6. Kết cấu của đề tài
3.1.1Ảnh hưởng của công suất truyền tả i
Công suất truyền tải của đường dây siêu cao áp xoay chiều bị giới hạn bởi sự tiêu thụ công suất phản kháng của điện cảm đường dây. Khi công suất tải lớn hơn công suất tự nhiên, công suất cảm kháng của đường dây sẽ vượt quá công suất dung
kháng phát ra bởi điện dung đường dây. Người ta thường lắp thêm các bộ tụ bù dọc đường dây để tăng khả năng tải lên tới 150 - 200% công suất tự nhiên của đường dây.
Công suất giới hạn về nhiệt thường không quyết định tới công suất tải cho các đường dây dài siêu cao áp xoay chiều, mà chủ yếu là do giới hạn về sự tiêu thụ công suất phản kháng.
Công suất tải sự cố phụ thuộc vào nhiệt độ cho phép của dây dẫn và các ràng buộc về công suất phản kháng. Yêu cầu về công suất tải sự cố được quyết định bởi số mạch song song.
Trong khi đó, đối với đường dây siêu cao áp 1 chiều, công suất truyền tải bị giới hạn chủ yếu bởi nhiệt độ cho phép dây dẫn trong điều kiện vận hành bình thường. Công suất tải sự cố cũng được quyết định bởi số mạch và nhiệt độ cho phép của đường dây trong trường hợp vận hành sự cố.
Như vậy, trên quan điểm công suất truyền tải, khi so sánh giữa truyền tải siêu cao áp một chiều và xoay chiều, truyền tải một chiều chỉ bị giới hạn chính bởi công suất nhiệt do không có công suất phản kháng trên đường dây truyền tải.
3.1.1.1 Xác định số mạch đường dây truyền tải
Về cơ bản, số mạch đường dây truyền tải được xác định bởi công suất và điện áp truyền tải. Bảng sau mô tả yêu cầu về số mạch truyền tải đối với lượng công suất 8 GW và 12 GW[21]:
Bảng 3.1 Yêu cầu số mạch truyền tải đối với lượng công suất 8GW và 12GW
Hệ thống truyền tải Điện áp Khoảng cách phân pha Giới hạn nhiệt đường dây Giới hạn nhiệt của trạm Công suất tự nhiên 1.5*CS tự nhiên Số mạch yêu cầu kV mm GW GW GW GW 8GW 12GW HVAC 800 5 × 35 7.5 5.5 2.5 3.8 4 5 1000 8 × 35 15 6.9 4.3 6.5 3 3 HVDC +/- 600 3 × 50 8 5.8 Không có Không có 2 3 +/- 800 5 × 50 17.7 5.8 Không có Không có 2 3
Số mạch đường dây truyền tải phụ thuộc các yếu tố sau:
- Vận hành sự cố: Khi một đường dây siêu cao áp xoay chiều hoặc 1 chiều không làm việc.
- Giới hạn nhiệt: 1.5 A/mm2 đối với dây dẫn.
- Giới hạn nhiệt 4 kA đối với các thiết bị trong trạm của hệ thống HVAC. Đối với hệ thống HVDC, ở cấp điện áp 420 kV phía xoay chiều thì giới hạn nhiệt cho mỗi cực là 2.9 GW, ở cấp 500kV là 3.4 GW/cực.
Phụ tải của đường dây HVAC không vượt quá công suất tự nhiên (SIL) trong điều kiện bình thường, và không quá 150 % SIL trong chế độ sự cố.
3.1.1.2 Tổn thất trên đường dây
Sự lựa chọn thiết kế hệ thống truyền tải HVAC và HVDC sẽ được tối ưu hóa giữa chi phí đầu tư cho đường dây, trạm và tổn thất truyền tải.
Đối với đường dây siêu cao áp xoay chiều, tổn thất công suất tác dụng được xác định bởi tiết diện ngang của dây dẫn. Tổn thất vầng quang xoay chiều cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thiết kế cấu trúc phân pha của dây.
Trong điều kiện thời tiết bình thường, tổn thất vầng quang chỉ đạt vài kW/km, nhưng trong điều kiện trời mưa hoặc nhiều sương mù, tổn thất vầng quang có thể đạt đến 10-100 kW/km.
Hình 3.2 Tổn thất truyền tải theo chiều dài
Ảnh hưởng của độ cao đến tổn thất vầng quang cũng rất lớn, ở cao độ 1800m so với mặt nước biển, tổn thất vầng quang tăng lên 4 lần.
Tổn thất công suất trong truyền tải cao áp 1 chiều cũng phụ thuộc vào tiết diện ngang của dây dẫn, và được tính toán tương tự như truyền tải xoay chiều.
Tuy nhiên, tổn thất vầng quang của hệ thống HVDC không được tính toán kỹ như HVAC, do trong các điều kiện thời tiết khác nhau (mưa, sương mù), tổn thất vầng quang chỉ tăng 2 – 3 lần. Hiệu ứng về độ cao đối với tổn thất vầng quang của HVDC cũng tương tự như HVAC.