Nghiên cứu hiệu quả của công nghệ truyền tải điện một chiều cao áp và khả năng áp dụng đối với hệ thống điện việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.52 MB, 165 trang )
Bìa trong
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ CỦA CÔNG NGHỆ TRUYỀN
TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO ÁP VÀ KHẢ NĂNG ÁP
DỤNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
NGÀNH : HỆ THỐNG ĐIỆN
MÃ SỐ:23.04.3898
BÙI TIẾN VIỆT
Người hướng dẫn khoa học : GS.TS. LÃ VĂN ÚT
HÀ NỘI 2009
Vỏ đĩa CD
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ CỦA CÔNG NGHỆ
TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO ÁP VÀ
KHẢ NĂNG ÁP DỤNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
ĐIỆN VIỆT NAM
NGÀNH : HỆ THỐNG ĐIỆN
MÃ SỐ:23.04.3898
BÙI TIẾN VIỆT
HÀ NỘI 2009
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là luận văn của riêng tôi. Các kết quả tính toán nêu trong luận
văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một bản luận văn nghiên cứu
nào khác.
Hà nội, tháng 10 năm 2009
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
BÙI
TIẾN
VIỆT
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT
CHIỀU ĐIỆN CAO ÁP…………………………………………………………...….1
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO
ÁP……………………………………………………………………………....………1
1.2 MỘT SỐ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI HVDC ĐIỂN HÌNH TRÊN THẾ
GIỚI…...………………………………………………………………………………..2
1.2.1 Itaipu, hệ thống truyền tải HVDC lớn nhất trên thế giới……………….……...…2
1.2.2 Hệ thống HVDC Leyte-Luzon, Philipine…………………..……….….…...........3
1.2.3 Hệ thống HVDC Rihand – Delhi, India…………………………………….……4
1.2.4 Hệ thống liên kết HVDC “back to back” giữa Argentina và Brazil……………...5
1.3. ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI HVDC VÀ ỨNG
DỤNG..............................................................................................................................6
1.3.1 Ưu điểm……………………………………………………………………….….6
1.3.2 Nhược điểm………………………………………………………………….……7
1.3.3 Một số ứng dụng phổ biến của hệ thống truyền tải HVDC……………………....8
CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU
CAO ÁP (HVDC)……………………………………………………………………..9
2.1 NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG HVDC………………………………….............9
2.2 CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG HVDC. ……………………………..…………......9
2.2.1 Bộ biến đổi.……………………………………………………………………...10
2.2.2 Trạm biến áp ………………………………………….………………………...12
2.2.3 Các bộ lọc xoay chiều……………………………………………………...........13
2.2.4 Các bộ lọc một chiều…………………………………………………………....14
2.2.5 Cuộn san dòng…………………………………………………………………..15
2.2.6 Nguồn công suất phản kháng………………………………………………........15
2.2.7 Đường dây truyền tải của hệ thống HVDC………………………………….......16
2.2.8 Hệ thống nối đất…………………………………………………………...........16
2.2.9 Hệ thống điều khiển và bảo vệ………………………………………………….17
2.3. MỘT SỐ SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI ĐIỆN CAO ÁP MỘT CHIỀU………………...18
2.3.1. Hệ thống truyền tải HVDC liên kết đơn cực (Monopolar link)………………...18
2.3.2 Hệ thống truyền tải HVDC lưỡng cực (Bipolar link)…………………………...19
2.3.3 Hệ thống truyền tải HVDC cùng cực tính (Hamopolar link)……………………20
2.3.4 Hệ thống truyền tải HVDC đối lưng (Back to Back)…………………..………..21
2.3.5 Hệ thống truyền tải HVDC nhiều điểm đấu…………………………………….22
2.3.6 Một số sơ đồ khác…………………………………………………………….....23
2.4 BỘ BIẾN ĐỔI VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG …………….............23
2.4.1 Bộ biến đổi………………………………………………………………...........23
2.4.2 Đấu ghép các mạch bộ biến đổi với nhau…………………………………….....31
2.4.3 Sơ đồ thay thế tương đương…………………………………………………….33
2.4.4 Điều khiển của bộ biến đổi……………………………………………………..35
1. Nguyên lý phát xung điều khiển………………………………………………..…...35
2. Mô hình điều khiển của bộ biến đổi………………………………………………...37
2.5 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG………………………….……………..……..38
2.5.1 Yêu cầu công suất phản kháng trong chế độ ổn định…………………..……......39
2.5.2 Các nguồn công suất phản kháng………………………………….…….…..…..43
2.6 VẤN ĐỀ SÓNG HÀI……………………………………………….….….….…..43
2.7 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN………………………………………………….……45
2.7.1 Chức năng của hệ thống điều khiển………………………………………..…...45
2.7.2 Cơ sở điều khiển cho hệ thống HVDC hai cực…………………………….…...46
2.7.3 Phương pháp điều khiển cận biên dòng (Current margin control method)……...48
1. Chế độ vận hành chình lưu…………………………………………………………48
2. Chế độ vận hành nghịch lưu……………….……………………………………….49
2.7.4 Phân cấp hệ thống điều khiển:………………………………………...................51
2.8 HỆ THỐNG BẢO VỆ …………………………………………………………….53
2.8.1 Tín hiệu đầu vào cho hệ thống bảo vệ…………………………………………..53
2.8.2 Hệ thống bảo vệ của hệ thống HVDC…………………………………………...54
1. Bảo vệ chống quá dòng……………………………………………………………..54
2. Bảo vệ chống quá điện áp……………………………………………………….....56
2.9 CÔNG SUẤT TRUYỀN TẢI CỦA BỘ CHỈNH LƯU…………………………...57
2.10. SO SÁNH GIỮA TRUYỀN TẢI NĂNG LƯỢNG BẰNG ĐƯỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI HVDC VÀ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI XOAY CHIỀU……..58
2.10.1 Công suất truyền tải……………………………………………………………58
2.10.2 Tổn thất công suất……………………………………………………..…........59
2.10.3 Vốn đầu tư xây dựng hệ thống…………………………………………............60
CHƯƠNG 3. HIỆN TRẠNG PHỤ TẢI, NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
500KV CỦA HTĐ VIỆT NAM. ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐẾN NĂM 2025
THEO TSĐ6 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN HVDC……...62
3.1 TÌNH HÌNH PHỤ TẢI ĐIỆN HIỆN TẠI, VÀ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN ĐẾN
NĂM 2025 …………………………………………………………………................62
3.1.1 Tình hình hiện tại của phụ tải điện………………………………………………62
3.1.2 Dự báo nhu cầu tiêu thụ điện đến năm 2025……………………………………63
3.2 TÌNH HÌNH NGUỒN ĐIỆN HIỆN TẠI, ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐẾN
NĂM 2025 ……………………………………………………………………………65
3.2.1 Tình hình hiện tại của nguồn điện của Việt Nam……………………….……….65
3.2.2 Chương trình phát triển nguồn điện tới năm 2025……………………………..66
3.3 TÌNH HÌNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 500KV HIỆN TẠI, ĐỊNH HƯỚNG
PHÁT TRIỂN ĐẾN NĂM 2025 ……………………………………………………...67
3.3.1 Tình hình hiện tải của lưới điện truyền tải 500KV……………………………...67
3.3.2 Chương trình phát triển lưới điện truyền tải 500KV tới năm 2025……………..68
3.4. CÂN ĐỔI TỔNG CÔNG SUẤT NGUỒN PHÁT VÀ PHỤ TẢI CỦA TỪNG
VÙNG ĐẾN NĂM 2025…………………………………………………....................75
3.4.1 Cân bằng nguồn và phụ tải miền Bắc……………………………………...........75
3.4.2 Cân bằng nguồn và phụ tải Miền Trung và Nam………………………………..77
3.5. PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG DÂY HVDC TRONG HTĐ VIỆT NAM
GIAI ĐOẠN TỪ NĂM 2015……………………………….…………………………82
3.5.1. Đặt vấn đề và đề xuất phương án……………………………………………….82
3.5.2. Thiết kế sơ bộ hệ thống truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan………………..85
1. Lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp…………………………………………………..85
2. Lựa chọn sơ đồ cho bộ biến đổi…………………………………………………………...85
3. Tính chọn các thông số cơ bản của đường dây tải điện……………………………….85
4. Tính chọn MBA cho bộ biến đổi………………………………………………………….87
5. Tính chọn thyristor cho bộ biến đổi……………….……………………….……………..90
6. Tính chọn bộ lọc xoay chiều và một chiều……………………………………………….90
3.6. TÍNH TOÁN LỤA CHỌN DUNG LƯỢNG BÙ CSPK CHO CÁC PHÍA CỦA
ĐƯỜNG DÂY HVDC SƠN LA – NHO QUAN. …………………………………….94
3.6.1 Tính toán sơ bộ………………………………………………………………….94
1. Trường hợp vận hành với đầu phân áp cố định………………………………..……….94
2. Bù công suất phản kháng cho đầu Nho Quan và Sơn La xét đến điều chỉnh đầu phân
áp…………………………………..………………………………………………..................105
3.6.2 Lựa chọn dung lượng tụ bù cho đầu chỉnh lưu (Sơn La) và nghịch lưu (Nho
Quan)…………………………………………………………………………………107
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐƯỜNG DÂY HVDC
SƠN LA – NHO QUAN TRONG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM NĂM
2015…………………………………………………………………………………..108
4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ …………………………………………………………………..108
4.2 PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG PSS/E………………………………..108
4.2.1 Giới thiệu phần mềm tính toán PSS/E…………………………………….…...108
4.2.2 Mô phỏng đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan……………….…111
4.3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN
TẢI ĐIỆN 500KV PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI XOAY
CHIỀU SƠN LA – NHO QUAN, SƠN LA- HÒA BÌNH …………….……….........114
4.4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN
TẢI ĐIỆN 500KV PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐƯỜNG DÂY HVDC SƠN LA - NHO
QUAN………………………………………………………………………………..115
4.5 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN
TẢI ĐIỆN 500KV KHI ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI DÒNG CÔNG SUẤT TRÊN
ĐƯỜNG DÂY HVDC SƠN LA-NHO QUAN……………………………………...117
KẾT LUẬN CHUNG……………………………………………….………………120
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TT
Viết tắt
Giải thích
1
AC
2
CSPK
3
DC
4
ĐDSCA
5
EVN
6
HVDC
7
HT
8
HTĐ
Hệ thống điện
9
MBA
Máy biến áp
10
NMĐ
Nhà máy điện
11
NĐ
12
NLM
13
TSĐ 6
14
TĐ
15
TBKHH
Xoay chiều
Công suất phản kháng
Một chiều
Đường dây siêu cao áp
Tổng công ty điện lực Việt Nam
Một chiều cao áp
Hệ thống
Nhiệt điện
Năng lượng mới
Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 2025 có xét triển vọng đến năm 2025
Thủy điện
Tua bin khí hỗn hợp
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
Bảng số
1
Bảng 2.1
2
Bảng 2.2
3
Bảng 2.3
4
Bảng 2.4
5
Bảng 3.1
6
Bảng 3.2
7
Bảng 3.3
8
Bảng 3.4
9
Bảng 3.5
10
Bảng 3.6
Tên bảng
Bảng so sánh hai loại bộ biến đổi CSC và VSC.
Bảng lựa chọn phương pháp điều khiển cho hệ thống
HVDC hai cực
Bảo vệ chống quá dòng
Bảng so sánh về chi phí cho đường dây HVDC và AC –
500KV/2000MW
Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc.
Sự chênh lệch Pmin/Pmax của hệ thống điện Việt Nam (Năm
2004)
Dự báo nhu cầu điện năng toàn quốc đến năm 2025
Công suất đặt các nguồn điện được đưa vào vận hành từ
2006-2009
Bảng cân bằng nguồn và phụ tải Miền Bắc năm 2020 và
năm 2025
Bảng cân bằng nguồn và phụ tải Miền Trung và Nam năm
Trang
24
47
55
60
62
63
64
66
76
79
2020 và năm 2025
11
Bảng 3.7
Bảng tóm tắt kết quả tính toán thông số của bộ lọc xoay
chiều và một chiều
93
12
Bảng 3.8
Bảng khảo sát quan hệ Q Bi = f1(Ui1) trường hợp 1
96
13
Bảng 3.9
Bảng khảo sát quan hệ Q Br = f2(Ui1) trường hợp 1
97
14
Bảng 3.10
Bảng khảo sát quan hệ Q Bi = f3(Ui1) trường hợp 2
98
15
Bảng 3.11
Bảng khảo sát quan hệ QBr = f4(Ur1) trường hợp 1
101
16
Bảng 3.12
Bảng khảo sát quan hệ Q Bi = f5(Ur1) trường hợp 2
103
17
Bảng 3.13
Bảng khảo sát quan hệ QBi = f6(Ur1) trường hợp 2
103
Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái
18
Bảng 4.1
Nho Quan ở chế độ phụ tải cực đại sử dụng phương án
đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn
114
La- Hòa Bình.
Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ
19
Bảng 4.2
thống ở chế độ phụ tải cực đại sử dụng phương án đường
dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La-
114
Hòa Bình.
Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh
20
Bảng 4.3
cái Nho Quan ở chế độ phụ tải cực tiểu sử dụng phương
án đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan,
114
Sơn La- Hòa Bình.
Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ
21
Bảng 4.4
thống ở chế độ phụ tải cực tiểu sử dụng phương án đường
dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn LaHòa Bình
115
Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái
22
Bảng 4.5
Nho Quan ở chế độ phụ tải cực đại sử dụng phương án
115
dùng đường dây truyền HVDC Sơn La – Nho Quan
Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ
23
Bảng 4.6
thống ở chế độ phụ tải cực đại sử dụng phương án dùng
115
đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan
Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái
24
Bảng 4.7
Nho Quan ở chế độ phụ tải cực tiểu sử dụng phương án
116
dùng đường dây truyền HVDC Sơn La – Nho Quan
Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ
25
Bảng 4.8
thống ở chế độ phụ tải cực tiểu sử dụng phương án dùng
116
đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan
Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái
26
Bảng 4.9
Nho Quan ở chế độ phụ tải cực đại khi thay đổi dòng công
117
suất trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La - Nho Quan
Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ
27
Bảng 4.10
thống ở chế độ phụ tải cực đại khi thay đổi dòng công suất
117
trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan
Bảng thông số % tổn hao công suất, và điện áp tại thanh
28
Bảng 4.11
cái Nho Quan ở chế độ phụ tải cực tiểu khi thay đổi dòng
công suất trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho
118
Quan
29
Bảng 4.12
Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ
thống ở chế độ phụ tải cực tiểu khi thay đổi dòng công
118
suất trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TT
Bảng số
Tên bảng
1
Hình 1.1
Một số hệ thống truyền tải HVDC trên thế giới.
2
2
Hình 1.2
Hệ thống truyền tải HVDC Itaipu-saopaolo
3
3
Hình 1.3
Hệ thống truyền tải HVDC Leyte-Luzon, Philipine
4
4
Hình 1.4
Hệ thống truyền tải HVDC Rihand – Delhi, India
5
5
Hình 1.5
6
Hình 1.6
7
Hình 2.1
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống truyền tải HVDC
8
Hinh 2.2
Cấu trúc hệ thống HVDC
10
9
Hình 2.3
Cấu trúc bộ biến đổi 12 xung
11
10
Hình 2.4
Hình ảnh một module Thyristor
11
11
Hình 2.5
Bộ biến đổi gồm nhiều module thyristor gép lại với nhau
12
12
Hình 2.6
Trạm biến áp một chiều 800KV
13
13
Hình 2.7
Bộ lọc xoay chiều 3 pha
14
14
Hình 2.8
Bộ lọc một chiều 500KV
14
Hệ thống liên kết HVDC “back to back” giữa Argentina và
Brazil.
Cấu trúc đường dây truyền tải HVDC và AC –
500KV/2000MW
Trang
6
7
8
15
Hình 2.9
Cuộn san dòng lõi không khí
15
16
Hình 2.10
Nguồn công suất phản kháng tụ điện
15
17
Hình 2.11
Trung tâm điều khiển hệ thống HVDC
17
18
Hình 2.12
Hệ thống truyền tải HVDC liên kết đơn cực.
18
19
Hình 2.13
Hệ thống truyền tải HVDC lưỡng cực
19
20
Hình 2.14
Hệ thống truyền tải HVDC cùng cực tính
20
21
Hình 2.15
Hệ thống truyền tải HVDC đối lưng
21
22
Hình 2.16
Hệ thống truyền tải HVDC nhiều điểm đấu
22
23
Hình 2.17
Cấu trúc hệ thống HVDC sử dụng năng lượng gió
23
24
Hình 2.18
Bộ biến đổi nguồn dòng và bộ biến đổi nguồn áp.
24
25
Hình 2.19
Sơ đồ bộ biến đổi CSC 3 pha, 6 van
26
26
Hình 2.20
Điện áp UdA
27
27
Hình 2.21
Điện áp UdK
27
28
Hình 2.22
Bộ biến đổi cầu với hai van V1 và V2 dẫn
28
29
Hình 2.23
Đồ thị dòng và điện áp Ud của bộ biến đổi 6 xung 3 pha
28
30
Hình 2.24
Ảnh hưởng của hiện tượng trùng dẫn
30
31
Hình 2.25
Sơ đồ bộ biến đổi cầu 3 pha 12 xung
32
32
Hình 2.26
33
Hình 2.27
Dạng điện áp một chiều của sơ đồ nối tiếp hai chỉnh lưu
cầu 3 pha ( góc điều khiển α=0 và µ=0)
Sơ đồ thay thế tương đương đường dây truyền tải điện
HVDC
33
33
34
Hình 2.28
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
35
35
Hình 2.29
Sơ đồ mạch điều khiển phát xung
36
36
Hình 2.30
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”
37
37
Hình 2.31
Mô hình điều khiển trạm chỉnh lưu và nghịch lưu.
38
38
Hình 2.32
Quan hệ giữa CSPK và công suất tác dụng.
40
39
Hình 2.33
Vùng vận hành của cầu biến đổi trong mặt phẳng Pd - Qd
41
40
Hình 2.34
41
Hình 2.35
Sơ đồ đơn giản và biểu đồ góc pha: a) Chỉnh lưu; b)
Ngịch lưu
Dòng điện xoay chiều trong sơ đồ biến đổi 12 xung
Hệ thống điều khiển của hệ thống HVDC liên kết 2 hệ
42
44
42
Hình 2.36
43
Hình 2.37
Đồ thị miêu tả ba đường đặc tính
47
44
Hình 2.38
Đồ thị đặc tính tĩnh Ud - Id
48
45
Hình 2.39
Đặc tính Ud-Id tĩnh của hệ thống HVDC hai cực
50
46
Hình 2.40
Hệ thống điều khiển phân cấp
52
47
Hình 2.41
Tín hiệu đo và thiết bị bảo vệ.
53
48
Hình 2.42
Bố trí thiết bị chống quá áp cho một trạm biến đổi
56
49
Hình 2.43
Giới hạn công suất truyền tải qua bộ nghịch lưu.
57
50
Hình 2.44
Truyền tải năng lượng bằng dòng điện xoay chiều
58
51
Hình 2.45
Truyền tải năng lượng bằng dòng điện xoay chiều
58
52
Hình 2.46
So sánh giữa đường dây một chiều và xoay chiều
61
thống điện AC
45
Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015
53
Hình 3.1
54
Hình 3.2
Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2020
72
55
Hình 3.3
Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2025
74
56
Hình 3.4.
Cân bằng nguồn và phụ tải Miền Bắc năm 2025
77
57
Hình 3.5
Cân bằng nguồn và phụ tải Miền Trung và Nam năm 2025
80
58
Hình 3.6
59
Hình 3.7
60
Hình 3.8
61
Hình 3.9
62
Hình 3.10
Đồ thị quan hệ Q Bi = f(Ui1) Phía Nho Quan
63
Hình 3.11
Đồ thị quan hệ Q Br = f(Ui1) Phía sơn La
100
64
Hình 3.12
Đồ thị quan hệ Q Bi = f(Ui1) Phía Nho Quan
104
65
Hình 3.13
Đồ thị quan hệ Q Br = f(Ui1) Phía sơn La
105
66
Hình 4.1
Cấu trúc sơ đồ khối của chương trình PSS/E
111
Cân bằng nguồn và phụ tải hệ thống điện Việt Nam năm
2025
Sơ đồ HTĐ Việt Nam năm 2015 theo phương án sử dụng
đường dây truyền tải HVDC Sơn La-Nho Quan
Sơ đồ hệ thống truyền tải điện HVDC Sơn La – Nho Quan
Sơ đồ thay thế tương đương cho một mạch đường dây
HVDC Sơn La - Nho Quan
70
81
84
86
88
99
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều được bắt đầu nghiên cứu những năm 1920
và được đưa vào ứng dụng những năm 1954. Mặc dù đây là công nghệ đã được nghiên
cứu và đưa vào ứng dụng từ lâu nhưng nó vẫn được coi là rất mới với Việt Nam. Trong
những năm gần đây với việc phát triển rất nhanh trong lĩnh vực điện tử công suất như
IGBT, GTO và IGCT…thì vấn đề nghiên cứu và ứng dụng công nghệ truyền tải điện
cao áp một chiều (HVDC) đã được cả thế giới quan tâm vì công nghệ HVDC quả thực
có rất nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ cổ điển truyền tải điện năng AC
thông thường như khoảng cách truyền tải lớn hơn, độ ổn định được nâng cao, giảm
đáng kể khối lượng xây dựng đường dây truyền tải, giảm hành lang tuyến, giảm tổn
thất, cho phép điều khiển dòng công suất một cách linh hoạt, giảm mức độ ảnh hưởng
đến môi trường….
Việc ứng dụng công nghệ HVDC vào HTĐ Việt Nam có thể đem lại hiệu quả cao đặc
biệt do xuất phát từ thực tế: Xu hướng liên kết lưới khu vực (với Lào và Trung Quốc),
diện tích đất giành để xây dựng lưới điện ngày một giảm. Từ năm 2015 trở đi, trong hệ
thống điện Việt Nam sẽ hình thành nhiều các trung tâm nguồn có công suất lớn như
Sơn La, Lai Châu, Mông Dương, Ô Môn, Trung tâm điện nguyên tử… .thì vấn đề
nghiên cứu tính ổn định, khả năng truyền tải, khả năng điều khiển các dòng công suất
hợp lý của hệ thống điện Việt Nam … là vô cùng cần thiết. Vì vậy, tác giả đã chọn đề
tài “ Nghiên cứu hiệu quả của công nghệ truyền tải điện một chiều cao áp và khả
năng áp dụng đối với hệ thống điện Việt Nam”
Mục đích của luận văn là đề cập đến một số vấn đề sau:
-
Luận văn đã đề cập đến một số vấn đề liên quan tới công nghệ truyền tải điện một
chiều
-
Trên cơ sở phương án phát triển lưới điện 500kV của HTĐ Việt Nam (theo TSĐ 6)
luận văn đã đề xuất phương án xây dựng đường dây tải điện HVDC Sơn La-Nho
Quan thay cho ĐDSCA xoay chiều 500KV trong sơ đồ giai đoạn sau năm 2015 và
tiến hành thiết kế sơ bộ đường dây, lựa chọn các phần tử chủ yếu cho hệ thống tải
điện HVDC.
-
Sử dụng chương trình PSS/E đã tính toán chế độ của hệ thống tải điện 500 kV Việt
Nam giai đoạn năm 2015, phương án có HVDC, nghiên cứu phương án truyền tải
có tổn thất điện năng nhỏ nhất
-
Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng đường dây HVDC đối với lưới điện xoay chiều
500KV trong việc giảm tổn thất công suất trên toàn lưới.
Tác giả xin bầy tỏ lòng biết ơn sự hướng dẫn chỉ bảo hết sức nhiệt tình của GS,TS Lã
Văn Út, Bộ môn Hệ Thống Điện –Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Xin chân thành cám ơn bạn bè và các thầy cô giáo trong Bộ môn Hệ Thống Điện và
Viện Đào Tạo Sau Đại Học – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp tôi hoàn
thành luận văn này.
Do thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu liên quan đến nhiều lĩnh vực và vốn hiểu biết
của tác giả còn hạn chế nên chắc chắn luận văn còn thiếu sót . Tác giả rất mong được
sự góp ý của các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Cyril W.Lander (2002), Điện tử công suất và điều khiển động cơ điện, Người
dịch: Lê Văn Doanh, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
2. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất (tập 1,
tập 2), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội
3. Nguyễn Bính (1996), Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà
Nội
4. Trần Văn Thịnh, Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Bộ môn
thiết bị điện, điện tử - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
5. Võ Minh Chính, PHạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nhà
xuất bản khoa học và kỹ thuật.
6. Viện năng lượng (2005), Tổng sơ đồ 6 – Quy hoạch phát triển điện lực Quốc
gia giai đoạn 2006-2015 có xét triển vọng đến 2025
Tiếng Anh
7. Vijay K.sood, HVDC and FACTS Controllers (Applications of static converters
in power systems)
8. ABB – Sweden, 2000 – Roberto Rudervall High voltage direct current (HVDC)
transmission system/technology review paper,
9. K.P.Padiyar, HVDC power transmission system, New Delhi, India
10. Prechanon (10/1998), HVDC Transmission line modeling and analysis –specail
study report, AIT - Bangkok – ThaiLand
11. Vijay K.sood, HVDC and FACTS Controllers (Applications of static converters
in power systems)
12. The Instituation of
Electrical engineers , High Voltage Direct Curent
Transmission, London, United Kingdom
13. TJE Miller –Power electronic control in electrical systems, University of
Glasgow, UK, Duane hanselman – University of Maine.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Danh mục các nhà máy điện vào vận hành giai đoạn 2006 - 2015 (phương
án cơ sở).
Phụ lục 2: Dự kiến danh mục các nhà máy điện vào vận hành giai đoạn 2016 – 2025
(phương án cơ sở).
Phụ lục 3: Danh mục các nhà máy điện vào vận hành giai đoạn 2006 - 2015 (phương
án cao).
Phụ lục 4: Dự kiến danh mục các nhà máy điện vào vận hành giai đoạn 2016 2025(phương án cao).
Phụ lục 5: Danh mục các dự án phát triển lưới điện đến năm 2025 - các trạm 500 kV
xây dựng giai đoạn 2006 - 2025
Phụ lục 6: Danh mục các dự án phát triển lưới điện đến năm 2025 - các đường dây 500
kV xây dựng giai đoạn 2006 – 2025.
Phục lục 7: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La – Hòa Bình trường hợp phụ tải cực
đại).
Phục lục 8: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La – Hòa Bình trường hợp phụ tải cực
tiểu).
Phục lục 9: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cực đại và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 1500MW).
Phục lục 10: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c tiểu và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 1500MW).
Phục lục 11: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c đại và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 1000MW).
Phục lục 12: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c đại và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 800MW).
Phục lục 13: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c đại và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 600MW).
Phục lục 14: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c tiểu và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 1000MW).
Phục lục 15: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c tiểu và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 800MW).
Phục lục 16: Sơ đồ hệ thống truyền tải điện 500KV năm 2015 (Phương án đường dây
truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan trường hợp phụ tải cự c tiểu và công suất truyền
tải trên đường dây truyền tải HVDC là 600MW)
Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐIỆN CAO ÁP
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT
CHIỀU CAO ÁP.
Hệ thống truyền tải điện một chiều điện áp cao (HVDC - High Voltage Direct
Current) là một phương pháp truyền tải điện năng với công suất lớn với khoảng
cách xa. Kĩ thuật truyền tải một chiều này bắt đầu được phát triển mạnh từ thập niên
ba mươi thế kỉ trước.
Trước thập niên 70 các van hồ quang thủy ngân được sử dụng rộng rãi trong việc
thiết kế các hệ thống truyền tải một chiều, sau đó các hệ thống truyền tải một chiều
chỉ còn sử dụng các thiết bị bán dẫn trạng thái rắn (Solid – State Semiconductor
Device).
Cùng với sự phát triển của các van điện tử công suất có điều khiển (Thiristor, GTO,
IGBT…) đã khiến cho công nghệ truyền tải điện một chiều trở nên có tính khả thi
cao. Đến nay trên thế giới nhiều nước đã và đang áp dụng hệ thống truyền tải điện
một chiều, dưới đây là một số ví dụ được nhiều người biết tới:
-
Ở Itaipu, Brazil, hệ thống HVDC được lựa chọn để cung cấp công suất tần số
50Hz vào hệ thống 60Hz, và để truyền tải một lượng công suất lên tới
12.600MW của nhà máy thủy điện qua khoảng cách 800km.
-
Ở Leyte - Luzon, Philipine, hệ thống truyền tải HVDC được sử dụng để truyền
tải điện năng giữa các đảo và nâng cao độ tin cậy cho lưới điện manila.
-
Ở Rihand – Delhi, Ấn Độ, Hệ thống truyền tải HVDC được lựa chọn để truyền
tải lượng công suất 1.500MW tới New Delhi để đảm bảo mục tiêu tổn thất và
hành lang tuyến nhỏ nhất và độ tin cậy và khả năng điều khiển tốt hơn.
Học Viên: Bùi Tiến Việt
Lớp: Cao học HTĐ (Khóa 2007 - 2009)
1
Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều
-
Ở Queensland, Autralia, hệ thống truyền tải HVDC được lựa chọn để kết nối
qua lại giữa hai hệ thống xoay chiều của New South Wales và Queensland đảm
bảo mức độ ảnh hưởng môi trường thấp nhất và giảm nhiều thời gian xây dựng.
Hình 1.1:Một số hệ thống truyền tải HVDC trên thế giới.
1.2 MỘT SỐ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI HVDC ĐIỂN HÌNH TRÊN THẾ
GIỚI
2.1 Itaipu, hệ thống truyền tải HVDC lớn nhất trên thế giới.
Cho đến nay hệ thống truyền tải điện HVDC Itaipu của Brazil là hệ thống truyền tải
điện một chiều ấn tượng nhất thế giới. Hệ thống có công suất chuyên tải lên tới
12.600MW và điện áp DC lên tới ± 600kV. Hệ thống bao gồm hai đường dây lưỡng
cực mang tải công suất tổng cộng 12.600MW của nhà máy thủy điện Itaipu (tần số
50Hz) phát vào hệ thống 60Hz ở Saopaolo (một trung tâm công nghiệp của Brazil).
Học Viên: Bùi Tiến Việt
Lớp: Cao học HTĐ (Khóa 2007 - 2009)
2
