Tính toán bài toán giao tiếp AC/DC

6. Kết cấu của đề tài

4.3.3 Tính toán bài toán giao tiếp AC/DC

Giả thiết tổn thất công suất trên các bộ biến đổi không có, công suất tác dụng trên đường dây DC phía nghịch lưu được giữ không đổi Pdc = Pi = 1000 (MW),

đường dây DC cung cấp công suất Pr, Qr cho hệ thống AC. Quá trình được tính toán từ đầu nghịch lưu và giao tiếp với hệ thống AC, trong khi đó AC cung cấp điện áp Vacr cho hệ thống HVDC. Trong quá trình điều khiển làm việc theo cách 1 có nghĩa là dòng điện chỉnh lưu Id không đổi, góc tắt không đổi γ.

Từ phương trình (2.43) Vd0r là điện áp không tải phía chỉnh lưu phụ thuộc trị

hiệu dụng điện áp xoay chiều Eacr, điều này thực hiện được nhờ vào góc điều khiển

4.3.3.1 Tiến hành cho lần tính thứ nhất như sau:

Với giá trị Eacr = 220 (kV) giả thuyết, từ phương trình (2.43) ta tính được điện áp không tải của bộ chỉnh lưu là: Vd0r =  2 3 ×Eacr×Br×Tr=  2 3 ×220×4×0.5= 594.21 (kV)

Vì lý do sụt áp trên mỗi cầu và có bộ cầu mắc nối tiếp nên từ phương trình (2.32) suy ra: Cos= r d V 0 d cr r dr +B ×R ×I V = 21 . 594 1.98 × 6 × 4 + 544.36 = 0.99613 (rad) Suy ra: = 5.04°

Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.45): Cosr =   21 . 594 544.36 V 0 dr r d V 0.916 (rad) Suy ra: r = 23.64°

Công suất tác dụng đầu đường dây DC cũng là công suất tác dụng cung cấp từ

thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.46, 2.47): Pr = Vdr×Id = 544.36×1.98 = 1078.51 (MW)

Qr = Pr×tgr = 1078.51×tg23.64° = 472.02 (MVAr) Với: Uht = Uđm = 235 (kV), Rht = 0.5 (Ω), Xht = 2 (Ω). Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau:

r P  = (Pr²+Qr²)×Rht/Utam² = (1078.51² +472.02²)×0.5/235² = 13.29 (MW) r Q  = (Pr²+Qr²)×Xht/Utam² = (1078.51² +472.02²)×2/235² = 53.15 (MVAr) Pht = Pr + Pr= 1078.51 + 13.29 = 1091.8 (MW) Qht = Qr + Qr = 472.02 + 53.15 = 525.17 (MVAr) L U  = (Pht×Rht + Qht×Xht)/Uht = (1091.8×0.5 + 525.17×2)/235 = 6.793 (kV) N U  = (Pht×Xht - Qht×Rht)/Uht = (1091.8×2 + 525.17×0.5)/235 = 8.17 (kV) Eacr =  2 2 N L ht U U U   = 2356.7932 8.172 = 228.354 (kV)

Vậy lời giải của bài toán phân bố công suất là:

- Điện áp cuối đường dây tức là điện áp tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Eacr = 228.354 (kV).

- Công suất đầu đường dây: Sht = Pht + jQht = 1091.80 MW + j525.17 MVAr - Với trị số Eacr = 228.354 (kV) được chuyển giao cho lần tính thứ 2.

4.3.3.2 Tiến hành cho lần tính thứ hai như sau:

Với trị số Eacr = 228.354 (kV) có được từ lời giải lần thứ nhất sẽđược đưa vào tính trình tự như lần thứ nhất, ta tiến hành tính:

- Điện áp DC không tải của bộ chỉnh lưu: Vd0r. - Tính góc kích α sau khi có được Vd0r.

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Cosr.

Với giá trị Eacr = 228.354 (kV) chuyển giao từ lần tính thứ nhất, từ phương trình (2.48) ta tính được điện áp không tải của bộ chỉnh lưu là: Vd0r =  2 3 ×Eacr×Br×Tr=  2 3 ×228.354×4×0.5= 616.77 (kV)

Vì lý do sụt áp trên mỗi cầu và có bộ cầu mắc nối tiếp nên từ phương trình (2.32) suy ra:

Cos= (Vdr +Br×Rcr×Id)/Vd0r = (544.36 +4×6×1.98)/616.77 = 0.9596 (rad)

Suy ra:  = 16.32°

Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.45):

Cosr = Vdr/Vd0r = 544.36/616.77 = 0.883 rad

Suy ra: r = 27.99°

Công suất tác dụng đầu đường dây DC cũng là công suất tác dụng cung cấp từ

thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.46, 2.47): Pr = Vdr×Id = 544.36×1.98 = 1078.51 (MW) Qr = Pr×tgr = 1078.51×tg27.99° = 574.50 (MVAr) Với:

Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau: r P  = (Pr²+Qr²)×Rht/Utam² = (1078.51² + 574.5²)×0.5/235² = 14.13 (MW) r Q  = (Pr²+Qr²)×Xht/Utam² = (1078.51² +574.5²)×2/235² = 57.75 (MVAr) Pht = Pr + Pr= 1078.51 + 14.13 = 1092.94 MW Qht = Qr + Qr= 574.5 + 57.75 = 632.24 MVAr L U  = (Pht×Rht + Qht×Xht)/Uht = (1092.94×0.5 + 632.24×2)/235 = 7.706 (kV) N U  = (Pht×Xht - Qht×Rht)/Uht = (1092.94×2 – 632.24×0.5)/235 = 7.957 (kV) Eacr =  2 2 N L ht U U U   = 2357.7062 7.9572 = 227.433 (kV) Như vậy công suất đầu đường dây là:

- Điện áp cuối đường dây tức là điện áp tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Eacr = 227.433 (kV).

- Công suất đầu đường dây: Sht = Pht + jQht = 1092.94 MW + j632.24 MVAr khác với kết quả tính lần thứ nhất do đó chưa hội tụ, sẽ được chuyển giao cho lần tính thứ 3.

4.3.3.3 Tiến hành cho lần tính thứ ba như sau:

Tính tương tự cho lần 3 với trị số Eacr = 277.433 (kV) có được từ lời giải lần thứ hai sẽđược đưa vào tính trình tự như lần thứ hai, ta tiến hành tính:

- Điện áp DC không tải của bộ chỉnh lưu: Vd0r. - Tính góc kích α sau khi có được Vd0r.

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Cosr.

Với giá trị Eacr = 277.433 (kV) chuyển giao từ lần tính thứ hai, từ phương trình (2.48) ta tính được điện áp không tải của bộ chỉnh lưu là: Vd0r =  2 3 ×Eacr×Br×Tr=  2 3 ×277.433×4×0.5= 614.29 (kV)

Vì lý do sụt áp trên mỗi cầu và có bộ cầu mắc nối tiếp nên từ phương trình (2.32) suy ra:

Cos= (Vdr +Br×Rcr×Id)/Vd0r = (544.36 +4×6×1.98)/614.29 Suy ra:  = 15.51°

Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.45):

Cosr = Vdr/Vd0r = 544.36/614.29 = 0.886 rad Suy ra: r = 27.625°

Công suất tác dụng đầu đường đây DC cũng là công suất tác dụng cung cấp từ

thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.46, 2.47): Pr = Vdr×Id = 544.36×1.98 = 1078.51 (MW) Qr = Pr×tgr = 1078.51×tg27.625° = 563.95 (MVAr) Với:

Uht = Uđm = 235 (kV), Rht = 0.5 (Ω), Xht = 2 (Ω) Công suất đầu đường dây: 1092.81MW + j621.17 MVAr

Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.528 (kV)

So sánh giữa kết quả lần tính 2 và 3 hoàn toàn khác nhau do đó tiến hành tính tiếp lần thứ 4, cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 3. Và kết quả lần tính 3 sẽ được chuyển cho lần tính thứ 4 đến khi nào không còn thay đổi nữa thì dừng lại. Khi kết quảđạt được giữa lần tính không có gì thay đổi (hội tụ) thì ta kết luận bài toán giao tiếp giữa 2 hệ thống AC và DC thành công.

4.3.3.4 Tiến hành cho lần tính thứ tư:

Tính tương tự cho lần 4 với với Eacr = 227.528 (kV), kết quả lần 4 là: - Điện áp DC lúc không tải: Vd0r = 614.54 (kV)

- Góc kích: α = 15.60°

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu: r = 27.625° - Công suất đầu đường dây: 1092.83 MW + j622.32 MVAr

- Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.518 (kV)

So sánh giữa kết quả lần tính 3 và 4 hoàn toàn khác nhau do đó tiến hành tính tiếp lần thứ 5, cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 4.

4.3.3.5 Tiến hành cho lần tính thứ năm:

Tính tương tự cho lần 5 với Eacr = 227.518 (kV), kết quả lần 5 là: - Điện áp DC lúc không tải: Vd0r = 614.52 (kV)

- Góc kích: α = 15.59°

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu: r = 27.625° - Công suất đầu đường dây: 1092.82 MW + j622.20 MVAr

- Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.519 (kV)

So sánh giữa kết quả lần tính 4 và 5 hoàn toàn khác nhau do đó tiến hành tính tiếp lần thứ 6, cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 5.

4.3.3.6 Tiến hành cho lần tính thứ sáu:

Tính tương tự cho lần 6 với Eacr = 227.519 (kV), kết quả lần 6 là: - Điện áp DC lúc không tải: Vd0r = 614.52 (kV)

- Góc kích: α = 15.59°

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu: r = 27.625° - Công suất đầu đường dây: 1092.82 MW + j622.21 MVAr

- Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.519 (kV)

So sánh giữa kết quả lần tính 5 và 6 hoàn toàn giống nhau. Tiến hành tính tiếp lần thứ 7, 8, 9 cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 6. Kết quả lần tính thứ 7, 8, 9, là như nhau giống với lần thứ 6:

- Điện áp DC lúc không tải: Vd0r = 614.52 (kV) - Góc kích: α = 15.59°

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu: r = 27.625° - Công suất đầu đường dây: 1092.82 MW + j622.21 MVAr

- Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.519 (kV)

Thực hiện tiếp lần lặp thứ 10: với Eacr = 227.519 (kV) thì kết quả cũng giống như lần tính 6.

Vậy với trị số Eacr giả thuyết hệ thống AC chuyển cho đường dây HVDC tiến hành tính các bước với mục đích tìm điện áp Eacr cuối đường dây và công suất đầu

đường dây tại thanh cái hệ thống Pht-MW + jQht-MVAr, đến khi các trị số này không thay đổi qua một số lần lặp thì giao tiếp giữa hai hệ thống AC và DC đạt yêu cầu.

Trong kết quả trên chỉ ra cho thấy với trị số cơ bản Eacr giả thuyết ban đầu

được thực hiện chạy chương trình tính toán lần thứ nhất đạt được sẽ chuyển giao cho hệ thống qua lần tính tiếp theo. Ta thấy từ kết quả có được liên tục từ lần lặp thứ 6 đến thứ 10 không có gì thay đổi, coi như đã hội tụ, vậy hệ thống giao tiếp thành công. Còn ngược lại, nếu kết quả lần thứ 5 chuyển giao cho lần tính tiếp theo kết quảđạt được lần thứ 6 đến 10 mà xen kẽ nhau thì cũng coi như chưa hội tụ phải tiến hành tính tiếp.

Như vậy công suất đầu đường dây là: Pht+jQht = 1092.82 MW + j622.21MVAr và điện áp cuối đường dây Eacr = 227.519 (kV).