Hiện nay, cỏc nước phỏt triển trờn thế giới sử dụng hệ thống truyền tải điện linh hoạt FACTS (Flexible AC Transmission System) trong đú cỏc thiết bị bự của hệ thống dựa trờn cỏc linh kiện điện tử cụng suất lớn như GTO, IGTO… để cung cấp năng lượng khi cần thiết để đảm bảo tớnh ổn định của hệ thống điện.
FACTS là tập hợp nhiều thiết bị điều khiển truyền tải điện năng trờn nền tảng cỏc phần tử điện tử cụng suất lớn. Cú thể chia cỏc thiết bị này theo cỏch đấu nối như sau:
Nhúm mắc nối tiếp
Điều khiển cụng suất phản khỏng chảy qua điểm kết nối thụng qua việc điều khiển biờn độ, gúc pha của điện ỏp nguồn.
Bộ bự đồng bộ tĩnh nối tiếp (SSSC: Static Synchronous Series Compensator)
Hỡnh 2.25. Sơ đồ cấu trỳc SSSC
Cấu trỳc bao gồm: bộ VSC (Voltage Sourced Converter), tụ điện một chiều, mỏy biến ỏp kết nối. SSSC mắc nối tiếp vào hệ thống điện. Nú dựng để điều khiển dũng cụng suất và cải thiện dao động cụng suất trờn lưới. Bộ SSSC sẽ bơm một điện ỏp Us nối tiếp với đường dõy truyền tải tại điểm kết nối:
Us = U1 – U2 = Ud + jUq (2.22) Vỡ SSSC khụng tiờu thụ cụng suất tỏc dụng từ nguồn nờn Us bơm vào cần phải vuụng gúc với dũng điện đường dõy. Như vậy bằng cỏch thay đổi biờn độ điện ỏp Uq của điện ỏp bơm vào đường dõy, SSSC sẽ phỏt hay tiờu thụ cụng suất phản khỏng. Khi Uq > 0 SSSC phỏt cụng suất phản khỏng, ngược lại khi Uq < 0 SSSC tiờu thụ cụng suất phản khỏng.
Việc thay đổi điện ỏp này được thực hiện bằng bộ VSC nối bờn thứ cấp của mỏy biến ỏp. Bộ VSC sử dụng cỏc linh kiện điện tử cụng suất (GTO, IGBT) để tạo ra điện ỏp từ nguồn một chiều.
Bộ bự bằng tụ mắc nối tiếp điều khiển bằng Thyristor (TCSC: Thyristor Controlled Series Capacitor).
Hỡnh 2.26. Sơ đồ cấu trỳc TCSC
TCSC là thiết bị nối tiếp trong FACTS. TCSC điều khiển điện khỏng của đường dõy thụng qua việc dựng Thyristor điều khiển đúng hay cắt dóy tụ kết nối vào đường dõy.
Chức năng của TSCS: - Giảm dao động điện ỏp.
- Tăng khả năng truyền tải đường dõy bằng cỏch bự cụng suất phản khỏng. - Tăng tớnh ổn định cho hệ thống điện.
- Hạn chế hiện tượng cộng hưởng tần số thấp trong hệ thống điện.
Nhúm mắc song song
Điều khiển dũng cụng suất phản khỏng trờn lưới thụng qua việc điều chỉnh điện ỏp phỏt ra từ thiết bị bự.
Bộ bự tĩnh (SVC: Static Var Compensator)
SVC là thiết bị song song trong FACTS . SVC điều chỉnh điện ỏp ở cực của nú bằng cỏch điều khiển lượng cụng suất phản khỏng bơm vào hay hỳt ra từ cụng suất hệ thống. Khi điện ỏp hệ thống thấp SVC phỏt cụng suất phản khỏng, khi điện ỏp cao nú tiờu thụ cụng suất phản khỏng. Việc thay đổi cụng suất phản khỏng được thực hiện bằng việc chuyển mạch cỏc tụ và cuộn khỏng nối ở phớa thứ cấp mỏy biến ỏp. Việc đúng cắt này được thực hiện bằng cỏc Thyristor.
*Cỏc phần tử chớnh của SVC:
- Tụ đúng mở bằng Thyristor (TSC: Thyristor Switched Capacitor) - Khỏng đúng mở bằng Thyristor (TSR: Thyristor Switched Reactor) - Khỏng điều chỉnh bằng Thyristor (TCR: Thyristor Controlled Reactor)
*Ưu điểm:
- Tăng khả năng truyền tải đường dõy. - Điều khiển điện ỏp tại điểm kết nối.
- Điều khiển dũng cụng suất phản khỏng tại điểm kết nối.
- Giảm dao động cụng suất tỏc dụng khi cú sự cố như ngắn mạch, mất tải đột ngột.
*Nhược điểm:
- Cồng kềnh, chiếm nhiều khụng gian.
- Dải điều chỉnh hạn chế do sử dụng dóy tụ điện, cảm khỏng.
Bộ bự đồng bộ tĩnh (STATCOM: Static Synchronous Compensator)
STATCOM là thiết bị bự song song trong FACTS. STATCOM điều chỉnh điện ỏp ở đầu cực của nú bằng cỏch điều khiển lượng cụng suất phản khỏng bơm vào hay tiờu thụ từ hệ thống. Khi điện ỏp thấp Statcom phỏt cụng suất phản khỏng, cũn khi điện ỏp cao STATCOM tiờu thụ cụng suất phản khỏng.
Việc thay đổi cụng suất phản khỏng được thực hiện bằng bộ VSC nối bờn thứ cấp của mỏy biến ỏp. VSC sử dụng cỏc linh kiện điện tử cụng suất để điều chế điện ỏp xoay chiều ba pha từ nguồn một chiều. Nguồn một chiều này được lấy từ tụ điệ n.