Nghiên cứu sử dụng thiết bị TCSC để nâng cao khả năng truyền tải của hệ thống điện 500KV Việt Nam

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
93
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG T

RESEARCH ON UTILIZATION TCSC TO INCREASE POWER TRANSFER
CAPACITY OF 500 KV VIETNAM POWER SYSTEM

SVTH:
05DHT, Khoa hoa
GVHD: ThS.
Khoa hoa


-
hệ thống truyền tải điện xoay chiều lin
, giảm dao động công suất, sụp đổ điện áp và loại trừ cộng hưởng
dưới đồng
(HTĐVN).
ABSTRACT
Thyristor-Controlled Series Capacitors (TCSC) is one of the most effective Flexible AC
Tranmission System (FACTS) devices.It offers smooth and flexible control of the line impedances.
Therefore, TCSC can allow to increase power transfer capacity, improve transient stability as well
as reduce damping of power swings, voltage collapse, sub-synchronous resonance. This research
focuses on the usilization of TCSC to increase power transfer capacity of 500kV VietNam power
system.
1.
Khả năng truyền tải của đường dây siêu cao áp và các tiêu chí kỹ thuật liên quan
như điện áp vận hành, ổn định, tổn thất công suất trên đường dây,... là những vấn đề được
các nhà nghiên cứu, kỹ sư thiết kế, vận hành đặt biệt quan tâm. Hệ thống điện 500kV Việt
Nam được xây dựng và đư vào vận hành từ năm 1994, sau hơn 15 năm vận hành hệ thống
này được liên tục mở rộng và phát triển ( hệ thống gồm có

7650 MVA) nhằm đáp ứng yêu cầu
truyền tải, cung cấp điện cho phụ tải của cả nước.Qua quá trình thực tế vận hành hệ thống
điện đã xuất hiện các chế độ vận hành mà công suất truyền tải trên đường dây khá lớn -
mùa hè, các hồ của nhà máy thủy điện ở Miền Bắc thiếu nước không thể phát đáp ứng yêu
cầu phụ tải nên phải và miền Trung ra miền Bắc-
làm cho các đường dây bị quá tải,điện áp tại một số nút trên đường dây giảm thấp dễ dẫn
đến mất ổn định điện áp.Từ thực tiễn vận hành đặt ra yêu cầu cho các nhà nghiên cứu và
kỹ sư phải tìm ra giải pháp để nâng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kV Việt
Nam. tổng trở đường dây
.
.
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
94
2. Mô hình hóa TCSC
TCSC là thiết bị mắc nối tiếp với đường dây, gồm tụ điện được nối song song
với một điện cảm điều khiển bằng cách thay đổi góc mở của thyristor.

1: Mô hình của t
Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây:
12
12
sin( )
LC
UU
P
XX




Khi thay đổi góc mở của thyristor ta có thể thay đổi được dòng điện chạy qua tụ
điện, từ đó thay đổi được dung kháng của thiết bị TCSC, vì vậy khi lắp đặt thiết bị TCSC
nối tiếp trên đường dây thì có thể tăng công suất truyền tải.
Khả năng giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định tĩnh cũng được nâng cao khi
đặt thiết bị TCSC
12
maxgh
LC
UU
PP
XX



Khi đặt TCSC thì đường đặc tính công suất P(δ) được nâng cao, do đó khả năng ổn
định động cũng được tăng lên

H 2: Đặc tính P(δ) khi lắp đặt và không lắp đặt TCSC
Việc đặt TCSC vào hệ thống làm cho hệ thống vận hành linh hoạt hơn, cải thiện
điện áp của hệ thống vào giờ cao điểm khi điện áp bị giảm thấp. Ngoài ra còn có khả năng
giảm dao động công suất, sụp đổ điện áp và loại trừ cộng hưởng dưới đồng bộ.
3. Xây dựng mô hình toán học TCSC
Giả sử thiết bị TCSC được nối vào giữa 2 điểm l và r:
L
C
P
δ
o

P

T

δ
Khi không có TCSC
Khi có TCSC
P’
T

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
95

3: Mô hình TCSC khi lắp đặt vào đường dây
Dòng điện qua thyristor của thiết bị TCSC [2]

(1)
0
cos
4
cos cos( ) cos( )
cos( )
a
a
thy
a
I A t A t t d t


   
 






(1)

2
2
2 sin(2 ) 4Acos (2 ) tan( ) tan( )
1
a a a a a
k
A
     
  

   

   

   
(2)
Với:
a
  

: góc dẫn của thyristor

2
0

22
0
A




;
2
0
1
LC



Dòng điện qua thyristor ở tần số cơ bản có thể viết:

(1) (1)
os( )
thy thy
i I c t


(3)
Điện áp đặt lên TCSC
S (1)TC C
V
,bằng điện áp đặt lên tụ điện.
của TCSC được xác định:

S (1) a (1) thy(1)
S (1)
ee
X X ( os t I cos t)
os t
TC C C c p C
TC C
lin lin
V j I j c
X
I I c


  
  
(4)
   
2
12
2( ) sin2( ) os ( ) tan[ ( ) tan( )
C
X C C c
           
          
(5)
:
X
CL
LC
CL

X
X
XX


(6)
0




(7);

1
C LC
XX
C



(8)
2
2
4X
LC
L
C
X



(9)

1
2
(2 1)( )
2
n LC




với n=1,2,3…. (10)

4: thyristor
Rlr
Xlr
L
C V
r
I
r
V
l

I
l

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
96

4. Xây dựng sơ đồ thuật toán khi lắp đặt thiết bị TCSC vào hệ thống
5. Kết quả tính toán
5.1. Chế độ vận hành non tải khi đặt thiết bị TCSC
Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế
độ vận hành non tải của hệ thống, khi điều chỉnh X
TCSC
=X
C
Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải
Hoà Bình 515 Hoà Bình Nho Quan 217,047-j101,285
Nho Quan 507,5 Nho Quan Thường Tín 26,145- j87,217
Thường Tín 509 Quảng Ninh Thường Tín 100 - j91,674
Quảng Ninh 512,5 Nho Quan Hà Tĩnh 71,298 - j503,049
Hà Tĩnh 513,5 Đà Nẵng Hà Tĩnh 34,402 - j309,241
Đà Nẵng 516 Pleiku Đà Nẵng 205,091 - j337,714
Pleiku 515 Yaly Pleiku 360 - j57,237
Yaly 515 Pleiku Phú Lâm 283,728- j172,91
Di Linh 505,5 Pleiku Di Linh 36,041- j40,987
Tân Định 498,5 Tân Định Di Linh 25.142 - j259,364
Phú Lâm 510 Phú Lâm Tân Định 140,346 - j165,764
Nhà Bè 511 Nhà Bè Phú Lâm 111,459+ j114,056
Phú Mỹ 515 Phú Mỹ Nhà Bè 400 + j240,283
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
97
Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút khá cao tuy nhiên đều nằm trong
giới hạn cho phép (±5%) và lượng công suất truyền trên các đoạn đường dây vẫn đảm bảo
giới hạn tải cho phép của đường dây.
5.2. Chế độ vận hành bình thường khi đặt thiết bị TCSC
Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế
độ vận hành bình thường của hệ thống, khi điều chỉnh X

TCSC
=2.4X
C.

Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải
Hoà Bình 495 Nho Quan Hoà Bình 80,22+j77,387
Nho Quan 491,5 Nho Quan Thường Tín 117,402- j41,512
Thường Tín 491 Quảng Ninh Thường Tín 142 -j37,326
Quảng Ninh 497 Hà Tĩnh Nho Quan 453,306 - j209,451
Hà Tĩnh 499 Đà Nẵng Hà Tĩnh 707,726 - j233,656
Đà Nẵng 509 Pleiku Đà Nẵng 990,611 - j141,018
Pleiku 513,5 Yaly Pleiku 587,029- j217,196
Yaly 515 Pleiku Phú Lâm 270,291- j113,126
Di Linh 499 Di Linh Pleiku 242,153- j624,798
Tân Định 482 Tân Định Di Linh 344,046 - j529,928
Phú Lâm 507,5 Phú Lâm Tân Định 603,652- j389,204
Nhà Bè 508,5 Nhà Bè Phú Lâm 805,19+ j4,329
Phú Mỹ 515 Phú Mỹ Nhà Bè 1400 + j401,569
Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút đều nằm trong giới hạn cho phép
(±5%) và lượng công suất truyền trên đoạn đường dây vẫn đảm bảo giới hạn tải cho phép
của đường dây.
5.3. Chế độ vận hành nặng tải khi chưa đặt thiết bị TCSC
Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế
độ vận hành nặng tải, khi đặt tụ bù cố định.
Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải
Hoà Bình 467 Nho Quan Hoà Bình 132,21+j10,561
Nho Quan 464,5 Nho Quan Thường Tín 298,045- j59,321
Thường Tín 464,5 Quảng Ninh Thường Tín 95 - j24,964
Quảng Ninh 470 Hà Tĩnh Nho Quan 829,412 - j250,223
Hà Tĩnh 471,5 Đà Nẵng Hà Tĩnh 1194,421- j158,238

Đà Nẵng 487 Pleiku Đà Nẵng 1593,098 + j104,467
Pleiku 512 Yaly Pleiku 684,156- j481,079
Yaly 515 Pleiku Phú Lâm 91,45- j48,258
Di Linh 497,5 Di Linh Pleiku 502,382- j602,359
Tân Định 486 Tân Định Di Linh 634,128 - j463,666
Phú Lâm 508 Phú Lâm Tân Định 969,63- j357,8
Nhà Bè 509 Nhà Bè Phú Lâm 1490,966 - j45,997
Phú Mỹ 515 Phú Mỹ Nhà Bè 2200 + j298,475