Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Nghiên cứu tác dụng ổn định điện áp của thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC tại trạm truyền tải 220 KV Thái Nguyên
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
ĐỖ THỊ THU
NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT
BỊ BÙ TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC TẠI TRẠM TRUYỀN
TẢI 220 KV THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 62.52.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN HIỀN TRUNG
THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
ĐỖ THỊ THU
NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ BÙ TĨNH
CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC TẠI TRẠM TRUYỀN TẢI 220 KV THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 62.52.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KHOA CHUYÊN MÔN
TRƢỞNG KHOA
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐỖ TRUNG HẢI TS. NGUYỄN HIỀN TRUNG
PHÕNG ĐÀO TẠO
TS. ĐẶNG DANH HOẰNG
THÁI NGUYÊN - 2016
i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên: Đỗ Thị Thu
Học viên: Lớp cao học K16- KTĐ, Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái
Nguyên.
Nơi công tác: Điện lực Đại Từ - Công ty Điện lực Thái Nguyên.
Tên đề tài luận văn thạc sỹ: “ Nghiên cứu tác dụng ổn định điện áp của thiết
bị bù tĩnh có điều khiển SVC tại trạm truyền tải 220 KV Thái Nguyên”.
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện.
Mã số:
Sau hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn thực hiện
đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tác dụng ổn định điện áp của thiết bị bù tĩnh có
điều khiển SVC tại trạm truyền tải 220 KV Thái Nguyên”.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo TS. Nguyễn Hiền
Trung và sự nỗ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành.
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu, kết
quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công
trình nào khác.
Thái Nguyên, ngày 23 tháng 01 năm 2016
Học viên thực hiện
Đỗ Thị Thu
ii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học và làm đề tài thạc sỹ, em đã nhận được sự truyền đạt về
kiến thức, phương pháp tư duy, phương pháp luận của các giảng viên trong trường. Sự
quan tâm rất lớn của nhà trường, khoa Điện, các thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật
Công nghiệp Thái Nguyên và các bạn cùng lớp.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa đào tạo Sau đại học, các thầy
cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện để em hoàn thành
luận văn này.
Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy TS. Nguyễn Hiền Trung
và tập thể cán bộ giảng viên bộ môn Hệ thống điện. Hội đồng bảo vệ đề cương thạc sỹ
khóa K16 – KTĐ đã cho những chỉ dẫn quý báu để em hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã cố gắng xong do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc
chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong muốn sẽ nhận được
những chỉ dẫn từ các thầy, cô giáo và các bạn học để luận văn được hoàn thiện và có ý
nghĩa hơn trong thực tiễn.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên
Đỗ Thị Thu
iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC
Lời nói đầu .......................................................................................................................i
Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii
Mục lục ..........................................................................................................................iii
Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt ..................................................................................vi
Danh mục các hình vẽ, đồ thị .......................................................................................vii
Lời nói đầu ...................................................................................................................... 1
Chƣơng I: Tổng quan về ứng dụng các thiết bị FACTS trong hệ thống điện ....... 3
1.1. Giới thiệu ................................................................................................................ 3
1.2. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 5
1.3. Các biện pháp áp dụng trong công nghệ truyền tải điện ......................................... 6
1.4. Bù công suất phản kháng ......................................................................................... 6
1.4.1. Bù dọc và bù ngang trong hệ thống điện .................................................. 8
1.4.1.1. Bù dọc ........................................................................................... 8
1.4.1.2. Bù ngang ...................................................................................... 10
1.5. Một số thiết bị điều khiển công suất phản kháng trong hệ thống điện ................. 11
1.5.1. Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor ……………………………...11
( SVC – Static Var Compensator )
1.5.2. Thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor................................................. 13
( TCSC – Thyristor Controlled Series Capacitor )
1.5.3. Thiết bị bù tĩnh............................................................................................ 14
( STATCOM – Static Synchronous Compensator )
1.5.4. Thiết bị điều khiển dòng công suất ............................................................ 15
( UPFC – Unified Power Flow Controller )
1.5.5. Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor............................................... 17
( TCPAR – Thyristor Controlled Phase Angle Regulator )
1.6. Nhận xét ................................................................................................................. 18
iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1.7. Kết luận chương I .................................................................................................. 18
Chƣơng II: Tác dụng của thiết bị bù SVC trong việc nâng cao ổn định
hệ thống điện .................................................................................................. 19
2.1. Tác dụng của SVC trong hệ thống điện ................................................................ 19
2.1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 19
2.1.2. Một số ứng dụng của SVC ........................................................................ 20
2.1.2.1. Điều chỉnh điện áp và trào lưu công suất ............................................... 20
2.1.2.2. Giới hạn thời gian và cường độ quá áp khi xảy ra sự cố ....................... 22
2.1.2.3. Ôn hòa dao động công suất hữu công .................................................... 23
2.1.2.4. Giảm cường độ dòng điện vô công ........................................................ 23
2.1.2.5. Tăng khả năng tải của đường dây ........................................................ 23
2.1.2.6. Cân bằng các phụ tải không đối xứng ................................................. 25
2.1.2.7. Cải thiện ổn định sau sự cố .................................................................. 25
2.2. Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC ................................................................... 27
2.2.1. Cấu trúc trạm SVC động ............................................................................ 27
2.2.2. Các thiết bị chính và nguyên lý hoạt động..............................................28
2.2.2.1. Cuộn kháng điều chỉnh bằng Thyristor................................................ 28
2.2.2.2. Các bộ tụ cố định FC ( Fixed Capacitor) ............................................ 30
2.2.2.3. Tụ điện đóng ngắt bằng Thyristor TSC ............................................. 31
(Thyristor Switch Capacitor)
2.2.3. Hiệu quả bù................................................................................................. 32
2.3. Cấu tạo từng phần tử của SVC .............................................................................. 33
2.3.1. Nguyên lý hoạt động của bộ Thyristor mắc song song ngược ................. 33
2.3.2. Kháng điều chỉnh bằng Thyristor TCR ( Thyristor controlled reactor) ... 36
2.3.3. Tụ đóng mở bằng Thyristor TSC (Thyristor switch capacitor) ................ 46
2.3.4. Kháng đóng mở bằng Thyristor TSR (Thyristor switch reactor) ............. 46
2.3.5. Hệ thống điều khiển các van trong SVC ................................................... 47
2. 4. Các đặc tính của SVC ........................................................................................... 48
2.4.1. Đặc tính điều chỉnh của SVC .................................................................... 48
v
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.4.2. Đặc tính làm việc của SVC ....................................................................... 49
2.5. Mô hình SVC trong tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện.......................... 51
2.5.1. Mô hình hóa SVC như một điện kháng có trị số thay đổi ........................ 51
2.5.2. Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng ......................... 53
Kết luận chương II ........................................................................................................ 56
Chƣơng III: Mô hình hóa mô phỏng trạm SVC Thái Nguyên .............................. 57
3.1. Cấu trúc mô phỏng trạm SVC ............................................................................... 57
3.1.1. Giới thiệu chung ........................................................................................ 57
3.1.2. Mô tả sơ đồ bố trí thiết bị ........................................................................... 57
3.1.3. Mô tả sơ đồ kết nối lưới ............................................................................ 59
3.1.4. Phân tích nhiệm vụ của trạm SVC............................................................. 60
3. 2. Mô phỏng trạm SVC ............................................................................................ 63
3.2.1. Cấu trúc mô phỏng .................................................................................... 63
3.2.2. Mô phỏng hoạt động của trạm SVC....................................................... 70
3.2.2.1. Mô phỏng khi không có SVC.................................................................. 70
3.2.2.2. Mô phỏng khi hệ thống kết nối SVC ...................................................... 72
3.3. Đề xuất giải pháp khắc phục nhược điểm của trạm SVC Thái Nguyên ............... 75
Kết luận chương III........................................................................................................ 83
Kết luận chung và hướng phát triển .............................................................................. 84
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 85
vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT Chữ viết tắt Ý nghĩa Chú
thích
1 HTĐ Hệ thống điện
2 SVC Static Var Compensator
3 TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor
4 STATCOM Static Synchronous Compensator
5 UPFC Unified Power Flow Controller
6 TCPAR Thyristor Controlled Phase Angle Regulator
7 FACTS Flexible Alternating Current Transmission
Systems
8 VĐK Bộ vi điều khiển
9 CSPK Công suất phản kháng
vii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH , ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Hiệu quả của bù dọc trên đường dây ............................................................. 9
Hình 1.2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của SVC ...................................................... 12
Hình 1.3: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCSC ................................................. 13
Hình 1.4: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của STATCOM ........................................ 14
Hình 1.5: Nguyên lý cấu tạo của UPFC ....................................................................... 16
Hình 1.6: Nguyên lý cấu tạo của TCPAR .................................................................... 17
Hình 2.1: Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC ............................................... 21
Hình 2.2: Sự thay đổi điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có SVC ............. 22
Hình 2.3: Quan hệ thời gian và điện áp quá áp ............................................................ 22
Hình 2.4: Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có và không có SVC ......... 24
Hình 2.5: Đặc tính công suất khi có và không có SVC ............................................... 26
Hình 2.6: Sơ đồ mô tả các phần tử chính của trạm bù SVC......................................... 27
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo và hoạt động TCR .................................................................. 28
Hình 2.8: Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR........................................................... 29
Hình 2.9: Dạng sóng điện áp và dòng điện của TCR 1 pha.......................................... 29
Hình 2.10: Nhánh FC của hệ thống SVC...................................................................... 31
Hình 2.11: Sơ đồ cáu tạo của TSC................................................................................ 31
Hình 2.12: Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có hoặc không có SVC .... 32
Hình 2.13: So sánh khả năng truyền tải và độ dự trữ ổn định trên đường dây khi có bù
và không có bù.............................................................................................................. 33
Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý bộ Thyristor ..................................................................... 34
Hình 2.15: Đồ thị dòng điện tải .................................................................................... 34
Hình 2.16: Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCR ................................................. 36
Hình 2.17: Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR ........................................................ 37
Hình 2.18: Ảnh hưởng của góc cắt đến dòng điện qua TCR ....................................... 38
Hình 2.19: Dạng sóng của tín hiệu dòng điện qua TCR .............................................. 39
Hình 2.20: Đặc tính điều chỉnh dòng điện TCR theo góc cắt ...................................... 43
viii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Hình 2.21: Các sóng hài bậc cao trong phần tử TCR .................................................. 43
Hình 2.22: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSC ..................................................... 46
Hình 2.23: Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TSR .................................................. 47
Hình 2.24: Hệ điều khiển các van của SVC ................................................................. 48
Hình 2.25: Đặc tính U – I của SVC .............................................................................. 49
Hình 2.26: Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp ................................. 50
Hình 2.27: Đặc tính làm việc của nguồn công suất phản kháng .................................. 53
Hình 2.28: Đặc tính của phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp dưới
tải ................................................................................................................................... 53
Hình 2.29: Đặc tính làm việc của SVC ........................................................................ 54
Hình 2.30: Phối hợp đặc tính của một nguồn và hai phụ tải phản kháng .................... 55
Hình 3.1: Hình ảnh các thiết bị ngoài trời của trạm SVC Thái Nguyên ...................... 57
Hình 3.2: Hình ảnh các van Thyristor của TCR và hệ thống làm mát ........................ 58
Hình 3.3: Hình ảnh dàn nóng của hệ thống làm mát các van Thyristor của TCR ....... 58
Hình 3.4: Sơ đồ kết nối lưới trạm SVC Thái Nguyên .................................................. 59
Hình 3.5: Nguyên lý bù CSPK và lọc sóng hài của trạm SVC .................................... 61
Hình 3.6: Hệ thống các thiết bị chính trong trạm bù SVC ........................................... 62
Hình 3.7: Cấu trúc mô phỏng trạm SVC ...................................................................... 63
Hình 3.8: Cấu trúc mô phỏng khối TCR ...................................................................... 65
Hình 3.9: Cấu trúc mô phỏng khối TSC ...................................................................... 65
Hình 3.10: Cấu trúc mô phỏng điều khiển SVC .......................................................... 67
Hình 3.11: Khối đo lường ............................................................................................. 68
Hình 3.12: Khối điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều khiển PI .................................... 68
Hình 3.13: Khối tính toán góc mở Thyristor ................................................................ 69
Hình 3.14: Khối phát xung điều khiển các Thyristor của TCR ................................... 70
Hình 3.15: Mô phỏng hệ thống khi không có SVC ...................................................... 71
Hình 3.16: Mô phỏng hoạt động hệ thống khi có SVC ................................................ 74
Hình 3.17: Mô hình đối tượng và cấu trúc điều khiển BDPC ...................................... 76