Ứng dụng SVC và phần mềm tính toán bù đường dây truyền tải điện trong việc nâng cao ổn định hệ thống điện

Nội dung text: Ứng dụng SVC và phần mềm tính toán bù đường dây truyền tải điện trong việc nâng cao ổn định hệ thống điện

1. ỨNG DỤNG SVC VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN BÙ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN TRONG VIỆC NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN NGUYỄN VĂN VĨNH Công ty Thí nghiệm Điện miền Nam TÓM TẮT Hệ thống điện (HTĐ) đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế, các áp lực về môi trường, sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, sự tăng nhanh nhu cầu phụ tải cũng như sự thay đổi theo hướng thị trường hóa ngành điện lực làm cho HTĐ ngày càng trở lên rộng lớn về quy mô, phức tạp trong tính toán thiết kế, vận hành. Vì vậy, HTĐ được vận hành rất gần với giới hạn về ổn định dẫn đến khả năng HTĐ có thể bị sụp đổ do sự mất ổn định điện áp trong hệ thống ngày càng cao. Bài báo này trình bày một phương pháp để nâng cao ổn định điện áp trong HTĐ, đó là sử dụng thiết bị bù SVC và phần mềm tính toán bù trên đường dây truyền tải. Từ khóa: mất ổn định điện áp, SVC. ABSTRACT Power System (Masonic) plays a very important role for the economic development of each country. However, economic development, environmental pressures, the depletion of natural resources, the increasing load demand as well as the change in the direction of the power industry market making system for electricity becoming increasingly large in scale, complex in design calculations and operation. So the power system is operated very close to the limit of stability lead to the electrical system could collapse due to instability in the system voltage increasing. This paper presents a method to improve voltage stability of the power system, which is used SVC devices and software offset compensation calculations on transmission lines. Key words: voltage instability, SVC. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Để đảm bảo chế độ vận hành bình thường, HTĐ cần thoả mãn các điều kiện về an ninh, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện năng và yêu cầu về kinh tế. Tuy nhiên, HTĐ của Việt Nam đang phải đối mặt với những khó khăn: Sự tăng lên quá nhanh của phụ tải; Sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên (than đá, dầu mỏ, khí đốt, nguồn lực về thủy điện, ) trong khi việc ứng dụng công nghệ hạt nhân trong sản xuất điện vẫn còn nhiều khó khăn; Sự xuất hiện và sử dụng ngày càng nhiều các nguồn năng lượng tái tạo trên bình diện cả nước; Các áp lực về môi trường do các nhà máy điện gây ra và Xu hướng thị trường hóa ngành điện. Tất cả các vấn đề trên khiến cho các HTĐ được vận hành rất gần với giới hạn về ổn định, gây nhiều thiệt hại trên thực tế. Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp để tăng cường độ ổn định điện áp là một nhu cầu cấp thiết đối với HTĐ ở nước ta. 1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SVC. Cấu tạo của SVC
2. SVC có 3 phần tử chính: * Kháng điện điều chỉnh bằng Thyristor-TCR(Thyristor controlled Reactor): Có chức năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ. * Kháng đóng mở bằng Thyristor-TSR(Thyristor switched Reactor): Có chức năng tiêu thụ công suất phản kháng đóng cắt nhanh bằng Thyristor. * Bộ tụ đóng mở bằng Thyristor-TSC(Thyristor switched Capacitor): Có chức năng phát công suất phản kháng đóng cắt nhanh bằng Thyristor. Nguyên lý hoạt động của SVC: Một SVC điển hình gồm các tụ bù ngang được đóng cắt riêng biệt, được kết nối với cuộn dây điện cảm (có hoặc không có lõi sắt) được điều chỉnh bằng thyristor. Nhờ việc thay đổi góc dẫn của thyristor mà điện kháng đẳng trị của SVC có thể thay đổi liên tục được. Do đó, công suất phản kháng của lưới điện có thể được bơm vào hay hút đi một cách liên tục. 2. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA SVC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Cũng như công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q trong HTĐ cũng cần luôn luôn phải điều chỉnh để giữ trạng thái cân bằng. Việc phân bố đúng công suất trong HTĐ là một nhiệm vụ rất quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải và đảm bảo điều kiện vận hành các thiết bị và đường dây an toàn, tránh hiện tượng quá áp và một số hiện tượng khác do công suất phản kháng gây nên. Trước đây, các thiết bị bù công suất phản kháng thường không có tự động điều chỉnh hoặc có điều chỉnh nhưng rất chậm, nhảy bậc. Ngày nay với sự ra đời của các thiết bị Thyristor công suất lớn và cùng với nó là các thiết bị FACTS (Fleaxible AC Transmission line System), trong đó có SVC, nó khắc phục được các nhược điểm nêu trên và mang lại hiệu quả rất cao trong vận hành HTĐ. Do tính ưu việt của SVC (khả năng điều chỉnh nhanh, biên độ thay đổi khá lớn) nên nó được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới để cải thiện chế độ vận hành và mở rộng ứng dụng việc cải thiện thông số chế độ đường dây và nâng cao ổn định của hệ
3. thống điện. Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp trong HTĐ. Nó hoạt động trong hệ thống như một phần tử thụ động nhưng lại phản ứng của đối tượng tự thích nghi với thông số chế độ. II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Xây dựng các đặc tính P-V và Q-V bằng bài toán mạng 5 nút. 1 (2) 3 (6) 4 (1) (3) (4) (7) 2 (5) 5 Khảo sát đặc tuyến P-V tại nút 4: Đây là kết quả chương trình xây dựng đặc tính P-V cho nút 4 của mạng điện 5 nút, bằng cách tăng dần phụ tải nút 4 cho đến khi bài toán phân bố công suất không hội tụ và xảy ra sụp đổ điện áp. Các giá trị ban đầu: P Q V delta 1.00 0.75 1.00819 -1.38 Các giá trị sau khi chạy CT: 285.00 213.75 0.51833 -25.43 Ta vẽ được đặc tính P-V tại nút 4: Tương tự khảo sát đặc tuyến Q-V tại nút 4:Trong khảo sát này phụ tải nút 4 có P= 400 MW được giữ cố định và Q có tính dung thay đổi từ 400MVAr đến trị số 0 và tính điện áp nút 4, từ đó vẽ được đặc tính Q-V theo phương pháp phân bố công suất liên tiếp. Công suất Q được cung cấp bởi 1 tụ điện hay SVC có công suất định mức 160 MVAr (159.13 MVAr). Các giá trị ban đầu : V Q delta 1.17 4.00000 -20.97
4. Các giá trị sau khi chạy CT : 0.84 0.00000 -20.88 Ta vẽ được đặc tính Q-V tại nút 4 khi chưa bù và khi có bù SVC: Trong đó: Đặc tính Q-V của hệ thống khi chưa bù. Đặc tính Q-V của hệ thống khi có bù SVC. 2. Sử dụng phần mềm tính toán bù trên đường dây truyền tải điện: Sử dụng phần mềm tính toán bù trên đường dây truyền tải điện để tính toán vị trí bù và các thông số bù trong từng trường hợp cụ thể trên thực tế. III. KẾT QUẢ: Ứng dụng phần mềm với đường dây truyền tải điện có các thông số ban đầu là: - Cấp điện áp 500kV - Công suất S=200+j118 MVA - Chiều dài đường dây L = 100 km 1. Khi chưa bù:
5. Các thông số cụ thể trong trường hợp này như sau: III. KẾT QUẢ 2. Khi bù ở một vị trí bất kỳ trên đường dây (Giả sử bù ở đầu đường dây). Các thông số cụ thể trong trường hợp này như sau: 3. Khi bù cả 3 vị trí trên đường dây Các thông số cụ thể trong trường hợp này như sau:
6. IV. KẾT LUẬN Sử dụng phần mềm tính toán bù cho phép tính toán chính xác vị trí bù, các thông số bù trên đường dây truyền tải, từ đó ứng dụng trong tính toán thiết kế, vận hành và điều khiển HTĐ góp phần nâng cao ổn định điện áp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Tài liệu tham khảo [1] Prabha Kunduret al, "Definition and Classification of Power System Stability, IEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions," in IEEE Transactions on Power System. vol. 19, May 2004. [2] "U.S-Canada Power System Outage Task Force Final Report on the August 14, 2003 Blackout in the United States and Canada: Causes and Recommendations," Available at website: 2004. [3] Prabha Kundur, Power System Stability and Control, New York: McGraw- Hill, 1994. [4] Carson. W. Taylor, Power System Voltage Stability. New York: McGraw- Hill, 1994. [5] Prabha Kunduret al, "Definition and Classification of Power System Stability, IEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions," in IEEE Transactions on Power System. vol. 19, May 2004. [6] Lã Văn Út , Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật 2001. [7] Hồ Văn Hiến, Hệ thống điện truyền tải và phân phối, NXB Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh 2005. THÔNG TIN LIÊN HỆ TÁC GIẢ Họ tên: Nguyễn Văn Vĩnh Đơn vị: Công ty Thí nghiệm Điện miền Nam Điện thoại: 0903. 663. 533 Email: vanvinhetc2@gmail.com
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.