FACTS và các thiết bị FACTS

BÀI THẢO LUẬN
NHÓM 5
FACTS VÀ CÁC THIẾT BỊ FACTS


Mục lục
PHẦN 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ FACTS
1.1 Định nghĩa
1.2 Phân loại thiết bị FACTS
1.3 Lý thuyết về FACTS
1.4 Lợi ích của của việc sử dụng FACTS
PHẦN 2: MỘT SỐ THIẾT BỊ FACTS (SVC, TCSC,
STATCOM, TCPAR)


PHẦN 1

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ FACTS


1.1 ĐỊNH NGHĨA
• Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (Flexible
Alternating Current Transmission System hay FACTS ) là
hệ thống bao gồm các thiết bị tĩnh để sử dụng cho việc
truyền tải dòng điện xoay chiều. FACTS dùng để nâng cao
khả năng điều khiển hệ thống điện và tăng khả năng truyền
tải công suất trên đường dây.
• FACTS được định nghĩa bởi IEEE là: “thiết bị tĩnh khác để
điều khiển một hoặc nhiều thông số của hệ thống đường dây
tải điện xoay chiều, qua đó nâng cao khả năng điều khiển và
khả năng truyền tải công suất”.

1.2 PHÂN LOẠI THIẾT BỊ FACTS
• Thiết bị điều khiển nối tiếp ( Series Controllers ): Loại thiết
bị này cho phép thay đổi tổng trở đường dây bằng tụ điện,
điện kháng, hoặc biến đổi nguồn có tần số bằng tần số lưới
nhờ thiết bị bán dẫn công suất.
• Thiết bị điều khiển song song (Shunt Controllers): Loại
thiết bị này cho phép thay đổi tổng trở, thay đổi nguồn hoặc
kết hợp cả hai. Tất cả các thiết bị điều khiển song song bù
dòng điện vào hệ thống tại điểm nút.


• Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp với nối tiếp
( Combined series – series Controllers ): Đây là sự kết hợp
các thiết bị điều khiển nối tiếp riêng rẽ, có cùng cách thức
điều khiển được sử dụng trong hệ thống nhiều dây dẫn hoặc
có thể là thiết bị điều khiển hợp nhất.
• Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp với song song
( Combined series – shunt Controllers ): Đây là sự kết hợp
các thiết bị điều khiển song song và nối tiếp riêng rẽ được
điều khiển kết hợp hoặc điều khiển hợp nhất dòng năng
lượng với các phần tử nối tiếp và song song.


1.3 LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG FACTS
• Sử dụng tốt hơn các hệ thống truyền tải hiện có.
• Tăng độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải.
• Tăng độ ổn định động và quá độ của lưới.
• Tăng chất lượng cung cấp cho các ngành công nghiệp đòi

hỏi chất lượng điện năng cao.
• Các thiết bị FACTS thân thiện với môi trường. FACTS giúp
phân phối điện năng một cách kinh tế nhờ việc huy động
hiệu quả các công trình hiện có, làm giảm nhu cầu đầu tư
nâng cấp những đường dây truyền tải.


1.4 LÝ THUYẾT VỀ FACTS
• Trong trường hợp đường dây không có tổn thất, giá trị điện
áp nhận được cuối đường dây thường gần bằng giá trị đầu
đường dây:
Vs = Vr=V
• Trong quá trình truyền tải, xuất hiện góc lệch pha delta ,phụ
thuộc vào giá trị của trở kháng
X:
δ 
δ 
Vs = V cos  + jV sin  
2
2
δ 
δ 
Vr = V cos  − jV sin  
2
2


δ 
2V sin  
V −Vr

2 
I = s
=
jX
X

• Vì đường dây không có tổn thất nên công suất tác dụng P
bằng nhau ở mọi điểm trên đường dây:
δ 
2V sin  
2 V2
δ 

Ps = Pr = P = V cos  ⋅
=
sin δ
2

X

X

• Công suất phản kháng đầu đường dây bằng nhưng khác dấu
với công suất phản kháng cuối đường dây:


δ 
2V sin  
2 V2
δ 


(1 − cos δ )
Qs = − Qr = Q = V sin   ⋅
=
X
X
 2
• Khi giá trị nhỏ, công suất truyền tải trên đường dây phụ
thuộc chủ yếu vào giá trị . Trong khi đó, công suất phản
kháng phụ thuộc chủ yếu vào độ lớn của điện áp hai đầu.


Đường dây không có tổn thất


 Khi bù nối tiếp


• Các tụ bù nối tiếp trong FACTS sẽ thay đổi điện kháng đẳng
trị của đường dây: X giảm sẽ tăng khả năng truyền tải công
suất tác dụng trên đường dây. Tuy nhiên, nguồn điện phải
cung cấp thêm công suất phản kháng.
V2
P =
sin δ
X −X C
V2
Q=
X −XC


 δ 

1 − cos 2 







 Khi bù song song


• Công suất phản kháng được đưa lên đường dây để duy trì
giá trị điện áp. Khả năng truyền tải công suất tác dụng trên
đường dây tăng lên nhưng cũng phải cung cấp thêm công
suất phản kháng cho đường dây.

2V 2
δ 
P =
sin  
X
2 
2V 2
Q =
X



δ 

1 −cos2 







PHẦN 2

MỘT SỐ THIẾT BỊ FACTS


2.1 THIẾT BỊ BÙ TĨNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG
THYRISTOR (SVC)
• SVC (Static Var Compensator) là thiết bị bù ngang dùng để
phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng có thể điều chỉnh
bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor.
 SVC được tổ hợp từ hai thành phần cơ bản:
• Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản
kháng ( có thể phát hay tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo
chế độ vận hành ).
• Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như
thyristor, các cửa đóng mở ( GTO – Gate turn off )...


 SVC được cấu tạo từ ba phần tử chính bao gồm:
• Kháng điều chỉnh bằng thyristor ( TCR – Thyristor

Controlled Reactor ): Có chức năng điều chỉnh liên tục công
suất phản kháng tiêu thụ.
•

Kháng đóng mở bằng thyristor ( TSR – Thyristor
Switched Reactor ): Có chức năng tiêu thụ công suất phản
kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.

• Bộ tụ đóng mở bằng thyristor ( TSC – Thyristor Switched
Capacitor): Có chức năng phát công suất phản kháng, đóng
cắt nhanh bằng thyristor.


Sơ đồ nguyên lý SVC


 Các chức năng chính của SVC bao gồm:
• Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị
điện áp.
•

Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù.

• Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố
( mất tải, ngắn mạch.. ) trong HTĐ.
• Tăng cường tính ổn định của HTĐ.
• Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong HTĐ
như ngắn mạch, mất tải đột ngột...

Hệ thống SVC ngoài trời


Hệ thống SVC trong nhà


2.2 THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG
THYRISTOR (TCSC)
• TCSC ( thyristor Controlled Series Capacitor ) là thiết bị
điều khiển trở kháng nhanh của đường dây và hoạt động
trong điều kiện ổn định của hệ thống điện.


 TCSC được tổ hợp từ một hay nhiều modul TCSC, mỗi
một modul bao gồm hai thành phần cơ bản:
• Thành phần cảm kháng có thể thay đổi được điện dung nhờ
bộ điều chỉnh van thyristor.
• Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như các
van thyristor, các khoá đóng mở GTO...
Ngoài ra, TCSC cũng có một số thiết bị phụ như bộ lọc F
nhằm lọc bỏ các sóng hài bậc cao, thiết bị đóng ngắt phục vụ
các chế độ vận hành của TCSC trong các chế độ khác nhau của
HTĐ.


Sơ đồ nguyên lý của TCSC