mô hình thiết bị trong nghiên cứu ổn định hệ thống điện

MỤC LỤC
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ TRONG NGHIÊN CỨU ÔN ĐỊNH HTĐ

 Hệ đơn vị tương đối
 Đường dây tải điện
 Phụ tải
 Máy biến áp
 Máy phát điện đồng bộ
 Các thiết bị khác HVDC, FACTS
 Thiết bị kích từ

10/16/2015

1

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Hệ đơn vị tương đối
Một HTĐ bao gồm nhiều cấp điện áp khác nhau, nhiều đại
lượng với hệ đơn vị khác nhau do đó cần có sự biến đổi các
đại lượng về một cấp điện áp => dùng hệ đơn vị tương đối


Định nghĩa
X ( pu ) 





X ( đon vi )
X cb ( đon vi )



Ví dụ

Thông thường đối với Scb
ba pha, Vcb điện áp dây
Đối với HTĐ, gồm có 4 đại
lượng Scb, Vcb, Zcb ,Icb

S đvtđ ( S pu ) 

S ( MVA )
V (V / kV )
; V (V pu ) 
;
S cb ( MVA ) đvtđ
V cb (V / kV ) I cb 

I đvtđ ( I pu ) 

I ( A / kA )
Z ( )
; Z đvtđ ( Z pu ) 
I cb ( A / kA )
Z cb (  )

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

Z cb 

Scb
V
; Z cb  cb
3Vcb
3I cb

Vcb 2  kV 2 (cb)
Scb

MVA (cb)
2


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Hệ đơn vị tương đối


Trong hệ đơn vị tương đối,
giá trị pha và 3 pha là giống
nhau, vẫn dùng các công
thức:
S pu  Vpu I* pu ;Vpu  Z pu Ipu



2



Tổng trở tải:

Nếu công suất tải ba pha
có thể được tính theo công
thức
*

 I
S cb (3 )  3V
P  cb

2

3V
V
Z P  * P  *L  L ()
S cb (3 ) S cb (3 )




Thay vào ta có:

2

V
Z
S
Z pu  P  L  L2 * cb
Z cb
Vcb S cb ( 3 )

P  cb


I  VP
Dòng điện tải pha: P Z

P

10/16/2015

3

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Hệ đơn vị tương đối


Thay đổi các đại lượng cơ bản




Thông số của MPĐ, MBA được cho bởi nhà phân phối, thường cho
bởi hệ đvtđ cơ bản định mức của MPĐ và MBA.
Khi tính toán HTĐ thường chọn một đại lượng cơ bản chung, ví dụ
Scb=100MVA, Do đó cần phải chọn điện áp cơ bản. Thông thường
chọn Vcb cho mỗi cấp là điện áp định mức của mỗi cấp
Cho trong lý lịch của Máy

Z cu pu 

Z

moi

pu

10/16/2015

Z  
Z  
S cu cb




Z

2
Z cu cb   V cu cb 2

V cu cb  



S cu cb









Z  
Z  
S moi cb
 moi

 Z  
2
2
Z cb   V moi cb
V moi cb  



S moi cb

Nguyễn Đăng Toản







Z

moi

pu

Smoi cb  V cu cb 
 Z pu cu  moi 
S cb  V cb 

2

cu



4


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Hệ đơn vị tương đối


Lợi ích của hệ đvtđ:










Hệ đvtđ cung cấp giá trị tương đối của các đại lượng
S, I, V, Z
Các giá trị trong hệ đvtđ có giá trị nhỏ
Các giá trị trong đvtđ của MBA, MPĐ đơn giản không
cần quan tâm đến các phía cao áp, hạ áp, …
Vẫn áp dụng các công thức tính toán thông thường
Rất thuận lợi trong tính toán của một HTĐ phức tạp

Nhược điểm:


10/16/2015

Không tính đến độ lệch pha giữa sơ cấp thứ cấp các
MBA , đầu điều chỉnh điện áp

Nguyễn Đăng Toản

5

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Ví dụ các đại lượng cơ bản của MPĐ

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

6


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Ví dụ 1


Ví dụ 1: cho HTĐ như hình vẽ, Tính các đại lượng
trong hệ đvtđ mới với: Scb=100MVA, Vcb=22kV phía
4
B1 2
3
MPĐ
B2
MPĐ
Lưới 220kV










10/16/2015

MPĐ: 90MVA, 22kV, X=18% ~
B3
Lưới 110kV
B1: 50MVA, 22/220kV, X=10%
5
B2: 40MVA, 220/11kV,X=6% 1
B3: 40MVA, 22/110kV, X=6,4%
B4: 40MVA, 110/11kV, X=8%
ĐC Đ: 66,5MVA, 10,45kV, X=18,5%
Tải : 57MVA, cos=0,6 chậm sau, V=10,45kV
Z1=j48,4  (đ/d 220kV) và Z2=j65,43

Đ
B4

6

Tải

7

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Ví dụ 1









Tính điện áp cơ bản các cấp:
MPĐ: Vcb=22kV
B1:
 V2=V3=22.(220/22)=220kV
B2:
 V4=220.(11/220)=11kV
B3:
 V5=V6=22(110/22)=110kV

Tính các đại lượng trong hệ
đvtđ









MPĐ: X=0,18.(100/90)=0,2pu
B1: X=0,1.(100/50)=0,2pu
B2: X=0,06.(100/40)=0,15pu
B3: X=0,064.(100/40)=0,16pu
B4: X=0,08.(100/40)=0,2 pu
ĐC: X=0,185.(100/66,5).
(10,45/11)2 = 0,25 pu
đ/d1: Zcb1= 2202/100=484




đ/d2: Zcb2=1102/100=121 


10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

X=(48,4/484)=0,1pu
X=65,43/121=0,54pu
8


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.1 Ví dụ 1



Đối với tải, hệ số công suất bằng 0,6 chậm sau




Do đó tổng trở tải cũ dưới dạng đơn vị có tên là:




Zcũ tải ()=(Vdây)2/S*tải3pha =(10,45)2/(57-53,130 )
=1,1495+J1,53267 

Tổng trở cơ bản mới dưới dạng đơn vị có tên ở nút
4 là:




Stải3pha=5753,130 MVA

Zcb4()=(11)2/100=1,21 

Tổng trở tải trong hệ đvtđ:



10/16/2015

Ztải (pu)=Ztải () / Zcb4()
=(1,1495+J1,53267)/1,21=0,95+j1,2667 pu
9

Nguyễn Đăng Toản

Q

Tải mang tính dung : S=P-jQ

S

S một góc 

P vượt trước
P

=53,15

P
Tải mang tính cảm: S=P+jQ
P chậm sau S một góc là 

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

Q

S

10


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

10/16/2015

11

Nguyễn Đăng Toản

2.2 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN


Sh

Shield wire= earth wire

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

12


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 Mô hình đường dây truyền tải








Đ/dtt là thiết bị q/t trong
htđ

Các chú ý



Có nhiều loại đ/d khác
nhau
 Trên không/cáp ngầm,
xoay chiều, một chiều,
có bù



Ba pha không đối xứng
Đường dây đảo pha
Đường dây phân pha

Các thông số cơ bản của

đ/d trên không
R, G, L,C



d
10/16/2015

d

d

13

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 Mô hình đường dây truyền tải ngắn và trung bình


Đường dây ngắn, U<35kV




Z=(R+jX)=(r0+jL0)l



Z=(R+jX)









Mô hình mạng hai cửa




V1=AV2+BI2
I1=CV2+DI2



V1 = V2+ZI2
I 1 = I2
V1, I1

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

A B
C D





Y/2

V1=AV2+BI2
I1=CV2+DI2

V1, I1

A B
C D

V2, I2

Trong đó:


V2, I2

Z=(R+jX)
Y/2

Z=(R+jX)
Y=(G+jC)

Nếu dùng mô hình mạng 2
cửa:



Trong đó: A= 1, B=Z, C=0,
D=1 Vì


Đường dây trung bình:dùng
mô hình 

A=(1+ZY/2), B=Z, C=Y(1+YZ/4),
D=(1+ZY/2)
14


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 Mô hình đường dây truyền tải dài


Ví dụ xét đoạn đ/d
z=r+jL
y=g+jC




Is

. . .I

+



V( x  x )  V( x )
x


+

yx

dx
10/16/2015

Vr
-

x

l



Theo đ/l Kirchhop 1 ta có:
I ( x  x )  I ( x )  yx.V( x  x )
I ( x  x )  I ( x )

dV( x )

+

-

x

 z.I ( x )

Nếu lấy giới hạn khi x->0
ta có

Ir

...

Vx

yx

-

Một đoạn rất nhỏ x
Theo đ/l Kirchhop 2 ta có
V( x  x )  V( x )  zx.I ( x )

Ix

+

V(x+x)

Vs
-



zx

(x+x)

x


 y.V( x  x )

khi x->0 ta có:

 z.I ( x )

dI ( x )
dx

 y.V( x )
15

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 Mô hình đường dây truyền tải dài



Lấy đạo hàm ta có
2

d V( x )
dx 2



 z.

dx

 yzV( x )

Đặt:  2  zy
P/t vi phân bậc 2 sẽ dạng
d 2 V( x )
dx



dI ( x )

2

  2 V( x )  0

Kết quả của p/t trên là:

V( x )  A1e x  A 2 e  x

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản



Trong đó:  là hệ số truyền
sóng:

    j  zy  (r  jL)(g  jC)


Tương tự: dòng điện

1 dV( x ) 
 A1e x  A 2e  x
z dx
z
y

A1e x  A 2e  x
z
1
I(x) 
A1e x  A 2e  x
ZC



I(x) 











16


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ



Để tìm các hệ số A1,A2 giả sử  Rút gọn ta có:
rằng ta biết điện áp cuối
e x  e  x
e x  e  x
V( x ) 
VR  ZC
IR
đường dây khi x=0, V(x)=VR và
2
2

I(x)=IR
1 e x  e  x
e x  e  x
VR  ZC I R
I( x ) 

A1 

2
VR  ZC I R
A2 
2



ZC

2

VR 

2

IR

Do đó: điện áp và dòng điện
VR  ZC I R x VR  ZC I R  x
e 
e
2

2
VR
VR
 IR
 IR
Z
Z
 c
e x  c
e  x
2
2

V( x ) 

I( x )
10/16/2015

17

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 Mô hình đường dây truyền tải dài


trong đó



Nếu đ/d là không tổn thất,
L
R=0,Zthì

  và
j LC
C






ZC là tổng trở đặc tính
 là hằng số truyền
sóng

Đối với đ/d tải điện
thông thường (G=~0,
R<<L)



Khả năng mang tải tự
nhiên (natural load or

surge impedance load SIL)





10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

C

SIL=Vo2/ZC (W)
Nếu V0 là điện áp pha=>
công thức trên là SIL pha
Nếu V0 là điện áp dây=>
công thức trên là SIL 3 pha
18


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2 Mô hình đường dây truyền tải dài


Ví dụ về một số đường dây



Đ/d 500kV, với chiều dài 160km, tính
các thông số của sơ đồ thay thế
X=52Ohm=> Xpu=52/250= 0,2pu
B/2=Y/2=0,104pu

BC= 160x5,20x 10 -6= 8, 32x 10-4 S
BC (pu)= 8,32x 10-4 250=0,208pu? Tại
sao

Z=(R+jX)
Y/2

Y/2



Đ/dây
Trung bình (>80km, <200km) ( có thể
biểu diễn bằng sơ đồ hình  thông
thường
Dài (>200km) Phân thành các đ/dây
trung bình,










10/16/2015

19

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.2.1 Đường dây tải điện


Các mô hình đường dây khác





Đường dây có tụ bù dọc
Đường dây có kháng bù ngang
kháng bù ngang
Đường dây có tụ bù ngang
Các đường dây có thiết bị bù linh hoạt FACTS hoặc
HVDC…

HVDC
Tụ bù dọc

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

Tụ bù ngang

TS. Nguyễn Đăng Toản

20


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.3 Mô hình phụ tải (LOADs )

10/16/2015

21

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2. 3 Mô hình phụ tải



Đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu ổn định
Với ổn định góc thường dùng mô hình tải tĩnh ZIP- Mô hình tải
tĩnh của IEEE


Q  Q q V


 q V  q 1  k


f 

P  P0 p1V 2  p2V  p3 1  k pf f
0

2

1

2

3

qf

2
P  P0  Z p V / V0   I p V / V0   Pp  1  k pf f 


2
Q  Q0  Z q V / V0   I q V / V0   Qq  1  kqf f 





Hoặc là:



V   f 
V   f 
Hoặc là: P  P0     , Q  Q0    
 V0   f 0 
 V0   f 0 

Pv

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

Pf

Qv

Qf

22


2. 3 Mô hình phụ tải


Trong đó









P, Q: là công suất tác dụng phản kháng tại một nút tải
P0, Q0: là công suất tác dụng và phản kháng tại nút tải ở chế
độ ban đầu định mức
p1, p2, p3 và q1, q2, q3: là các thành phần diễn tả điện kháng
không đổi, dòng điện không đổi và công suất không đổi với
tổng của chúng bằng 1.0. (p1+ p2+ p3 =1, q1+ q2+ q3=1)
kpf∆f, kqf∆f là các thành phần phụ thuộc tần số

Trong công thức dưới




10/16/2015

P0, Q0 là công suất tác dụng và phản kháng tại giá trị điện áp
V=1.0(pu),
Pv, Qv là hệ số mũ nhạy theo P và Q.

23

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2. 3 Mô hình phụ tải


Mô hình tải động hỗn hợp








Tính theo % Động cơ lớn
% động cơ nhỏ
% công suất không đổi
% bóng đèn
% loại khác



Tải động chi tiết


Động cơ điện

Ví dụ mô hình CLOAD

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

24


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sụp đổ điện áp
Vùng Phát
1

6

5

P, Q

7

3
8

G1

Vùng tải

Công suất phản kháng của G3

G3

Quá trình quá độ (sau 5s)

C5
2

9

G2

C6

C7

C8

10

C9

11

ULTC

Tác động của ULTC (at t=35 s)
Tác động của OEL(t=65s)

Hệ thống BPA


Các thiết bị







Sụp đổ điện áp (lúc t=80s)

Điều áp dưới tải ULTC (nút 10 và 11)
Giới hạn kích từ OEL (G3)
Tải động cơ ở nút 8

Kịch bản sụp đổ điện áp


Khi t=5s, cắt 1 mạch 6 - 7
Điện áp của nút 11
0 5

10/16/2015

35

65

80

Nguyễn Đăng Toản

100(s)

25
25

Công suất phản kháng của G3
Quá trình quá độ (sau 5s)

Tác động của ULTC (at t=35 s)
Tác động của OEL(t=65s)

Sụp đổ điện áp (lúc t=80s)

Điện áp của nút 11
0 5
10/16/2015

35
Nguyễn Đăng Toản

65

80

100(s)

26


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.4 MÁY BIẾN ÁP

10/16/2015

27

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.4 Mô hình MBA


Nếu MBA lý tưởng (không
tổn thất) được biểu diễn
như khi tính toán trào lưu
công suất.


Khi dùng đầu phân áp (nấc
điều chỉnh khác 0)





MBA được mô tả như sau
MBA

Khi tỷ số biến đổi tương đối
bằng 1 (đầu phân áp vận

hành ở nấc 0) sơ đồ tương
đương như hình vẽ

i

Vj

j
yMBA

Vx
Ij

i Ii

x
yMBA/a

yMBA=1/(Zmba)

MBA

i
10/16/2015

j

Nguyễn Đăng Toản

i

i

j

j

1:a

j

 a 1

yMBA
 a 

 1 a 
 2 yMBA
 a 
28


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.4 Mô hình MBA


Tổng quát: MBA là phần tử
không đối xứng: vì tổn thất
không tải và đầu phân áp

MBA

yMBA/a
i

Vj
i

j
yMBA

j
Vx

j
Ij

x

i Ii

Y0

 a 1 

 yMBA
 a 

 1 a 
 2  yMBA

 a 

S0

10/16/2015

29

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.4 Mô hình MBA








Trong đó: Y0=G0-jB0
Với: G0=P0/(Vđm)2 (Siemens – biến đổi về pu)
B0= Q0/(Vđm)2= I0%*Sđm/[100 *(Vđm)2]
(Siemens -biến đổi về pu)
Với S0= P0+j Q0 là tổn hao không tải của MBA
Ymba=1/(Zmba)=1/(Rmba+jXmba) (Siemens/ pu)
a: tỉ số biến đổi tương đối



10/16/2015

Được đo bằng tỉ số giữa số vòng dây thực tế (của cuộn
điều chỉnh điện áp) chia cho số vòng dây định mức (của
cuộn điều chỉnh điện áp)
Ví dụ: a=242(vòng)/220(vòng)=1,1

Nguyễn Đăng Toản

30


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.5 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU
SO SÁNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU


HVDC


10/16/2015

10/16/2015

Hành lang tuyến hẹp hơn
do chỉ dùng 1-2 dây dẫn

Nguyễn Đăng Toản

Nguyễn Đăng Toản



AC


Hành lang tuyến lớn hơn do
phải truyền tải cả ba pha

31


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.5 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU
SO SÁNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU


HVDC




10/16/2015

10/16/2015

Hành lang tuyến hẹp hơn

do chi dùng 1-2 dây dẫn
Chi phí ít hơn khi truyền tải
điện đi xa

Nguyễn Đăng Toản

Nguyễn Đăng Toản



AC




Hành lang tuyến lớn hơn do
phải truyền tải cả ba pha
Nếu k/c nhỏ hơn 700km thì
dùng AC

33

34


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.5 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU
SO SÁNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU


HVDC



Hành lang tuyến hẹp hơn do chi
dùng 1-2 dây dẫn
 Chi phí ít hơn khi truyền tải điện
đi xa
 Giới hạn ổn định (không phụ
thuộc vào góc lệch pha,)
 Mặc dù các bộ chỉnh/nghịch lưu
cần công suất phản kháng,
nhưng đ/d HVDC không có tổn
thất công suất phản kháng
 Bù đường dây: không cần
 Không có dòng điện điện dung
10/16/2015
và hiệu
ứng mặt ngoài
Nguyễn
Đăng Toản

AC














Hành lang tuyến lớn hơn do
phải truyền tải cả ba pha
Nếu k/c nhỏ hơn 700km thì
dùng AC
Phụ thuộc vào độ lệch góc pha
giữa hai đầu,(giới hạn truyền tải
giảm khi chiều dài tăng)
Đ/dây càng dài thì tổn thất công
suất phản kháng càng lớn,
Bù đường dây: Cần các loại
như SVC, TCSC, STATCOM…
Có dòng điện điện dung và hiệu
35
ứng mặt ngoài

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.5 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU
SO SÁNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU


HVDC

 Tiết kiệm đáng kể cách
điện








10/16/2015

Dễ dàng đảo chiều công suất
Liên kết các hệ thống khác
nhau dễ dàng hơn
Nhìn chung tổn thất là ít hơn
Tổn thất vầng quang ít hơn,
và ít nhiễu hơn
Có thể vận hành song song
đ/d AC-DC
Nguyễn Đăng Toản



AC
 Cách điện lớn hơn








Không Dễ dàng đảo chiều
công suất
Khó khăn khi có nhiều hệ
thống không đồng bộ, tần số
khác nhau..
Có cả tác dụng và phản
kháng
Tổn thất vầng quang khá lớn
với đ/d siêu cao áp
36


HVDC do Siemens xây dựng

10/16/2015

37

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.5 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU


Các vấn đề của HVDC

 Bộ biến đổi phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao,
các bộ chỉnh/nghịch lưu rất đắt tiền
 Không có MBA một chiều, do đó phải tăng áp
bằng MBA xoay chiều rồi chỉnh lưu
 Tạo ra sóng hài, đòi hỏi mạch lọc
 Cần công suất phản kháng cho bộ
chỉnh/nghịch lưu và điều khiển khó khăn hơn
(50% tổng P)
 Chế tạo MC một chiều khó khăn hơn

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

38


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

Sơ đồ một đường dây HVDC


Sơ đồ đơn cực, kết nối B-B, Lưỡng cực
Bộ biến đổi

Thanh

MC

MBA

góp

Bộ

AC

lọc

Cầu chỉnh/nghịch lưu

Điện cực

Bộ lọc
xoay
chiều
10/16/2015

39

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.6 Một số khái niệm về FACTS






FACTS dựa trên sự phối hợp giữa thiết bị điện tử công suất và
các phương pháp bù ở phía cao áp của htđ để nâng cao khả
năng truyền tải và làm cho HTĐ dễ dàng điều khiển được
FACTS (Viết tắt của cụm từ Flexible AC Transmission Systems)
một thiết bị tích hợp tinh vi - là một khái niệm mới và được đề
xuất trong thập kỷ 80 của thế kỷ trước ở EPRI (Electrical Power
Research Institute -US)
FACTS chủ yếu tập trung vào các thiết bị điện tử công suất với
điện áp và dòng điện cao để nhằm mục đích
 Là tăng khả năng truyền tải và điều khiển dòng công suất ở htđ
cao áp trong cả điều kiện xác lập và quá độ.
 Nâng cao chất lượng điện năng ở phía phân phối (DFACTS)

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

40


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.6 Một số khái niệm về FACTS




Những thực tế về việc làm cho HTĐ có thể điều
khiển điện tử đã bắt đầu thay đổi cách xây dựng

và thiết kế các thiết bị của Nhà máy điện, cũng
như là xây dựng các qui chế để mà qui hoạch và
vận hành các đường dây truyền tải và hệ thống
phân phối
Những sự phát triển này cũng có thể ảnh hưởng
đến sự thực hiện các giao dịch về năng lượng
giữa các công ty, vì từ nay chúng ta có khả năng
điều khiển nhanh dòng chảy của năng lượng

10/16/2015



Nguyễn Đăng Toản

41

Một số FACTS trên thế giới ví dụ: USA, Sweden, Japan,
UK, Brazil, USA/Mexico, Australia, China…






10/16/2015

Loại dựa trên Thyristor
 Đầu phân áp của máy biến áp ( over/under load tap changer)
 Bộ điều chỉnh góc pha (phase shifter)

 Thiết bị ngang bù tĩnh (SVC_Static Var Compensator)
 Thiết bị bù dọc tĩnh (TCSC- Thyristor Controlled Series Capacitor)
 Thiết bị cản cho cộng hưởng tần số thấp
 Thiết bị bù pha công suất (IPC),
 HVDC (CSC)
Loại dựa trên công nghệ GTO (Switched at frequency: 60/50 Hz)
 Thiết bị bù tĩnh (STATCOM)
 Thiết bị điều khiển bù dọc tĩnh (SSSC)
 Thiết bị điều khiển dòng công suất tích hợp (UPFC)
Loại dựa trên công nghệ IGBT (Switched at higher frequencies)
 STATCOM (shunt and series connected)
 HVDC – VSC (HVDC- light, hoặc HVDC-Plus)

Nguyễn Đăng Toản

42


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.6 Một số khái niệm về FACTS
jXs

Is

Im Vm

jXc1

Vc1

jXr

Ir

~

+

+
jXc2

Vr

~ Vs

+
Vc2
-

10/16/2015

~

-

~

-

43

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.6 Một số khái niệm về FACTS


Ngay từ những ngày đầu tiên, các công ty đã quan sát, thí
nghiệm và chứng minh rằng, FACTS có những lợi ích sau:






Điều khiển dòng công suất thứ tự thuận
Điều khiển dòng công suất 3 pha
Tối ưu hóa dòng công suất
Giảm quá độ điện từ
Nâng cao khả năng ổn định









Ổn định quá độ
Dao động công suất
Điện áp…

Chất lượng điện năng
Đo lường và xác định trạng thái

Đó là những lý do để chúng ta nâng cấp các đường dây
hiện tại với các thiết bị FACTS nhằm nâng cao khả năng
truyền tải điện năng

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

44


10/16/2015

45

Nguyễn Đăng Toản

2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.7 MÁY PHÁT ĐIỆN

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

46


2. Mô hình các thiết bị điện trong nghiên cứu ổn định htđ

2.7 Máy phát điện


Khi ở chế độ xác lập:
Biến đổi cơ năng thành điện
năng
 Dưới dạng điện áp và dòng
điện 3 pha:
Phần lớn là các MPĐ đồng bộ






Cực ẩn (tua bin hơi nước, …)






Có các hệ thống điều khiển


Cực lồi (MPĐ thủy điện)


10/16/2015

Rô to dài, quay nhanh, ít cặp
cực
Rô to ngắn, quay chậm, nhiều
cặp cực

Hệ thống kích từ





Tự động đ/c điện áp AVR (đ/c Q)
Ổn định công suất- PSS

Điều tốc tua bin ( Đ/C tốc độ đ/c P)
47

Nguyễn Đăng Toản

Ví dụ về MPĐ rotor cực ẩn

Stator

Rotor cực ẩn

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

48


Ví dụ về MPĐ rotor cực ẩn

Stator

10/16/2015

49

Nguyễn Đăng Toản

Ví dụ về MPĐ rotor cực lồi

10/16/2015

Nguyễn Đăng Toản

50