Đặc tính điều chỉnh của SVC

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu, tính toán giảm quá điện áp bằng phương pháp sử dụng SVC cho trạm biến áp 220KV quy nhơn bình định (Trang 45)

5. Bố cục của đề tài

2.3.4 Đặc tính điều chỉnh của SVC

Phần tử đáng chú ý nhất của SVC là TCR. Nhờ cĩ TCR trị số của SVC thay đổi được liên tục. Tác động điều chỉnh cho TCR đặt vào cực điều khiển của các thyristor. Nhờ thay đổi gĩc mở của các thyristor mà dịng điện (thành phần cơ bản) qua kháng được thay đổi liên tục từ 0 đến trị số cực đại. điều này tương ứng với sự thay đổi liên tục cơng suất phản kháng trên SVC.

Đặc tính điều chỉnh của SVC cĩ thể xây dựng được dựa vào nguyên lý làm việc của thyristor. Trên Hình 2.12 mơ tả đơn giản sơ đồ và hoạt động của thyristor loại một thyristor và loại hai thyristor mắc song song ngược.

Thyristor hoạt động tương tự như chỉnh lưu, tuy nhiên ngồi điều kiện điện áp đặt lên bản thân thyristor thuận chiều, cịn yêu cầu thêm một xung điện áp đặt lên cực điều khiển. Xung này cĩ thể khơng cần kéo dài mà thyristor vẫn mở cho đến khi điều kiện thuận chiều điện áp khơng cịn nữa. Sang chu kỳ mới, điện áp thuận chiều nhưng mạch cũng chỉ mở khi cĩ xung đưa đến cực điều khiển. Rõ ràng, khi thay đổi thời điểm phát xung ở mỗi chu kỳ, ta cĩ thể thay đổi được dạng của đường cong dịng điện. Nếu coi thành phần cơ bản của dịng điện là thành phần làm việc, thì biên độ của thành phần này thay đổi theo gĩc mở của thyristor. Khi thyristor mở hồn tồn (gĩc mở bằng 900) biên độ của thành phần cơ bản sẽ lớn nhất (bằng dịng ban đầu), khi gĩc mở bằng 1800 dịng qua mạch bằng 0. Cịn khi thay đổi đột ngột gĩc mở bằng 900 sang bằng 1800 ta nhận được trạng thái đĩng cắt của hai phần tử TSR hoặc TSC.

Hình 2.12. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của Thyristor

2.3.5. Đặc tính làm việc của SVC

Ở chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện, SVC làm nhiệm vụ tự động điều chỉnh để giữ nguyên điện áp nút. Khi điện áp tăng tác dụng điều chỉnh làm dịng điện tăng, cơng suất tiêu thụ bởi SVC lớn hơn sẽ hạ thấp được điện áp nút. Khi điện áp bị giảm thấp, dịng điện qua kháng giảm, SVC giảm cơng suất tiêu thụ (hoặc phát cơng suất phản kháng lên hệ thống khi điện áp đẳng trị cĩ tính dung). Nhờ đĩ tăng cao được điện áp.

Trên Hình 2.13c là đặc tính điều chỉnh theo điện áp của SVC thuần kháng, chỉ nhận cơng suất phản kháng; Hình 2.13d là đặc tính tương đối tổng quát hơn của SVC. SVC trong trường hợp này cĩ thể phát hoặc nhận cơng suất phản kháng. Một cách tương tự ta cũng cĩ đường đặc tính của điện kháng XK theo điện áp (Hình 2.13a, Hình 2.13c).

a b

c d

Hình 2.13. Đặc tính làm việc của SVC

2.3.6. Dung lượng của SVC

Đối với đường dây truyền tải siêu cao áp (từ 400kV trở lên), việc vận hành tại điện áp cao quá 105% và thấp hơn 95% điện áp định mức khơng được khuyến cáo. Chính vì vậy, để xác định cơng suất yêu cầu của tụ, cĩ thể giả thiết là điện áp trên thanh cái được cho phép dao động trong khoảng ±5% đối với thanh cái 500kV và ±10% đối với thanh cái 220kV, dung lượng sơ khởi của bộ bù SVC được tính tốn sao cho sẽ giữ cho điện áp tại thanh cái 220kV thấp nhất khoảng 0,95pu.

Theo [9] ta cĩ thể xác định được giá trị điện dung của bộ SVC như sau:

𝑋𝐶 = 0.95

2 𝑄𝑀𝐴𝑋𝑐[𝑝𝑢]

Để xác định cơng suất cảm kháng yêu cầu của bộ SVC, dựa trên điện áp cao nhất cần khống chế của hệ thống ở chế độ vận hành non tải, bộ SVC sẽ

vận hành ở chế độ cảm. Nếu giả thiết yêu cầu đặt ra là cơng suất cảm kháng và dung kháng của SVC phát ra như nhau 𝑄𝑀𝐴𝑋𝐶 = 𝑄𝑀𝐴𝑋𝐿 thì ta cĩ thể xác định: 𝑄𝑀𝐴𝑋𝐶 =𝑈𝑀𝐼𝑁2 𝑋𝑐 ; 𝑄𝑀𝐴𝑋𝐿 =𝑈𝑀𝐴𝑋2 𝑋𝐿 − 𝑈𝑀𝐼𝑁2 𝑋𝐶 Suy ra: XL = 0.55 XC

Trong đĩ: UMIN , UMAX : điện áp thấp nhất và cao nhất trong hệ thống XL , XC : điện kháng và điện dung của SVC

2.4. Kết luận

Chương này trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ SVC. Ngồi ra, trình bày các đặc tính điều chỉnh, đặc tính làm việc và xác định dung lượng của SVC.

Việc nghiên cứu đặc tính điều chỉnh, đặc tính làm việc và xác định dung lượng của SVC để phân tích, tính tốn, mơ phỏng lắp đặt SVC trong hệ thống điện để giảm quá điện áp cho các vị trí đặt.

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 220KV QUY NHƠN

3.1. Khảo sát Trạm biến áp 220kV Quy Nhơn

TBA 220kV Quy Nhơn, đưa vào vận hành từ năm 1994 nằm tại phường Trần Quang Diệu, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định với tổng dung lượng 375MVA, cung cấp điện chính cho tồn bộ khu vực phía nam tỉnh Bình Định, bao gồm:

* Cơng suất các máy Biến áp:

+ 01 MBA 220/110kV-250MVA; + 01 MBA 220/110kV-125MVA; + 01 MBA 110/35kV-25MVA; + 01 MBA 110/35/22kV-40MVA

* Phía 220kV cĩ 6 ngăn lộ, đang vận hành theo sơ đồ “Hai hệ thống thanh cái cĩ thanh cái vịng, máy cắt nối kết hợp làm máy cắt đường vịng” với các ngăn lộ như sau:

+ 03 ngăn đường dây 271, 272, 273; + 02 ngăn MBA 231, 232;

+ 01 ngăn máy cắt nối, kết hợp làm máy cắt đường vịng.

* Phía 110kV cĩ 12 ngăn lộ, đang vận hành theo sơ đồ “Một hệ thống thanh cái cĩ phân đoạn, cĩ thanh cái vịng, máy cắt phân đoạn kết hợp làm máy cắt đường vịng” với các ngăn lộ như sau:

+ 06 ngăn đường dây 171,172,173,174,175,177; + 04 ngăn MBA 131,132,133,134;

+ 01 ngăn máy cắt nối, kết hợp làm máy cắt đường vịng; + 01 ngăn tụ bù ngang;

* Phía 35kV cĩ 07 ngăn lộ, đang vận hành theo sơ đồ: “ Một hệ thống thanh cái phân đoạn bằng máy cắt”.

+ 02 ngăn lộ tổng MBA 333,334; + 01 ngăn phân đoạn 312;

+ 04 ngăn đường dây 371,372,375,376;

* Phía 22kV cĩ 06 ngăn lộ, vận hành theo sơ đồ: “Một hệ thống thanh cái” + 01 ngăn lộ tổng MBA 434;

+ 05 ngăn đường dây 472,474,476,478,482;

Hình 3.1. Hình Sơ đồ nhất thứ TBA 220kV như phụ lục 1 bản vẽ kèm theo

3.2. Thực trạng vận hành tại Trạm biến áp 220kV Quy Nhơn

Trạm biến áp 220kV Quy Nhơn nhận điện từ hệ thống điện Quốc Gia từ 2 xuất tuyến đường dây 220kV (1 xuất tuyến từ Tuy Hịa, 1 xuất tuyến từ An Khê) và 2 MBA 220kV (tổng dung lượng 375 MVA) cung cấp điện chính cho tỉnh Bình Định qua 2 MBA 110kV (dung lượng 65 MVA) và 06 đường dây 110kV. Ngồi ra để bù lượng CSPK bị thiếu hụt giờ cao điểm, hiện nay ở trạm cĩ 1 giàn tụ bù cơng suất thiết kế 110kV - 50MVAr, tuy nhiên, giàn tụ

bù chỉ vận hành vào các giờ cao điểm sáng và chiều. Tổng thời gian vận hành của giàn tụ trong năm 2015 là 2384 giờ (đạt 28%); năm 2016 là 3184 giờ (đạt 36%) thể hiện trong phụ lục 3.

Số liệu vận hành Max– Min của điện áp, Cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng cho trong phụ lục 2.

Bảng 3.1. Biểu đồ điện áp cực đại trên thanh cái 220kV trạm biến áp 220kV Quy Nhơn từ tháng 1÷ 12 các năm 2015, 2016

Bảng 3.2. Số liệu tại thời điểm điện áp lớn nhất tại TBA 220kV Quy Nhơn

Thơng số Giá trị Ghi chú

Điện áp lớn nhất trên thanh cái 220kV 246kV

Khoảng từ 23h đến 3h sáng hơm

sau Cơng suất qua MBA AT1 thời điểm

điện áp thanh cái lớn nhất

P 28MW

Q -3MVAr

Cơng suất qua MBA AT2 thời điểm điện áp thanh cái lớn nhất

P 51MW

Q -

19MVAr

(Chiều cơng suất truyền tải: (-) cơng suất đến thanh cái 220kV, (+) là ngược lại)

Qua theo dõi số liệu vận hành tại TBA 220kV Quy Nhơn nhận thấy rằng: Điện áp tại thanh cái 220kV tăng cao trong chế độ phụ tải cực tiểu đêm và các ngày nghỉ lễ, tết hàng năm, cĩ thời điểm vượt giới hạn cho phép (246kV), do các nguyên nhân sau:

1. Cơng suất phản kháng sinh ra các đường dây 220kV từ hệ thống chạy về trạm là rất lớn.

2. Cơng suất phản kháng do tụ bù tĩnh phía hạ thế quá lớn (yêu cầu bù Cosφ 0,95) vì vậy khi phụ tải lúc đêm và các ngày nghỉ lễ, tết các nhà máy xí nghiệp ngừng sản xuất nhưng khơng cắt tụ bù tĩnh ra thì lượng CSPK này cũng sẽ chạy ngược về trạm qua các đường dây 110kV, 35kV, 22kV nối vào trạm 220kV Quy Nhơn.

Như vậy, cơng suất phản kháng cĩ thể được sinh ra từ các đường dây hoặc các tụ bù ngang và được tiêu thụ do tổn thất, phụ tải hoặc các thiết bị bù. Việc thay đổi CSPK trong hệ thống điện cĩ một vai trị rất quan trọng trong vận hành. CSPK ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị điện áp tại thanh cái 220kV và phân bố điện áp dọc các tuyến đường dây cao áp và siêu cao áp.

Hiện tượng điện áp cao thường xuất hiện trong chế độ phụ tải thấp, cơng suất truyền tải trên các đường dây nhỏ, trong các chế độ này cơng suất phản kháng sinh ra nhiều hơn tiêu thụ. Hiện tượng này mang tính chất cục bộ, nhưng cĩ thể gây hư hỏng, phá hủy các thiết bị điện, ảnh hưởng đến vận hành an tồn, tin cậy, ổn định hệ thống. Do đĩ, cần được nghiên cứu để nâng cao sự ổn định điện áp bằng biện pháp dùng SVC để tiêu thụ lượng cơng suất phản kháng dư thừa, qua đĩ giảm được điện áp cao.

3.3. Hiện tượng quá điện áp lưới điện đấu nối vào TBA 220kV Quy Nhơn

Trên cơ sở số liệu từ các đường dây và trạm biến áp trong khu vực. Ta cĩ số liệu điện áp tại các nút như Bảng 3.3 và được mơ tả ở Hình 3.2.

Bảng 3.3. Điện áp các nút 220kV/110kV khu vực tại TBA 220kV Quy Nhơn trường hợp khơng bù Vị trí Điện áp (kV) TC 220kV Quy Nhơn 243.7 TC 110kV An Nhơn 118.9 TC 110kV Nhơn Tân 118.6 TC 110kV Quy Nhơn 119.2 TC 110kV Quy Nhơn 2 118.9 TC 110kV Phước Sơn 118.8 TC 110kV Long Mỹ 119

Hình 3.2. Điện áp tại các nút 110kV khu vực TBA 220kV Quy Nhơn chế độ phụ tải cực tiểu năm 2018 khi khơng bù

3.4. Phân tích và đánh giá

Qua số liệu trên ta nhận thấy điện áp vượt ngưỡng cho phép vận hành hiện nay tại TBA 220kV Quy Nhơn, ta cĩ nhận xét như sau:

Điện áp tại thanh cái 220kV của trạm biến áp 220kV Quy Nhơn vượt giới hạn định mức vận hành tối ưu và cĩ thể tăng cao khi phụ tải thấp, điện áp tại các thanh cái 110kV vận hành sát giới hạn cho phép. Nguyên nhân chủ yếu do thừa cơng suất phản kháng.

3.5. Tính tốn cơng suất phản kháng tại TBA 220kV Quy Nhơn

Theo tài liệu [1], CSPK cùng với điện áp là vấn đề mang tính chất cục bộ trên hệ thống, do đĩ để xác định sơ bộ dung lượng của SVC lắp đặt tại trạm biến áp 220kV Quy Nhơn thực hiện tính tốn như sau:

- Tính tốn tổng CSPK sinh ra trên các đường dây 220kV, 110kV (QT) đấu nối đến trạm biến áp 220kV Quy Nhơn.

- Dung lượng CSPK cần lắp đặt của SVC tại trạm 220kV Quy Nhơn theo kinh nghiệm thường sẽ được chọn nằm trong khoảng 50÷70% cơng suất phản kháng QT (mức phổ biến trên lưới điện truyền tải Việt Nam hiện nay).

CSPK sinh ra của mỗi mạch đường dây được tính theo cơng thức sau:

𝑄𝑇 = 𝑈

2(𝑘𝑉2) × 𝐵(𝜇𝑆/𝑘𝑚) × 𝑙(𝑘𝑚)

106 (𝑀𝑉𝐴𝑟)

Kết quả tính tốn CSPK sinh ra do các đường dây 220kV, 110kV đấu nối vào trạm được trình bày trong các Bảng 3.4:

Bảng 3.4. Cơng suất phản kháng sinh ra của các ĐZ 220kV, 110kV đấu nối với trạm 220kV Quy Nhơn

TT Đường dây 220kV Tiết diện

Chiều dài (l) Điện dung (B) Cơng suất phản kháng (Q) Ghi chú km μS/km MVAr Hiện Trạng

1 Tuy Hồ - Quy Nhơn ACSR330 92.5 2.68 12.0 2 An Khê - Quy Nhơn ACSR400 46 2.74 6.1

Tổng 18.1

TT Đường dây 110kV Tiết diện

Chiều dài (l) Điện dung (B) Cơng suất phản kháng (Q) Ghi chú km μS/km MVAr 1 171 (110kV Quy Nhơn 220 - An Nhơn)" AC 185/29 12.65 2.75 0.42 2 172 (110kV Quy Nhơn 220 - Nhơn Tân)" AC 185/29 15.10 2.75 0.50 3 173 (110kV Quy Nhơn 220 - Long Mỹ)" AC 185/29 5.67 2.75 0.19 4 174 (110kV Quy Nhơn 220 - Quy Nhơn 110/M1)"

AC 240/32 10.50 2.81 0.36

5

175 (110kV Quy Nhơn 220 - Quy Nhơn 110/M2)" AC 240/32 10.50 2.81 0.36 6 177 (110kV Quy Nhơn 220 - Phước Sơn) AC 240/32 13.24 2.81 0.45 Tổng 2.7

3.6. Kết luận

Căn cứ vào thực trạng vận hành của trạm biến áp 220kV Quy Nhơn, Bình Định, ta đề xuất các phương án nhằm giảm quá điện áp tại trạm biến áp, đồng thời bù cơng suất phản kháng trên đường dây. Từ đĩ đưa ra giải pháp phù hợp sẽ được trình bày ở Chương 4.

CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG SVC ĐỂ GIẢM QUÁ ĐIỆN ÁP TẠI TRẠM BIẾN ÁP 220KV QUY NHƠN

4.1. Hiện tượng thay đổi điện áp tại TBA220kV Quy Nhơn

Qua quá trình vận hành TBA 220kV Quy Nhơn, cho thấy điện áp tại thanh cái 220kV của TBA220kV Quy Nhơn vào những thời gian thấp điểm khá lớn, cĩ nhiều thời điểm vượt giá trị điện áp yêu cầu (điện áp đạt 242kV đến 246kV ở các thời điểm đêm các tháng 1, tháng 2). Hiện tượng điện áp cao do nhu cầu tải Bình Định lúc thấp điểm đêm (cơng suất qua TBA 220kV khoảng 10MW) khá thấp, khu vực cĩ nhiều NMTĐ đấu nối ở cấp 220kV phát cơng suất phản kháng cao. Tuy nhiên ở những thời điểm nhu cầu phụ tải cao, cơng suất qua TBA 220kV Quy Nhơn khoảng 300MW điện áp trên thanh cái 220kV ổn định.

Để giải quyết chất lượng điện áp tại TBA 220kV Quy Nhơn, đặc biệt trên hệ thống 220kV cần xem xét thiết bị bù cơng suất phản kháng lắp đặt cho TBA 220kV Quy Nhơn.

4.2. Một số giải pháp để giảm quá điện áp cho TBA220kV Quy Nhơn 4.2.1. Một số giải pháp tạm thời

- Lắp đặt tự động điều chỉnh nấc phân áp của các máy biến áp. Tuy nhiên giải pháp này làm cho bộ điều chỉnh điện áp dưới tải của các MBA nhanh hỏng bộ tiếp điểm vì phải điều chỉnh liên tục theo sự tăng giảm điện áp của hệ thống điện.

- Thiết bị bù ngang được trang bị cĩ mục đích để hạn chế điện áp cao tại một số khu vực trên hệ thống, vấn đề nâng cao ổn định hệ thống, cũng như điều khiển trào lưu cơng suất nhưng khơng thực sự cần thiết. Thực tế đã cho

thấy, trong nhiều thời điểm chế độ phụ tải cực tiểu, cơng suất phản kháng phía 110kV cũng dư thừa và cịn truyền ngược lên cấp điện áp 220kV.

- Cĩ thể cắt điện một số đường dây 220kV, 110kV để hạn chế CSPK sinh ra trong chế độ phụ tải cực tiểu, hầu hết các đường dây đều vận hành non tải. Tuy nhiên, giải pháp này sẽ dẫn đến các tác động xấu là: làm suy giảm độ tin cậy của hệ thống, các máy cắt đường dây hoạt động thường xuyên (phụ tải cực đại đĩng vào, phụ tải cực tiểu cắt ra) làm giảm tuổi thọ thiết bị, gia tăng tổn thất cơng suất tác dụng.

4.2.2. Dùng tụ bù tĩnh SVC

SVC là thiết bị tự động điều chỉnh cơng suất phản kháng. Nếu hệ thống thừa cơng suất phản kháng hay điện áp tại nút cao hơn giá trị cho phép, SVC sẽ đĩng vai trị là các kháng bù ngang. Khi đĩ, SVC sẽ tiêu thụ cơng suất phản kháng từ hệ thống và hạ thấp điện áp tại nút điều chỉnh. Ngược lại, nếu hệ thống thiếu cơng suất phản kháng, SVC sẽ bơm cơng suất phản kháng vào hệ thống điện, điện áp của nút sẽ được cải thiện.

4.3 Sơ đồ mạch điện của trạm TBA 220kV Quy Nhơn

Điện áp tại thanh cái 220kV của trạm biến áp 220kV Quy Nhơn tăng cao khi phụ tải thấp. Vì vậy cần thiết xem xét hai trường hợp tải cực tiểu (10MW) và tải trung bình (100MW).

Trạm biến áp 220kV Quy Nhơn, gồm đường dây kép: nguồn 220KV, 50 Hz; qua máy biến áp hạ áp xuống cịn 110KV. Sơ đồ mạch điện của trạm biến áp 220kV Quy Nhơn được trình bày ở Hình 4.1 và Hình 4.2:

Hình 4.1. Cấu trúc hệ thống điện tại trạm biến áp 220kV Quy Nhơn, trường hợp tải 10MW

Hình 4.2. Cấu trúc hệ thống điện tại trạm biến áp 220kV Quy Nhơn,

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu, tính toán giảm quá điện áp bằng phương pháp sử dụng SVC cho trạm biến áp 220KV quy nhơn bình định (Trang 45)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(90 trang)