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
Phân tích ảnh hưởng của sóng hài trong trạm bù công suất phản kháng kiểu SVC và những giải pháp khắc phục
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------
VŨ THỊ VÒNG
PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA SÓNG HÀI TRONG
TRẠM BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG KIỂU SVC VÀ
NHỮNG GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC
Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
Mã số: 60.52.50
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Thái Nguyên - 2013
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn, ngoài nỗ lực bản thân, tác giả đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các Thầy, các Cô trong suốt quá trình giảng
dạy và khoa Đào tạo sau đại học trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên,
đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy TS. Ngô Đức Minh Trường Đại
học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Ngày 28 tháng 12 năm 2012.
Học viên
Vũ Thị Vòng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...........................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................2
MỤC LỤC.......................................................................................................................3
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................................................................6
DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...........................................................................8
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................Error! Bookmark not defined.
Chƣơng I. TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG
ĐIỆN ..............................................................................................................................13
1.1. Tổng quan về truyền tải công suất trong hệ thống điện......................................13
1.1.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................13
1.1.2. Công suất phản kháng trên đường dây truyền tải ........................................14
1.1.3. Bù công suất phản kháng trên đường dây truyền tải....................................15
1.1.4. Sự tiêu thụ công suất phản kháng của các thiết bị điện ...............................17
1.1.5. Tình hình bù công suất phản kháng ở Việt Nam .........................................20
1.1.6. Vấn đề bù công suất phản kháng ở một số nước trên thế giới .................23
1.2. Những tồn tại và hướng khắc phục .....................................................................27
1.2.1. Những tồn tại................................................................................................27
1.2.2. Giải pháp khắc phục.....................................................................................28
1.3. Kết luận chương 1 ...............................................................................................28
Chƣơng II. PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM BÙ SVC.............................29
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.1. Trạm bù SVC Thái Nguyên ................................................................................29
2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động củ a thiết bị bù tĩnh SVC ..................................34
2.2.1. Các phần tử chính.........................................................................................34
2.2.1.1. Cuộn kháng điều chỉnh bằng Thyristor TCR ( Thyristor controlled
Reactor). .............................................................................................................35
2.2.1.2. Các bộ tụ cố định FC (Fixed Capacitors)..............................................38
2.2.1.3. Tụ điện đóng ngắt bằng Thyristor TSC (Thyristor Switch Capacitor).39
2.2.2. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................40
2.3. Hiệu quả bù .........................................................................................................41
2.4. Vấn đề sóng hài và bù sóng hài của trạm SVC...................................................43
2.4.1. Tổng quan về sóng hài, tiêu chuẩn IEEE std 519 .......................................43
2.4.2. Các nguồn phát sinh sóng hài trên lưới........................................................46
2.4.3. Tác hại của sóng hài.....................................................................................47
2.4.4. Tiêu chuẩn đánh giá sóng hài.......................................................................49
2.5. Kết luận chương 2 ...............................................................................................51
Chƣơng III. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LỌC TÍCH CỰC TRONG TRẠM BÙ
SVC................................................................................................................................52
3.1. Đặt vấn đề ...........................................................................................................52
3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ lọc tích cực .................................................52
3.2.1. Cấu tạo bộ lọc tích cực.................................................................................54
3.2.2. Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực.....................................................54
3.3. Cấu trúc điều khiển của bộ lọc tích cực ..............................................................61
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.4. Kết luận chương 3 ...............................................................................................64
Chƣơng IV. MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB – SIMULINK....................................65
4.1. Mô phỏng hoạt động của trạm SVC....................................................................65
4.1.1. Cấu trúc mô phỏng trạm SVC......................................................................65
4.1.1.1. Khối TCR..............................................................................................67
4.1.1.2. Khối TSC ..............................................................................................67
4.1.1.3. Cấu trúc mạch điều khiển......................................................................69
4.1.2 Kết quả mô phỏng trạm SVC........................................................................74
4.2. Mô hình mô phỏng bộ lọc tích cực .....................................................................81
4.2.1 Cấu trúc mô phỏng........................................................................................82
4.2.2 Mô hình sử dụng bộ lọc tích cực kết hợp SVC.............................................85
4.2.3 Kết quả mô phỏng lọc AF .............................................................................86
4.2.4. Kết quả mô phỏng bộ lọc tích cực kết hợp SVC .........................................89
4.3. Kết luận chương 4 ...............................................................................................92
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
CSPK Công suất phản kháng
CSTD Công suất tác dụng
SVC
Static Var Compensator
(Thiết bị bù công suất phản kháng tĩnh)
TCR
Thyristor Controlled Reactor
(Kháng điều chỉnh bằng thyristor)
TSR
Thyristor Switched Reactor
(Kháng đóng mở bằng thyristor)
TSC
Thyristor Switched Capacitor
(Bộ tụ đóng mở bằng thyristor)
FC
Fixed Capacitor
(Tụ điện có điện dung cố định)
THD
Total Harmonic Distortion
(Hệ số méo dạng)
FFT
Fast Fourier Transform
(Biến đổi nhanh Fourier)
PWM
Pulse Width Modulation
(Điều chế độ rộng xung)
AHF
Active Harmonic Filter
(Bộ lọc sóng hài tích cực)
AF
Active Filter
(Bộ lọc tích cực)
FACTS
Flexible AC Transmission System
(Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt)
IEEE
Institute of Electrical and Electronics Engineers
(Viện kỹ thuật Điện điện tử Mỹ)
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. IEEE std 519..................................................................................................49
Bảng 2.2. Tiêu chuẩn IEEE std 519 IEC 1000-3-4 cho thiết bị trên 75A ở dòng đầu vào
mỗi pha...........................................................................................................................50
Bảng 2.3. IEC 1000-3-4 .................................................................................................50
Bảng 4.1 Các khối sử dụng trong mô hình ....................................................................66
Bảng 4.2. Các thiết bị chính của khối TCR và TSC ......................................................68
Bảng 4.3. Các khối sử dụng trong mô hình mô phỏng ..................................................82
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ lưới điện...............................................................................................21
Hình 1.2. Các phương án đặt thiết bị bù công suất phản kháng .................................24
Hình 2.1. Sơ đồ nhất thứ trạm 220kV Thái Nguyên......................................................30
Hình 2.2. Sơ đồ mạch lực trạm SVC. ............................................................................31
Hình 2.3. Hệ thống bù tĩnh SVC....................................................................................32
Hình 2.4. Giao diện chương trình giám sát, điều khiển hệ thống bù SVC. ...................33
Hình 2.5. Các cấu hình SVC..........................................................................................34
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động TCR ...................................................................35
Hình 2.7. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR............................................................36
Hình 2.8. Dạng sóng điện áp và dòng điện của TCR một pha với các góc mở
(a) α = 900
; (b) α = 1000
; (c) α = 1300
; (d) α = 1500
. .....................................................37
Hình 2.9. Nhánh FC của hệ thống SVC.........................................................................39
Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo củ a TSC.................................................................................39
Hình 2.11. Sơ đồ thay thế tương đương của SVC .........................................................41
Hình 2.12. Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có và không có SVC.........42
Hình 2.13: Thiết bị bù tĩnh SVC đặt giữa đường dây....................................................42
Hình 2.14. So sánh khả năng truyền tải và độ dự trữ ổn định trên đường dây khi có bù
và không có bù ...............................................................................................................43
Hình 2.15. Dạng sóng sin và dạng sóng điều hòa..........................................................43
Hình 2.16. Phân tích Fn thành an và bn ...........................................................................45
Hình 2.17. Phổ của sóng điều hòa..................................................................................45
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.1. Mô hình hệ thống điện với tải phi tuyến và bộ lọ c tích cự c mắc song song..53
Hình 3.2. lọc tích cực kết nối với hệ thống điện............................................................54
Hình 3.3. Sơ đồ tương đương của bộ lọc tích cực khi nối vào lưới...............................55
Hình 3.4. CLPWM làm việc ở chế độ chỉnh lưu bình thường.......................................56
Hình 3.5. CLPWM làm việc ở chê độ chỉnh lưu tích cực, cosυ = 1..............................56
Hình 3.6. CLPWM làm việc ở chế độ nghịch lưu với cosφ = -1 ..................................56
Hình 3.7. Các thành phần công suất theo thuyết p – q trong hệ tọa độ abc...................57
Hình 3.8. Bù các thành phần công suất trong hệ tọa độ abc. .........................................60
Hình 3.9. Mô hình các khối của bộ lọc tích cực. ...........................................................61
Hình 3.10. Cấu trúc bộ điều khiển lọc tích cực..............................................................62
Hình 3.11. Cấu trúc của bộ lọc tích cực và lưới. ...........................................................63
Hình 4.1. Cấu trúc môphỏng trạm SVC.........................................................................65
Hình 4.2. Cấu trúc mô phỏng khối TCR........................................................................67
Hình 4.3. Cấu trúc mô phỏng khối TSC ........................................................................68
Hình 4.4. Cấu trúc mô phỏng khối điều khiển SVC ......................................................70
Hình 4.5. Khối đo lường ................................................................................................71
Hình 4.6. Khối điều chỉnh điện áp sử dụ ng bộ điều khiển PI ........................................71
Hình 4.7. Khối tính toán góc mở thyristor .....................................................................73
Hình 4.8. Khối phát xung điều khiển các Thyristor củ a TCR .......................................74
Hình 4.9. Mô phỏng hệ thống khi không có SVC .........................................................75
Hình 4.10. Mô phỏng hệ thống khi có SVC ..................................................................75
Hình 4.11. Sơ đồ mô phỏng khối đo thành phần sóng hài.............................................77