Tóm tắt luận văn Nghiên cứu xây dựng hàm điều khiển cho kháng bù ngang kiểu biến áp để giảm tổn thất công suất trên đường dây truyền tải

Nội dung text: Tóm tắt luận văn Nghiên cứu xây dựng hàm điều khiển cho kháng bù ngang kiểu biến áp để giảm tổn thất công suất trên đường dây truyền tải

1. 1 BỘ GIÁO D ỤC VÀ ĐÀO T ẠO ĐẠI H ỌC ĐÀ N ẴNG VÕ T ẤN TÀI NGHIÊN C ỨU XÂY D ỰNG HÀM ĐIỀU KHI ỂN CHO KHÁNG BÙ NGANG KI ỂU BI ẾN ÁP ĐỂ GI ẢM TỔN TH ẤT CƠNG SU ẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUY ỀN T ẢI Chuyên ngành : T ự động hố . Mã s ố : 60.52.60 TĨM T ẮT LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ K Ỹ THU ẬT Đà N ẵng - N ăm 2011
2. 2 Cơng trình được hồn thành t ại ĐẠI H ỌC ĐÀ N ẴNG Ng ười h ướng d ẫn khoa h ọc: PGS-TS. Lê Thành B ắc Ph ản Bi ện 1: TS. Nguy ễn Đức Thành Ph ản Bi ện 2: TS. Nguy ễn Anh Duy Lu ận v ăn được b ảo v ệ t ại h ội đồng ch ấm lu ận v ăn t ốt nghi ệp th ạc sĩ k ỹ thu ật h ọp t ại đại h ọc Đà N ẵng vào ngày 7 tháng 5 n ăm 2011 * Cĩ th ể tìm hi ểu lu ận v ăn t ại: - Trung tâm Thơng tin - Học li ệu, Đại h ọc Đà N ẵng - Trung tâm Học li ệu, Đại h ọc Đà N ẵng
3. 3 MỞ ĐẦU 1. TÍNH C ẤP THI ẾT VÀ LÝ DO CH ỌN ĐỀ TÀI Khi truy ền t ải điện đi xa để h ạn ch ế quá điện áp ở cu ối đường dây do dung d ẫn c ủa đường dây gây ra ở các ch ế độ khơng t ải và t ải nh ỏ, trong k ỹ thu ật hi ện nay ng ười ta s ử d ụng các kháng bù ngang mắc ở hai đầu m ỗi đoạn đường dây cao và siêu cao áp. Đồng th ời để nâng cao độ ổn định điện áp và kh ả n ăng truy ền t ải dài c ủa các đường dây ng ười ta th ường th ực hi ện l ắp đặt h ệ th ống t ụ bù d ọc k ết hợp v ới kháng bù ngang khơng điều khi ển trên đường dây Sự b ất h ợp lý c ủa vi ệc l ắp đặt kháng bù ngang khơng điều khi ển trên các đường dây truy ền t ải dài đã được nhi ều tác gi ả nghiên cứu và đề xu ất bi ện pháp kh ắc ph ục b ằng vi ệc ứng d ụng thi ết b ị truy ền t ải linh ho ạt (FACTS) nh ư: SVC, TCSC, STATCOM, CRT So v ới các thi ết b ị nêu trên thì ưu điểm v ượt tr ội c ủa kháng điều khi ển ki ểu máy bi ến áp CRT (Controllable Reactor of Transformer type ) là tác động c ực nhanh, ph ạm vi điều ch ỉnh m ức tiêu th ụ cơng su ất ph ản kháng r ộng, dịng điện trong cu ộn l ưới khơng bị méo d ạng, kháng cho phép n ối tr ực ti ếp và c ố định vào đường dây truy ền t ải siêu cao và đặc bi ệt là giá r ẻ h ơn nhi ều so v ới SVC và STATCOM, ch ỉ t ươ ng đươ ng máy bi ến áp cùng c ấp điện áp (c ấp 500 kV giá vào n ăm 2007 kho ảng 12-14 USD/kVA). Vi ệc nghiên c ứu ứng d ụng lo ại kháng điều khi ển này vào h ệ th ống truy ền t ải Vi ệt Nam nhằm gi ảm t ổn th ất điện n ăng và nâng cao độ ổn định h ệ th ống là m ột nhi ệm v ụ c ấp thi ết hi ện nay.
4. 4 Hình 2: S ơ đồ đường dây truy ền t ải khi s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển 2. ĐỐI T ƯỢNG VÀ PH ẠM VI NGHIÊN C ỨU 2.1. Đối t ượng nghiên c ứu Trên c ơ s ở kháng điều khi ển ki ểu máy bi ến áp CRT (Controllable Reactor of Transformer type -hình 4) đã được c ải ti ến hồn ch ỉnh b ởi Vi ện Đại h ọc Bách khoa Qu ốc gia Xanh-Pêtécbua và hãng BHEL đã s ản xu ất đầu tiên t ại Ấn độ n ăm 2005 d ưới s ự ch ỉ đạo của giáo s ư vi ện s ĩ Александров .Г.Н. B ằng vi ệc l ắp đặt k ết c ấu sun từ d ưới gơng để gi ảm t ổn th ất ph ụ do t ừ tr ường t ản và l ắp đặt các mạch l ọc t ần s ố b ậc cao trong k ết c ấu cu ộn dây bù. Ưu điểm đặc bi ệt của lo ại kháng này là cĩ th ể ph ối h ợp tr ở kháng trong h ệ th ống cu ộn bù để thay đổi dịng điều khi ển t ạo ra được c ả dịng điện dung làm mở r ộng ph ạm vi điều khi ển c ủa kháng t ừ − ≤ β ≤ β = λ 1 1 ( Qk / Ptn là h ệ s ố bù điện tích đường dây c ủa kháng).
5. 5 Hình 4: S ơ đồ nguyên lý m ạch động l ực c ủa kháng bù ngang cĩ điều khi ển ki ển bi ến áp: CL – cu ộn dây l ưới, C ĐK – cu ộn điều khi ển, CB – cu ộn bù, T – kh ối thyristor, MC – máy c ắt chân khơng. Đề tài t ập trung nghiên c ứu để cĩ được hàm điều khi ển kháng CRT h ợp lý khi l ắp đặt trên đường dây truy ền t ải điện đi xa (trên 500 km) nh ằm gi ải quy ết nh ững t ồn t ại về t ổn th ất điện áp, t ổn th ất cơng su ất, độ d ự tr ữ ổn định, nâng cao kh ả n ăng t ải, là m ột nhi ệm v ụ quan tr ọng. 2.2. Ph ạm vi nghiên c ứu Trên c ơ s ở s ơ đồ nguyên lý c ủa kháng bù ngang 50MVA- 400kVcĩ điều khi ển ki ểu bi ến áp đã được nghiên c ứu và s ản xu ất t ại Ấn độ. Lu ận v ăn nghiên c ứu các quan h ệ điện t ừ gi ữa các thơng s ố của kháng điều khi ển v ới các thơng s ố c ủa đường dây truy ền t ải điện đi xa. Trên c ơ s ở kh ảo sát đường dây 500 kV B ắc-Nam ở Vi ệt Nam sẽ đề xu ất hàm điều khi ển cho kháng bù ngang ki ểu máy bi ến áp để gi ảm t ổn th ất cơng su ất trên đường dây truy ền t ải, qua đĩ xây d ựng mơ hình đường dây truy ền t ải cĩ l ắp kháng bù ngang ki ểu bi ến áp và
6. 6 kh ảo sát hi ệu qu ả gi ảm t ổn th ất cơng su ất và t ổn th ất điện áp khi lắp đặt CRT và th ực hi ện điều khi ển kháng theo hàm đã đề xu ất. 3. PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C ỨU Trên nguyên lý điều khi ển và các thơng s ố c ủa kháng bù ngang cĩ điều khi ển ki ểu bi ến áp đã được s ản xu ất và đang v ận hành ở m ột số n ước Ấn Độ, Trung Qu ốc, Nga k ết h ợp v ới lý thuy ết truy ền t ải, điều khi ển hi ện đại và c ấu trúc b ộ điều khi ển CRT đã được thi ết k ế trong lu ận v ăn Th ạc s ĩ c ủa tác gi ả Đỗ V ăn C ần . Tơi ti ến hành kh ảo sát các mơ t ả tốn h ọc t ừ ph ươ ng trình tr ạng thái đường dây, nghiên cứu đề xu ất hàm điều khi ển d ựa trên yêu c ầu tác d ụng c ủa kháng điều khi ển. S ử dụng ph ần m ềm Matlab – Simulink để kh ảo sát các quá trình n ăng l ượng trên đường dây khi điều khi ển kháng theo hàm đề xu ất để gi ảm t ổn th ất cơng su ất và t ổn th ất điện áp trên đường dây so v ới c ấu trúc đường dây nh ư hi ện nay. 4. Ý NGH ĨA KHOA H ỌC VÀ TH ỰC TI ỄN C ỦA LU ẬN V ĂN - Lu ận v ăn kh ảo sát đánh giá các ph ươ ng trình tốn lý mơ t ả quan hệ gi ữa các thơng s ố đường dây v ới các thơng s ố c ủa thi ết b ị bù. - Xây d ựng hàm điều khi ển để đảm b ảo c ực ti ểu hĩa t ổn th ất cơng su ất trên đường dây truy ền t ải. - B ằng k ết qu ả mơ ph ỏng ch ứng minh hi ệu qu ả gi ảm t ổn th ất điện áp, t ổn th ất cơng su ất trên đường dây và tính linh ho ạt điều ch ỉnh trào l ưu cơng su ất ph ản kháng trên đường dây c ủa kháng điều khi ển ki ểu bi ến áp. - K ết qu ả nghiên c ứu s ẽ là c ơ s ở đề xu ất để ti ến t ới ứng d ụng kháng điều khi ển nh ằm gi ải quy ết v ấn đề c ấp bách hi ện nay là nâng cao độ tin c ậy và tính kinh t ế- k ỹ thu ật c ủa h ệ th ống truy ền t ải điện ở Vi ệt Nam.
7. 7 5. TÊN LU ẬN V ĂN “ NGHIÊN C ỨU XÂY D ỰNG HÀM ĐIỀU KHI ỂN CHO KHÁNG BÙ NGANG KI ỂU BI ẾN ÁP ĐỂ GI ẢM T ỔN TH ẤT CƠNG SU ẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUY ỀN T ẢI” 6. CẤU TRÚC LU ẬN V ĂN Ngồi ph ần m ở đầu, k ết lu ận và tài li ệu tham kh ảo trong lu ận văn g ồm cĩ các ch ươ ng nh ư sau : Ch ươ ng 1 : T ổng quan v ề h ệ th ống và thi ết b ị bù cơng su ất ph ản kháng cĩ điều ki ện trên đường dây truy ền t ải điện. Ch ươ ng 2 : Xây d ựng hàm điều khi ển và đánh giá hi ệu qu ả tác động c ủa khán bù ngang ki ểu bi ến áp. Ch ươ ng 1 TỔNG QUAN V Ề H Ệ TH ỐNG VÀ THI ẾT B Ị BÙ CƠNG SU ẤT PH ẢN KHÁNG CĨ ĐIỀU KHI ỂN TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUY ỀN T ẢI ĐIỆN 1.1. QUAN H Ệ ĐIỆN T Ừ GI ỮA CÁC THƠNG S Ố ĐƯỜNG DÂY DÀI TRUY ỀN T ẢI ĐIỆN XOAY CHI ỀU CAO ÁP V ỚI CÁC THƠNG S Ố C ỦA THI ẾT B Ị BÙ 1.1.1. Ph ươ ng trình sĩng c ủa đường dây 1.1.2. Thi ết l ập quan h ệ điện- t ừ gi ữa các thơng s ố đường dây và các thi ết b ị bù 1.1.3. Tính cơng su ất tác d ụng và ph ản kháng c ủa đường dây 1.2. C ẤU T ẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VI ỆC C ỦA M ỘT S Ố THI ẾT B Ị BÙ CƠNG SU ẤT PH ẢN KHÁNG 1.2.1. Cơng su ất ph ản kháng trong h ệ th ống điện 1.2.2. Bù cơng su ất ph ản kháng
8. 8 1.2.2.1.Bù d ọc 1.2.2.2.Bù ngang 1.2.3. C ấu t ạo và nguyên lý làm vi ệc c ủa m ột s ố thiết b ị bù cơng su ất ph ản kháng cĩ điều khi ển 1.2.3.1 Thi ết b ị bù t ĩnh điều khi ển b ằng Thyristor SVC (Static Var Compensator) 1.2.3.2.Thi ết b ị bù d ọc cĩ điều khi ển TCSC (Thyristor Contronlled Series Capacitor) 1.2.3.3. Thi ết b ị bù t ĩnh STATCOM (Static Synchronous Conpensator) 12.3.4. Thi ết b ị kháng bù ngang cĩ điều khi ển CRT (Controllable Reactor of Transformer type ) K ết c ấu c ủa kháng điều khi ển ba pha cĩ s ơ đồ c ấu t ạo trình bày trên hình 1.16 Kháng bù ngang này g ồm 3 cu ộn dây trong m ỗi pha. Trong đĩ, A-X, B-Y, C-Z là các cu ộn dây l ưới được m ắc hình sao (Y), a 1-x1, b 1-y1, c 1-z1 là các cu ộn bù c ảm (cu ộn điều khi ển) được mắc hình tam giác để tránh ảnh h ưởng sĩng hài b ậc cao đến cu ộn lưới, a 2-x2, b 2-y2, c 2-z2 là các cu ộn l ọc sĩng hài b ậc 3, 5, 7 đồng th ời là cu ộn bù dung, cu ộn này ng ười ta c ũng m ắc tam giác ( ∆). Nh ư v ậy sơ đồ kháng được m ắc theo ki ểu Y/ ∆/∆. Vì được thi ết k ế t ối ưu sun từ ở d ưới gơng t ừ nên kháng này được thi ết k ế 3 cu ộn dây cách ly hồn tồn nên gi ảm được tác động c ủa sĩng b ậc cao lên cu ộn dây lưới sinh ra do các van ở cu ộn điều khi ển. Hình 1.16: C ấu t ạo c ủa kháng bù ngang ki ểu bi ến áp 3 pha
9. 9 So v ới các thi ết b ị nêu trên thì ưu điểm v ượt tr ội c ủa CRT (kháng điều khi ển ki ểu máy bi ến áp) là tác động c ực nhanh, ph ạm vi điều ch ỉnh tiêu th ụ cơng su ất ph ản kháng r ộng, dịng điện trong cu ộn lưới khơng b ị méo d ạng, cho phép n ối tr ực ti ếp và c ố định vào đường dây truy ền t ải siêu cao. 1.2.3.5. Ph ươ ng pháp điều ch ỉnh cơng su ất ph ản kháng c ủa kháng bù ngang ki ểu bi ến áp. Hình 1.19 S ơ đồ nguyên lý m ột pha c ủa kháng bù ngang ki ểu bi ến áp Sơ đồ nguyên lý và m ạch điện thay th ế m ột pha c ủa kháng bù ngang cĩ điều khi ển ki ểu bi ến áp trên hình v ẽ 1.19. Điện áp trên 3 cu ộn dây t ươ ng ứng: cu ộn l ưới U f, cu ộn bù U 3 và cu ộn điều khi ển U2. C ả ba điện áp này đồng pha nhau do cùng được qu ấn chung trên một tr ụ c ủa lõi thép. T ươ ng ứng 3 dịng điện t ại cùng th ời điểm là dịng điện cu ộn l ưới I 1, dịng điện cu ộn bù I’ 3 (quy đổi v ề cu ộn l ưới là I 3) và dịng điện cu ộn điều khi ển I’ 2 (quy đổi v ề cu ộn l ưới là I 2). Số vịng dây 3 cuộn l ần l ượt là W 1, W 3 và W 2. Cơng su ất 1 pha c ủa cu ộn dây l ưới : Phía cao áp là: S vào = U f.I 1 Phía h ạ áp là: S ra = S 3 + S 2 =U 3.I’ 3 + U 2.I’ 2 Bỏ qua t ổn th ất cơng su ất trong kháng thì:
10. 10 Svào = S ra ↔ U f.I 1 = U 3.I’ 3 + U 2.I’ 2 Ở ch ế độ làm vi ệc bình th ường khi điện áp l ưới U f = const thì U 2 = f( α); I 2 = f( α) v ới α là gĩc m ở các van T, ta th ấy dịng điều khi ển I 1 luơn ph ụ thu ộc vào I 2: I 1 = f(I 2) hay nĩi cách khác ta c ần điều khi ển dịng I 2 theo hàm yêu c ầu khi ph ụ t ải trên đường dây thay đổi. Trong ch ế độ khơng t ải dịng điện trên đường dây do dung dẫn t ạo ra (I C) l ớn nh ất làm cho điện áp ở cu ối đường dây dài t ăng cao, nên ta c ần bù dịng kháng I 1 cực đại mang tính c ảm để kh ử dịng dung t ươ ng ứng. Theo quan h ệ trên thì dịng điều khi ển qua van I 2 lúc này c ũng c ực đại, ứng v ới gĩc m ở αmin . Ở ch ế độ t ải b ằng t ự nhiên (P tn ) dịng điện trên đường dây do dung d ẫn t ạo ra (I C) b ằng với dịng điện I L (dịng điện c ảm đặc tr ưng cho cơng su ất ph ản kháng trên đường dây khi cĩ t ải) I C = I L (Q C = Q L đường dây t ự bù 100%). Khi đĩ ta ch ỉ c ần bù dịng kháng I 1 nh ỏ, lúc này dịng điện qua cu ộn lưới c ủa kháng là c ực ti ểu (I 1=I 1.min ). Theo quan h ệ trên thì dịng qua cu ộn điều khi ển và qua van I 2 lúc này c ũng c ực ti ểu, ứng v ới gĩc m ở αmax (T 1 và T 2 đĩng hồn tồn). Hình 1.21:. Đồ th ị véc t ơ điện áp ở đầu và ở cu ối đường dây khi th ực hi ện điều khi ển dịng (I k) c ủa sun kháng ki ểu máy bi ến áp (УШРТ )
11. 11 1.2.4. Các quan h ệ điện t ừ trong kháng điều khi ển ki ểu máy bi ến áp 1.2.4.1. D ạng sĩng c ủa tín hi ệu trong cu ộn điều khi ển theo gĩc m ở α Sơ đồ nguyên lý và hình dáng sĩng khi cĩ gĩc m ở thyristor α nằm trong kho ảng 0 – π, t ải thu ần tr ở (hình 1.22) Hình 1.22 S ơ đồ nguyên lý điều khi ển m ột pha Ta cĩ ph ươ ng trình điện áp di L DK + R i = U sin ωt DK dt DK DK m (2.45) Vì cuộn điều khi ển c ủa kháng ch ỉ cĩ điện tr ở dây qu ấn và điện cảm do đĩ điện áp đặt lên cu ộn điều khi ển lúc này là: λ sin (2 α + λ) − sin 2α U = U − thy thy t ươ ng ứng t ải R-L tai f π 2π X Gĩc m ở αthymin cho phép ph ụ thuộc vào t ải là φ = arctg R Trong m ạch cĩ điện c ảm, điện áp u và dịng điện i l ệch pha nhau gĩc 0 < φ < π/2 ng ười ta th ường xác định gĩc điều khi ển theo tín hi ệu điện áp, ngh ĩa là gĩc α thy 0 = π/2 + ζ0, v ới π/2 ≤ α thy 0 ≤ π khi đĩ ta cĩ thành ph ần điện áp b ậc 1:
12. 12  sin 2β − sin 2α  = U m β −α − thy a1  thy  2π  2  U b = m [cos 2α − cos 2β ] 1 2π thy Gĩc β được xác định t ừ ph ươ ng trình d ưới v ới điều ki ện đầu bằng 0 β α β −ϕ /Q = α −ϕ thy /Q sin( )e sin( thy )e Với: Q = X/R. Dịng điện b ậc 1 ch ảy trong cu ộn điều khi ển = 2  π −α + 1 α  I1 I m ( thy ) sin 2 thy  π  0 2 0  với k ≠ 1, ta cĩ bi ểu th ức chung cho các dịng điện b ậc cao: 2  1 1 2  I =I sin(k − )1α + sin(k + )1α − cos α sin kα k m π k −1 thy 0 k +1 thy 0 k 0 thy 0 Với α cĩ giá tr ị l ớn, tr ị hi ệu d ụng c ủa hài b ậc cao cĩ th ể l ớn hơn c ả thành ph ần c ơ b ản, và quan h ệ gi ữa dịng b ậc 1 v ới b ậc k, (k>1). I U 1+ Q2 2k+ 1 = 2k+ 1 2 2 I1 U1 1+ 2( k + )1 Q Nh ư v ậy, điện c ảm càng l ớn sĩng hài b ậc cao càng nh ỏ đi và ng ược lại.
13. 13 Hình 1.29: Dạng sĩng c ủa dịng điện ch ảy trong kháng l ần l ượt I k, IĐK sau khi m ắc cu ộn l ọc c ộng h ưởng 1.2.4.2. Thi ết l ập các quan hệ điện t ừ trong kháng điều khi ển CRT Ch ươ ng 2 XÂY D ỰNG HÀM ĐIỀU KHI ỂN VÀ ĐÁNH GIÁ HI ỆU QU Ả TÁC ĐỘNG C ỦA KHÁNG BÙ NGANG KI ỂU BI ẾN ÁP 2.1. XÂY D ỰNG MƠ HÌNH TỐN H ỌC CHO ĐƯỜNG DÂY DÀI CĨ L ẮP KHÁNG ĐIỀU KHI ỂN Để th ỏa mãn Q tt = Q dt + Q k v ới Q 2 = P 2.tan φ khi đĩ hàm điều khi ển c ủa kháng bù ngang là: 2 P  Ptg ϕ β =1 − −   P λ (2.14) Ptn  tn Hàm điều khi ển theo bi ểu th ức (2.14) cĩ th ể đánh giá g ồm 2 ph ần: -Ph ần th ứ nh ất để bù l ại ph ần cơng su ất ph ản kháng d ư c ủa đường dây. -Ph ần th ứ hai bù l ại cơng su ất ph ản kháng cung c ấp cho t ải (Q2=Ptg φ ).
14. 14 Đồ th ị véc t ơ hình 1.21 bi ểu di ễn nguyên lý điều khi ển kháng theo hàm điều khi ển (2.14) để bù 100 % cơng su ất ph ản kháng trên đường dây truy ền t ải dài. 2.2. MƠ PH ỎNG CÁC QUÁ TRÌNH N ĂNG L ƯỢNG TRUY ỀN TẢI TRÊN TRÊN ĐƯỜNG DÂY KHI ĐIỀU KHIỂN KHÁNG THEO HÀM ĐIỀU KHI ỂN (2.14) Hi ện nay, h ệ th ống đường dây 500 kV tuy ến 1 ở Vi ệt Nam được h ợp nh ất b ởi các tr ạm bi ến áp chính sau đây: Tr ạm Hịa Bình, Hà T ĩnh, Đà N ẵng, Pleiku, Phú Lâm. Các thơng s ố cĩ c ấu trúc c ủa đường dây 500 KV v ới các đoạn t ươ ng ứng cho trong b ảng 2.1. Tổng chi ều dài đường dây là 1488 km, t ươ ng ứng độ dài sĩng λ =1,558 rad và tr ở kháng c ủa đường dây là z = 421,45 Ω , t ổng cơng su ất c ủa kháng bù ngang là Q k= 1042 MVAr và t ổng điện kháng dung c ủa t ụ bù d ọc là X C= 248 Ω , t ổng điện kháng c ủa đường dây X d=419,97 Ω . Ti ến hành mơ ph ỏng 2 tr ường h ợp: S ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển k ết h ợp v ới t ụ bù d ọc và s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển b ằng ph ần m ềm Matlab – Simulink.
    Tr ường h ợp 1: S ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển k ết h ợp với t ụ bù d ọc. Mức bù c ủa t ừng đoạn đường dây được tính trong b ảng 2.2. Ti ến hành mơ ph ỏng đường dây trên Matlab - Simulink b ằng các kh ối cĩ s ẵn trong th ư vi ện Simulink, ở đây xét khi h ệ s ố cơng su ất t ải cu ối đường dây cos φ = 1. Khảo sát ch ế độ v ận hành liên t ục thay đổi t ải: v ới các m ức t ăng là: 0%, 50%, và 100% cơng su ất t ự nhiên).
15. 15 Sơ đồ mơ ph ỏng hình 2.3: Th ời gian mơ ph ỏng: Từ 0s đến 0,1s - Ch ế độ khơng t ải Từ 0,1s đến 0,4s Ch ế độ 50% t ải t ự nhiên (b ằng 465 MW) Từ 0,4s đến 0,7s - Ch ế độ 100% t ải t ự nhiên (b ằng 930 MW) Kết thúc th ời gian mơ ph ỏng ở 0,7s Hình 2.3: Sơ đồ mơ ph ỏng đường dây S ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển k ết h ợp v ới t ụ bù d ọc trên Matlab - Simulink (m ột ph ần ph ần s ơ đồ) K ết qu ả mơ ph ỏng: Ứng v ới các ch ế độ khơng t ải, 50% t ải t ự nhiên và 100% t ải t ự nhiên nh ư sau: -Dịng điện và điện áp ở đầu đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc Hình 2.4: Dịng điện và điện áp ở đầu đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc
16. 16 - Dịng điện và điện áp ở cu ối đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc. Hình 2.5: Dịng điện và điện áp ở cu ối đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc - Điện áp ở đầu đường dây và ở cu ối đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc Hình 2.6: Điện áp ở đầu đường dây và ở cu ối đường dây dây khi s ử dụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc
17. 17 - Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cu ối đường dây khi s ử dụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc. Hình 2.7: Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cuối đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc * Nh ận xét k ết qu ả mơ ph ỏng. Tổn th ất điện áp: -Trong ch ế độ v ận hành khơng t ải (t ừ 0s đến 0,1s) đường dây bị quá áp ở cu ối đường dây kho ảng 10%( Hình 2.6). Khi t ải t ăng dần thì độ quá điện áp ở cu ối đường dây gi ảm d ần t ới 0 (20% t ải tự nhiên ) r ồi giá tr ị điện áp cu ối đường dây ti ếp t ục gi ảm d ần khi tải t ăng quá 22% t ải t ự nhiên. - Trong ch ế độ v ận hành v ới t ải b ằng t ải t ự nhiên (t ừ 0,1s đến 0,4s ) đường dây b ị s ụt áp ở cuối đường dây r ất l ớn, t ới g ần 30%( Hình 2.6) Tổn th ất cơng su ất : + Ch ế độ t ải b ằng 50% t ải t ự nhiên ∆P% = 11.1% + Ch ế độ t ải b ằng t ải t ự nhiên ∆P% = 15.5% Nh ư v ậy ta th ấy r ằng khi t ăng cơng su ất ph ụ t ải ở cu ối đường dây thì t ổn hao cơng su ất ∆P và độ s ụt điện áp ∆U trên đường dây t ăng nhanh.
18. 18
    Tr ường h ợp: S ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển Với thơng s ố đường dây nh ư trên, ta thay th ế b ằng s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển CRT cho các kháng bù ngang khơng điều khi ển và các t ụ bù d ọc (hình 2.8). Thực hi ện điều khi ển các kháng theo hàm đề xu ất (2.14), để bù 100% cơng su ất ph ản kháng cĩ trên đường dây là: = ( )2 − β -1 P / Ptn Q2 /( Ptnλ s ) Thay (1.71), (1.74) vào (2-14) ta cĩ s ự ph ụ thu ộc c ủa h ệ s ố bù theo các thơng s ố dịng, áp, độ dài sĩng, gĩc l ệch pha t ừng đoạn đường dây v ới hàm t ươ ng đươ ng: 2 P 2λ − λ UI 2 cos 2 ϕ P λ  U 2 1( + δ2 α) (*) P λ − s − p. tgϕ =  s f − I sin ϕ + tn s  f tn s λ []+ α()δ − Ptn  Ptn U f  Ptn s 1 2 1 Theo hàm (*) v ới m ột giá tr ị dịng điện t ải I và gĩc l ệch pha t ải φ v ới m ỗi kháng bù ngang l ắp trên m ột phân đoạn đường dây truy ền tải v ới h ệ s ố yêu c ầu bù cho tr ước ta cĩ được ngay giá tr ị gĩc m ở α tươ ng ứng c ủa các van thyristor trong cu ộn điều khi ển. Từ hàm s ố (*) ta đặt. P2λ λ−s − φ A = Ptn s p. tg ; Ptn 2 −λU I 2cos 2 φ P λ  B = s f −I sin φ + tn s  Ptn U f  U 2(1+ δ 2 α ) C = f λ +α() δ−  Ptn s 1 2 1 
19. 19 A C = B Qua phép bi ến đổi ta cĩ: λ − 2 C. Ptn . s u f α = 2δ− 2 λδ+ λ uf. CP 2 tns CP tns Ti ến hành mơ ph ỏng đường dây theo hàm đề xu ất (*). Ta đặt ch ế độ v ận hành liên t ục thay đổi t ải: ( để d ễ quan sát ta tách ch ế độ t ăng t ải v ới các m ức t ăng là: 0%, , 50%, và 100% cơng su ất t ự nhiên). Cho ch ế độ ch ạy t ự động đĩng c ắt t ải trong s ơ đồ mơ ph ỏng hình 2.9: Th ời gian mơ ph ỏng: Từ 0s đến 0,1s ứng v ới ch ế độ khơng t ải . Từ 0,1s đến 0,4s ứng v ới ch ế độ 50% t ải t ự nhiên. Từ 0,4s đến 0,7s ứng v ới ch ế độ 100% t ải t ự nhiên. Kết thúc th ời gian mơ ph ỏng t ại th ời điểm 0,7s Hình 2.9: S ơ đồ mơ ph ỏng đường dây S ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển trên Matlab - Simulink (m ột ph ần ph ần s ơ đồ)
20. 20 K ết qu ả mơ ph ỏng: -Dịng điện và điện áp ở đầu đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển Hình 2.10: Dịng điện và điện áp ở đầu đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển -Dịng điện và điện áp ở cu ối đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển. Hình 2.11: Dịng điện và điện áp ở cu ối đường dây khi s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển.
21. 21 - Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cu ối đường dây Hình 2.14: Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cu ối đường dây s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển
    Nh ận xét k ết qu ả mơ ph ỏng. - Độ quá điện áp trong ch ế độ đường dây khơng t ải r ất nh ỏ, khi tăng t ải thì độ s ụt điện áp ở cu ối đường dây t ăng d ần, khi truy ền t ải cơng su ất t ự nhiên độ s ụt áp ch ỉ kho ảng 6%. - Dịng điện trong cu ộn điều khi ển c ủa các kháng CRT gi ảm d ần khi t ải t ăng, dịng điều khi ển c ủa CRT ở càng v ề cu ối đường dây càng gi ảm ch ậm d ần. - Quan sát đường đặt tính cơng su ất ta th ấy khi t ăng ph ụ t ải ở cu ối đường dây đến cơng su ất P tn t ổn hao cơng su ất t ăng d ần, khi truy ền t ải cơng su ất t ự nhiên t ổn th ất cơng su ất trên đường dây là 8.30 %. So sánh t ổn th ất cơng su ất ∆P qua 2 ph ươ ng án s ử d ụng kháng khơng điều khi ển và t ụ bù d ọc v ới ph ươ ng án s ử d ụng kháng điều khi ển ki ểu CRT (Hình 2.15; 2.16) dùng hàm điều khi ển (2.14) cho phép gi ảm đáng k ể.
22. 22 Hình 2.15: Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cu ối đường dây với cos φ ph ụ t ải =1;U đầu = 500kV a) s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển k ết h ợp v ới t ụ bù d ọc b) sử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển
    Tr ường h ợp cos φ khác 1 ( với cos φ ph ụ t ải= 1;0,99;0,98, ở 2 ch ế độ tải P=50%Ptn và P=Ptn ;U đầu = 500kV ). -Th ời gian mơ ph ỏng 1,9s + T ừ 0s đến 0,1s ứng v ới ch ế độ khơng t ải + T ừ 0,1s đến 1s ứng v ới ch ế độ t ải b ằng 50% t ải t ự nhiên + T ừ 1s đến 1,9s ứng v ới ch ế độ t ải b ằng t ải t ự nhiên Kết thúc th ời gian mơ phỏng t ại th ời điểm 1,9s Ti ến hành mơ ph ỏng b ằng cách t ự động đĩng t ải theo th ứ t ự v ới các m ức 0%,50%,100% t ải t ự nhiên. -Thay đổi h ệ s ố cos φ l ần l ượt theo th ời gian mơ ph ỏng: Ở ch ế độ t ải b ằng 50% t ải t ự nhiên (t ừ 0,1s đến 1s) ta thay đổi h ệ s ố cos φ nh ư sau: + t ừ 0,1s đến 0,4s h ệ s ố cos φ ph ụ t ải b ằng 1 + t ừ 0,4s đến 0,7s h ệ s ố cos φ ph ụ t ải b ằng 0,99 + t ừ 0,7s đến 1s h ệ s ố cos φ ph ụ t ải b ằng 0,98 Ở ch ế độ t ải b ằng 100% t ải t ự nhiên (t ừ 1s đến 1,9s) ta thay đổi h ệ s ố cos φ nh ư sau: + t ừ 1s đến 1,3s h ệ s ố cos φ ph ụ t ải b ằng 1 + t ừ 1,3s đến 1,6s h ệ s ố cos φ ph ụ t ải b ằng 0,99
23. 23 + t ừ 1,6s đến 1,9s h ệ s ố cos φ ph ụ t ải b ằng 0,98 - Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cu ối đường dây (với cos φ ph ụ t ải= 1;0,99;0,98, ở 2 ch ế độ t ải P=50%Ptn và P = Ptn; Uđầu = 500kV ). Hình 2.16: Cơng su ất truy ền t ải ở đầu đường dây và cu ối đường dây (với cos φ ph ụ t ải= 1;0,99;0,98, ở 2 ch ế độ t ải P=50%Ptn và P = Ptn;U đầu = 500kV ) a) s ử d ụng kháng bù ngang khơng điều khi ển kết h ợp v ới t ụ bù d ọc b) sử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển Bảng 2.3 : Chênh l ệch điện áp gi ữa hai đầu đường dây và t ỷ l ệ tổn th ất cơng su ất trên đường dây (v ới cos φ ph ụ t ải = 1;0,99;0,98;U đầu = 500kV). Kháng khơng điều khi ển Kháng cĩ điều khi ển ki ểu Cơng su ất truy ền t ải cos φ và t ụ bù d ọc CRT P,MW P/P tndm U1/U 2 ∆P,MW ∆P% U1/U 2 ∆P,MW ∆P% 1 0,931 32,3 34,7 0,985 27 29,08 93 0,1 0,99 0,929 32,5 34,9 0,983 27,8 29,89 0,98 0,927 32,8 35,2 0.981 28,3 30,04 1 1,012 33,07 8,89 1,012 32,58 8,76 372 0,4 0,99 1,018 33,18 8,92 0,016 33,1 8,88 0,98 1,025 33,33 8,96 0,019 33,6 9,03 1 1,025 51,61 11,1 1.021 34,17 7,35 465 0,5 0,99 1,028 51,89 11,16 1,027 34,6 7,44 0,98 1,031 52,35 11,26 1,030 35,1 7,54
24. 24 1 1,081 64,17 11,5 1.034 42,29 7,58 558 0,6 0,99 1,084 67,52 12,1 1,038 42,8 7,67 0,98 1,089 70,31 12,6 1,043 43,3 7,75 1 1,297 145,15 15,5 1.061 77,05 8,30 930 1 0,99 1,303 149,73 16,1 1,069 78,9 8,49 0,98 1,308 154,38 16,6 1,073 79,8 8,58 Nh ận xét chung : Từ k ết qu ả mơ ph ỏng cho trên b ảng 2.3 ta th ấy : - Khi dùng t ụ bù d ọc k ết h ợp v ới kháng bù ngang khơng điều khi ển d ẫn đến quá điện áp cu ối đường dây khá l ớn trong ch ế độ khơng t ải, hay t ải nh ỏ và chênh l ệch điện áp l ớn (s ụt áp) khi cơng su ất truy ền t ải t ăng cao và làm t ăng t ổn th ất cơng su ất trên đường dây truy ền t ải. Các k ết qu ả nh ận được qua mơ ph ỏng đư a ra ở b ảng 4 phù h ợp v ới s ố li ệu trong các báo cáo điều độ trong khi v ận hành đường dây 500 kV giai đoạn 1996-1998. - Khi ứng d ụng kháng cĩ điều khi ển CRT, khơng c ần dùng t ụ bù dọc k ết qu ả cho th ấy gi ảm được độ chênh điện áp và t ổn th ất cơng su ất trên đường dây. Từ nh ững k ết qu ả mơ ph ỏng và k ết qu ả tinh tốn t ươ ng ứng v ới các tr ường h ợp cơng su ất truy ền t ải trên đường dây thay đổi t ừ 0 cho đến cơng su ất t ự nhiên cho th ấy hàm điều khi ển được xây d ựng đã đáp ứng được yêu c ầu thay đổi m ức bù c ủa kháng bù ngang ki ểu máy bi ến áp CRT trên đường dây. Ứng d ụng CRT cho phép làm gi ảm t ổn th ất cơng su ất, t ổn th ất điện áp, nâng cao kh ả n ăng truy ền t ải c ủa đường dây.
25. 25 KẾT LU ẬN *. Các k ết qu ả đã đạt được: Với đề tài " Nghiên c ứu xây d ựng hàm điều khi ển cho kháng bù ngang ki ểu bi ến áp để gi ảm t ổn th ất cơng su ất trên đường dây truy ền t ải " Lu ận v ăn đã gi ải quy ết được các n ội dung c ơ b ản sau: - D ựa trên các mơ t ả tốn h ọc, bi ểu di ễn quan h ệ điện t ừ gi ữa tín hi ệu điều khi ển c ủa các van bán d ẫn v ới các tham s ố kháng c ũng nh ư quan h ệ khi điều khi ển. Kháng bù ngang ki ểu máy bi ến áp v ới các thơng s ố trên đường dây truy ền t ải. Thi ết l ập lu ật điều khi ển cho kháng bù ngang cĩ điều khi ển ki ểu bi ến áp nh ằm gi ảm t ổn th ất cơng su ất trên đường dây khi cơng su ất tuy ền t ải trên đường dây thay đổi từ khơng t ải đến cơng su ất t ự nhiên. - Xây d ựng được mơ hình đường dây truy ền t ải cĩ l ắp kháng bù ngang ki ểu bi ến áp và kh ảo sát hi ệu gi ảm t ổn th ất cơng su ất và tổn th ất điện áp khi th ực hi ện điều khi ển kháng theo hàm đề xu ất. -Mơ ph ỏng được quá trình làm vi ệc c ủa kháng bù ngang v ới hàm điều khi ển đã xây d ựng trên m ột h ệ th ống truy ền t ải điện 500 kV. - Mơ ph ỏng trên hàm điều khi ển trên ph ần m ềm Matlab – Simulink kh ẳng định hi ệu qu ả tác động c ủa hàm điều khi ển đã xây dựng. - B ằng k ết qu ả mơ ph ỏng ch ứng minh hi ệu qu ả gi ảm t ổn th ất điện áp, t ổn th ất cơng su ất trên đường dây và tính linh ho ạt điều ch ỉnh trào l ưu cơng su ất ph ản kháng trên đường dây c ủa kháng điều khi ển ki ểu bi ến áp. - K ết qu ả nghiên c ứu s ẽ là c ơ s ở để ti ến t ới ứng d ụng kháng điều khi ển nh ằm gi ải quy ết v ấn đề c ấp bách hi ện nay là nâng cao độ
26. 26 tin c ậy và tính kinh t ế - k ỹ thu ật c ủa h ệ th ống truy ền t ải điện ở Vi ệt Nam. * Hạn ch ế cịn t ồn t ại c ần ti ếp t ục nghiên c ứu: Do ki ến th ức chuyên mơn c ũng nh ư th ời gian cịn nhi ều h ạn ch ế nên lu ận v ăn ch ỉ d ừng l ại ở m ức độ mơ ph ỏng trên Matlab – Simulink. - Đề tài ch ỉ kh ảo sát tr ường h ợp đường dây cĩ t ải t ập trung ở cu ối đường dây. * Hướng m ở r ộng đề tài -Ti ếp t ục nghiên c ứu tr ường h ợp khi cĩ phụ t ải và ngu ồn phân bố d ọc đường dây trong h ệ th ống đầy đủ. - Ti ếp t ục nghiên cúu ph ươ ng án s ử d ụng kháng bù ngang cĩ điều khi ển k ết h ợp v ới vi ệc x ử lý bù cu ối đường dây b ằng t ụ để gi ảm l ượng cơng su ất ph ản kháng c ần truy ền t ải trên đường dây.