Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích ảnh hưởng của sóng hài trong trạm bù công suất phản kháng kiểu svc và những giải pháp khắc phục

  • Số trang: 40 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 38 |
  • Lượt tải: 0
hoangtuavartar

Đã đăng 24780 tài liệu

Mô tả:

Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ tuật Công nghiệp Thái Nguyên. Cán bộ HDKH : TS. Ngô Đức Minh Phản biện 1 : PGS.TS. Đặng Quốc Thống Phản biện 2 : TS. Nguyễn Quân Nhu Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng cao học số 01, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Vào 14 giờ 00 phút ngày 24 tháng 01 năm 2013. Có thể tìm hiểu luận văn tại Trung tâm Học liệu tại Đại học Thái Nguyên và Thư viện trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. 1 LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển không ngừng của đất nước. Điện năng cung cấp cho phụ tải không chỉ phải đảm bảo yêu cầu về số lượng mà chất lượng điện năng cũng phải được đảm bảo. Trong hệ thống truyền tải có thành lập các trạm bù công suất phản kháng, tùy theo công nghệ có nhiều loại trạm bù lại chính là nguồn phát sinh sóng điều hòa bậc cao (gọi tắt là sóng hài) hài gây ô nhiễm lưới. Các sóng hài gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng như làm tăng tổn hao phụ trên thiết bị, giảm hệ số công suất, ảnh hưởng tới tuổi thọ các thiết bị điện, làm giảm chất lượng điện năng... Do đó các sóng hài trên lưới phải đảm bảo một số tiêu chuẩn giới hạn theo quy định (tiêu chuẩn). Hiện nay, ở nước ta cũng như trên thế giới chủ yếu căn cứ theo tiêu chuẩn IEEE std 519, tiêu chuẩn IEC 1000-3-4. Để hạn chế sóng điều hòa bậc cao trên lưới có nhiều giải pháp khác nhau, một trong số đó là sử dụng bộ lọc mà điển hình là bộ lọc tích cực. Vì vậy sau hai năm học tập và nghiên cứu cùng với sự định hướng của thầy hướng dẫn TS. Ngô Đức Minh tôi đã lựa chọn đề tài là “ Phân tích ảnh hưởng của sóng hài trong trạm bù công suất phản kháng kiểu SVC và những giải pháp khắc phục”. Hướng nghiên cứu của luận văn là phân tích sự phát sinh và ảnh hưởng của sóng hài khi thực hiện bù công suất phản kháng trong hệ thống điện nói chung và xét tại trạm bù công suất phản kháng SVC Thái Nguyên nói riêng, từ đó đề xuất những giải pháp khắc phục. Nội dung luận văn được bố cục như sau: Chương 1. Tổng quan về bù công suất phản kháng trong hệ thống điện Chương 2. Phân tích hoạt động của trạm bù SVC Chương 3. Nghiên cứu ứng dụng lọc tích cực trong trạm bù SVC Chương 4. Mô phỏng bằng Matlab - Simulink Kết luận. Trong quá trình thực hiện luận văn, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Ngô Đức Minh cùng với sự cố gắng của bản thân, nay đã hoàn thành. Tuy nhiên bản luận văn 2 không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và người đọc. Tôi xin chân thành cảm ơn khoa Sau Đại học trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành của mình tới thầy giáo TS. Ngô Đức Minh đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện để tôi hoàn thành bản luận văn này. 3 Chương I. TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1. Tổng quan về truyền tải công suất trong hệ thống điện 1.1.1. Đặt vấn đề 1.1.2. Công suất phản kháng trên đường dây truyền tải 1.1.3. Bù công suất phản kháng trên đường dây truyền tải 1.1.4. Sự tiêu thụ công suất phản kháng của các thiết bị điện 1.1.5. Tình hình bù công suất phản kháng ở Việt Nam 110, 220 kV 35 kV 6 ÷ 22 kV 0,4 kV Hình 1.1. Sơ đồ lưới điện. Trong sơ đồ cấp điện nêu trên, hệ số công suất cosφ và bù công suất phản kháng được đề cập đến ở từng cấp điện áp. Qua khảo sát thực tế ở một số điện lực, các giá trị cosφ ở các cấp điện áp thể hiện khá rõ nét như sau: - Tại các cấp điện áp 35 kV trở lên hệ số công suất cosφ có giá trị thường từ 0,85 trở lên. Trường hợp nguồn cấp là nhà máy điện, ví dụ như tại điện lực Thái Nguyên thì cosφ có giá trị khoảng 0,85; còn trường hợp nguồn cấp là thanh cái trạm 110 kV, 220 kV thì cosφ có giá trị cao hơn, thậm chí tới 0,92 ÷ 0,95. Cũng chính vì vậy mà cosφ có giá trị tại các đầu nhánh đường dây cấp 22 kV, 10 kV, 6 kV cũng cao, không dưới 0,85. Do vậy các nhà quản lý điện lực cấp tỉnh tự cảm nhận là hệ số cosφ dường như không có vấn đề gì. 4 - Tại cuối các nhánh đường dây cấp 22 kV, 10 kV, 6 kV giá trị cosφ không còn cao nữa. Các máy biến áp hạ áp 22 kV, 10 kV, 6 kV xuống 0,4 kV giá trị cosφ khá thấp do chính các phụ tải điện (đồ điện) như quạt, điều hòa nhiệt độ, đèn Neon, tủ lạnh… có giá trị cosφ thấp, tiêu thụ nhiều công suất phản kháng. Từ cuối các nhánh đường dây cấp 22 kV, 10 kV, 6 kV và toàn bộ phía hạ thế do điện lực của các chi nhánh quản lý, họ chủ yếu quan tâm đến cung cấp điện liên tục và thu tiền điện, ít quan tâm đến chất lượng điện áp. 1.1.6. Vấn đề bù công suất phản kháng ở một số nước trên thế gi ới Vấn đề bù công suất phản kháng là giải pháp giảm tổn thất điện năng rất được coi trọng ở các nước tiên tiến. Giải pháp này được quan tâm ngay từ khâu thiết kế, lựa chọn thiết bị và dây chuyền công nghệ sản xuất. Mạng điện ở hầu hết các nước phương tây đều có trang bị tụ bù để nâng cao hệ số công suất. Việc đặt thiết bị bù được thực hiện theo một số phương án cơ bản sau: 5 Hì nh 1.2. Các phương án đặt thiết bị bù công suất phản kháng. 1) Thiết bị bù lớn đặt trên thanh cái trạm biến áp hoặc tại các điểm nút của mạng điện (hình a). Phương án này cho phép giám sát và vận hành dễ dàng thiết bị bù, tuy nhiên tổn thất trên đoạn từ thanh cái 1 đến các thiết bị dùng điện không giảm vì ở đoạn này vẫn có dòng công suất phản kháng của phụ tải chạy qua. Thêm vào đó, khi phụ tải phản kháng nhỏ thì có thể xảy ra hiện tượng dư thừa công suất bù. Vì vậy đối với phương án này người ta thường phải trang bị thêm hệ thống tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù. 2) Thiết bị bù tĩnh đặt trong tủ phân phối của nhóm thiết bị dùng điện (hình b). Phương án này cho phép giảm tổn thất trên đoạn dây từ thanh cái trạm biến áp đến tủ phân phối của các nhóm thiết bị dùng điện, tuy nhiên hệ số công suất phụ thuộc vào số lượng thiết bị dùng điện. Trong trường hợp có ít động cơ trong nhóm thì vẫn có khả năng dư thừa công suất phản kháng. Vì vậy đối với phương án này cũng cần phải trang bị thêm hệ thống tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù. 6 3) Thiết bị bù tĩnh đóng cắt ngay trên đầu vào của các thiết bị dùng điện (hình c). Theo phương án này một công tắc tơ sẽ điều khiển cả động cơ và tụ bù. Khi động cơ không làm việc thì tụ bù cũng sẽ được cắt khỏi mạng, do đó sẽ không cần đến các thiết bị điều khiển. 1.2. Những tồn tại và hướng khắc phục 1.2.1. Những tồn tại 1.2.2. Giải pháp khắc phục Xu hướng hiện nay, trước sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực điện tử công suất và kỹ thuật điều khiển các Kỹ sư năng lượng đã thiết kế các trạm bù CSPK có điều khiển đồng thời tích hợp chức năng lọc sóng hài đi kèm. Kết quả đạt được đáp ứng tốt cho các yêu cầu của vận hành cũng như điều khiển hệ thống điện. 1.3. Kết luận chương 1 Nội dung chương 1 đã khái quát lại bản chất vật lý của các quá trình năng lượng trong các khâu từ sản xuất ra đến truyền tải và tiêu thụ. Trong hai đại lượng chủ yếu là công suất tác dụng P (W) và công suất phản kháng Q (VAr) thì Q được xem như là thước đo cho điện áp còn P là thước đo cho tần số: tại một nút lưới, nếu điện áp thấp là do thiếu Q và điện áp cao là do thừa Q. Vì thế việc điều chỉnh điện áp nút được thực hiện thông qua các trạm bù và các trạm bù Q là nguồn phát sinh sóng hài cần phải được nghiên cứu để đưa ra những giải pháp khắc phục thích hợp. Trong chương tiếp theo sẽ đi tìm hiểu về trạm bù kiểu SVC và đề xuất giải pháp khắc phục các nhược điểm của SVC. Đây cũng là mục tiêu chính của đề tài. 7 Chương II. PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM BÙ SVC 2.1. Trạm bù SVC Thái Nguyên Hiện tại, trạm SVC Thái Nguyên kết nối trên thanh cái 22 kV của AT2 làm những nhiệm vụ sau: Thu phát công suất phản kháng để giữ vững điện áp phía 121kV của thanh - cái AT2 theo giá trị đặt 115 kV. Lọc sóng hài. Các sóng hài này có nguồn: - + Do chính TCR của trạm thải ra. + Do các phụ tải trong các nhà máy thép thải ra. 76 74 T202-7 76 B¾C GIANG 272-0 TBD202 tuy£n quang sãc s¬n TU271 CS274 TU275 TU274 TU273 T202 272-7 hµ giang 2 TU272A hµ giang 1 CS272 T202-2 171 A40 Cao B»ng Th¸c Bµ B¾c C¹n 175 E1.19 sãc s¬n 174 E1.19 sãc s¬n 172 A60 CAO NG¹N 172 E6.8 XI M¡NG TN 171 E6.8 171 A60 CAO NG¹N 26 TU171 TU175 TU176 -9 -9 TU177 TU178 c19 -75 -76 -75 -76 -7 -9 -38 -7 -35 -75 -76 -3 -7 -75 -76 -7 -75 -35 -75 178 -38 -3 177 -76 -7 -75 -35 -9 132 -76 -7 -9 -95 176 -76 -9 -96 175 -75 -9 -96 -7 -3 171 133 272 273 274 231 275 -38 -76 -7 -9 -96 131 -38 -35 232 -9 -98 -96 100 -9 -9 -98 -3 271 TU174 TU173 TU172 -94 -9 -65 -35 -35 -64 -6 -75 174 -75 173 -76 -7 -7 -75 172 -76 -3 -7 112 -76 -3 -75 134 -38 -38 -76 -7 TU272B TU-C19 -15 -25 -25 -1 -14 -2 -2 -25 -25 -2 -25 -24 -2 -1 -25 -15 -2 -1 -25 -15 -2 -1 -25 -15 -15 -2 -25 -15 -1 -2 -1 -25 -15 -2 -25 -1 -15 -2 -25 -1 -2 -25 -1 -2 -25 -1 -2 -25 -1 -25 -2 -1 -2 -25 -1 -2 -1 c22 -15 -15 -1 -1 c12 -15 -1 c21 c11 TUC21 TUC11-1 TUC12-2 CSC21 212 -28 CSTU-C12 TU-C11 TU-C12 CS2AT1 CS1T3 CS1T4 T4 CS3T4 -38 CS4T3 -3 CS4T4 -38 -3 -35 -38 -35 434 433 333 -38 -15 -25 -15 TU-C32 TU-C31 -25 312 CS9AT1 334 CS4AT2 SVC CSTU-C32 CS3T3 134-0 133-0 CS1AT2 T3 VSIP 63/63/63MVA at1 CS1AT1 at2 VSIP 63/63/63MVA APEX 250/250/63MVA PAUWELS 250/250/85MVA CS2AT2 -18 CSTU-C11 CSTU-C31 TUC22 -14 -24 -15 -1 CSC22 -25 -2 TU C31-18 471-76 TUC32-2 TUC31-1 TU C31-14 -1 -75 7 -76 -75 7 -76 -15 -25 -2 -1 -15 -75 7 -76 Tr¹i Cau c31 c32 Hình 2.1. Sơ đồ nhất thứ trạm 220kV Thái Nguyên. 8 -75 7 -76 -2 -1 -15 -25 -75 7 -76 -2 -1 -15 -25 -75 7 -76 Nói Voi LµNG CÈM TCR -25 372 -2 -1 373 -25 376 -15 377 -2 -1 380 -25 381 -15 -2 TU C32-24 TD44 THµNH PHè TBN-407 Läc bËc 7 474-76 PHó L¦¥NG TBN-405 Läc bËc 5 472-76 TU-C44 TBN-403 Läc bËc 3 THµNH PHè TU-C42 TD91 TU-C43 TU-C91 444 472 941-18 412 -38 -2 -1 471 DP 412-2 474 KH407-2 KH407 KH405 KH403 KH401 941-1 -28 CS4KH407 Thyristor -06 CS4SVC -28 CS4KH405 931 -28 CS4KH403 -1 TU C44-24 444-48 -38 KH405-2 KH403-2 KH401-2 402 432 -28 CS4KH401 TU C43-14 TU C91-14 -2 -25 -15 TU C32-28 -1 c44 c43 C91 C46 C42 -24 -2 Gang ThÐp Hệ thống bù SVC của trạm 220 kV Thái Nguyên được thiết kế bao gồm TCR và các FC. Trong đó 3 bộ TCR mắc theo kiểu tam giác và 3 bộ FC tương ứng với các bộ lọc sóng hài bậc 3, bậc 5 và bậc 7. Sơ đồ mạch lực của trạm SVC được thể hiện như trên hình 2.2 Hình 2.2. Sơ đồ mạch lực trạm SVC. Khi TCR tiêu thụ 108 MVAr (ứng với   900 ) thì hệ thống SVC tiêu thụ được công suất phản kháng là 48 MVAr. Còn khi TCR không hoạt động (ứng với góc mở   1800 ) thì hệ thống SVC phát được công suất 60 MVAr. Các thiết bị thuộc hệ thống SVC được tập trung trong một khu vực để tiện cho giám sát hoạt động cũng như tạo sự thống nhất trong bố trí thiết bị, đường dây. Khu vực thiết bị bù SVC được thể hiện trong sơ đồ nhất thứ, hình 2.3 9 2.2. Cấu tạo và nguyên l hoạt động của thiết bị bù t nh SVC 2.2.1. Các phần tử chính Về cơ bản SVC cấu tạo từ các thành phần chính sau, hình 2.5: tụ điện có điện dung cố định (FC), tụ điện đóng mở bằng Thyristor (TSC), kháng điện đóng mở bằng Thyristor (TSR) và kháng điện điều khiển bằng Thyristor (TCR). - Hình 2.5 a) SVC là sự kết hợp của TCR và các bộ lọc thụ động FC ( Fixed Capacitor). - Hình 2.5 b) SVC là sự kết hợp của TCR (Thyristor Controlled Reactor) và TSC (Thyristor Switched Capacitor) TCR Filters TCR a) Cấu hình TCR/FC TSC Filters b) Cấu hình TCR/TSC Hình 2.5. Các cấu hình SVC Các thành phần chính của một trạm SVC: 2.2.1.1. Cuộn kháng điều chỉnh bằng Thyristor TCR ( Thyristor controlled Reactor). 2.2.1.2. Các bộ tụ cố định FC (Fi ed Capacitors 2.2.1.3. Tụ điện đ ng ngắt bằng Thyristor TSC (Thyristor Switch Capacitor) 2.2.2. Nguyên l hoạt động Các thyristor và hệ thống điều khiển chúng đóng vai trò quyết định trong hoạt động của SVC. Việc thay đổi góc mở từ α = 00 đến α = 1800 hoặc ngược lại sẽ tương 10 ứng với trạng thái đóng cắt mạch của TCR, TSC hoặc TSR. Khi tăng dần góc mở thyristor từ 90 – 180, giá trị hiệu dụng dòng điện chạy qua TCR sẽ giảm dần từ giá trị danh định về 0. Nhờ đó, dòng công suất phản kháng có thể được điều chỉnh liên tục. Hoạt động đóng mở của Thyristor hầu như không có thời gian quá độ nên SVC phản ứng rất nhanh và nhạy trước sự thay đổi của điện áp. Trên thực tế, độ nhạy về điện áp có thể đạt tới mức nhỏ hơn 0.2 và SVC có thể thay đổi công suất từ 0 đến trị số định mức trong thời gian chưa đầy 10 ms. 2.3. Hiệu quả bù - Giảm được tổn thất công suất trên mạng điện do giảm được CSPK truyền tải trên đường dây. - Giảm được tổn hao điện áp trong mạng điện do giảm được thành phần ΔU do CSPK gây ra. - Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Hiệu quả của SVC với khả năng truyền tải của hệ thống được trình bày trong hình 2.12. 11 Hình 2.12. Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có và không có SVC. Giả sử SVC bù giữa đường dây như hình sau: Hình 2.13. Thiết bị bù tĩnh SVC đặt giữa đường dây Bình thường khi chưa bù công suất trên đường dây là: P  Es .Er Sin XL Sau khi bù ở giữa đường dây công suất trên đuờng dây là: P  2 Es .Er  Sin XL 2 Như vậy công suất max tăng gấp 2 lần bình thường, như vây khả năng truyền tải và độ dự trữ ổn định tăng gấp đôi như được thể hiện trên hình: 12 Hình 2.14. So sánh khả năng truyền tải và độ dự trữ ổn định trên đường dây khi có bù và không có bù 2.4. Vấn đề s ng hài và bù s ng hài của trạm SVC 2.4.1. Tổng quan về s ng hài, tiêu chuẩn IEEE std 519 Sóng điều hòa hay sóng hài có thể coi là tổng của các dạng sóng sin mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản. Hình 2.15. Dạng sóng sin và dạng sóng điều hòa. Phân tích chuỗi Furier với chu kỳ T(s), tần số cơ bản f=1/T(Hz) có thể biểu diễn một sóng điều hòa với biểu thức sau: ) Trong đó: 13 (2.6) : giá trị trung bình. Fn: biên độ của sóng điều hòa bậc n trong chuỗi Fourier F1 sint   1  : thành phần sóng cơ bản. Fn sinnt   n  : thành phần sóng điều hòa bậc n.  n : góc pha của sóng điều hòa bậc n. THD là một tham số quan trọng để đánh giá sóng điều hòa và được gọi là hệ số méo dạng (Total Harmonic Distortion). Trong đó: . X1: là biên độ thành phần cơ bản. . Xn: là biên độ thành phần điều hòa bậc n. Theo đó có thể đánh giá về độ méo dòng điện và điện áp qua hệ số méo dạng dòng điện và hệ số méo dạng điện áp. 2.4.2. Các nguồn phát sinh s ng hài trên lưới Các nguồn sinh sóng điều hòa được tạo ra bởi tất cả các tải phi tuyến. Dưới đây là một số nguồn tạo sóng điều hòa phổ biến trong công nghiệp: 1) Máy điện 2) Thiết bị điện tử công suất 3) Các đèn huỳnh quang 4) Các thiết bị hồ quang 2.4.3. Tác hại của s ng hài Với máy điện: 14 + Máy biến áp: Các sóng điều hòa bậc cao gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ thống tản và tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ máy biến áp do đó làm tăng tổn thất điện năng. + Động cơ điện: - Tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn, các sóng điều hòa bậc cao còn có thể sinh ra momen xoắn trục động cơ hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ phận cơ khí trong động cơ. - Gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ (tác động sai): các sóng điều hòa bậc cao có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra hiện tượng nháy, tác động ngược, có thể làm méo dạng điện áp,dòng điện dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch. Với các thiết bị đo: ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả đo bị sai lệch. Với tụ điện: làm cho tụ bị quá nhiệt và nhiều trường hợp có thể dẫn tới phá hủy chất điện môi. - Các sóng điều hòa bậc cao còn làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu sáng bị chập chờn. - Gây ảnh hưởng tới các thiết bị viễn thông: các sóng điều hòa bậc cao có thể gây sóng điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng. 2.4.4. Tiêu chuẩn đánh giá s ng hài Với những tác hại như vậy việc quy định một tiêu chuẩn thống nhất về các thành phần sóng điều hòa bậc cao trên lưới cần được đưa ra để hạn chế ảnh hưởng của chúng tới các thiết bị tiêu dùng điện khác và đảm bảo chất lượng điện năng. Ở nước ta, 15 các đánh giá chủ yếu dựa trên hai bộ tiểu chuẩn chính là của IEEE và IEC, đối với tiêu chuẩn sóng hài dựa theo tiêu chuẩn (std) 519 do IEEE đề xuất và tiêu chuẩn 1000-4-3 do IEC đề xuất. Ví dụ như bảng 2.1, 2.2, 2.3 Bảng 2.1. IEEE std 519 Điện áp tại điểm nối Nhiễu điện áp từng Nhiễu điện áp tổng cộng chung (Point Common loại sóng điều hòa các loại sóng điều hòa Couping PCC) (%) THD (%) 69 kV và thấp hơn 3.0 5,0 Trên 69 kV tới 161 kV 1,5 2,5 Trên 161 kV 1,0 1,5 Bảng 2.2. Tiêu chuẩn IEEE std 519 IEC 1000-3-4 cho thiết bị trên 75A ở dòng đầu vào mỗi pha. Tỷ số ngắn mạch h<11 11<=h<17 17<=h<23 23<=h<35 35<=h THD <20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0 20 tới 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0 50 tới 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0 100 tới 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0 Trên 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0 (SCR=Isc/Itải) * Hài bậc chẵn được giới hạn tới 25 của giới hạn bậc lẻ ở trên * h: bậc của sóng điều hòa Bảng 2.3. IEC 1000-3-4 Bậc sóng điều Dòng điều hòa có thể Bậc sóng điều Dòng điều hòa có thể hòa (n) chấp nhận được hòa (n) chấp nhận được 16 (%) (%) 3 19 19 1,1 5 9,5 21 <=0,6 7 6,5 23 0,9 9 3,8 25 0,8 11 3,1 27 <=0,6 13 2,0 29 0,7 15 0,7 31 0,7 2.5. Kết luận chương 2 Trạm bù công suất phản kháng kiểu SVC đã ứng dung những tiến bộ mới của lĩnh vực điện tử công suất và kỹ thuật điều khiển phát huy được hai tác dụng chính của trạm đó là bù công suất phản kháng đồng thời lọc sóng hài tại một nút mạng nào đó trên lưới nói chung hay cụ thể là xét cho trạm SVC tại Thái Nguyên. Ưu điểm nổi bật là có thể điều chỉnh vô cấp lượng CSPK bù đảm bảo giữ vững điện áp nút theo giá trị yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên, trong khi bù CSPK thiết bị TCR lại là nguồn phát sinh sóng hài dẫn đến bộ phận FC phải thiết kế không những chỉ lọc sóng hài do các tải phi tuyến (trong các khu công nghiệp luyện thép) gây ra mà phải kể thêm cả sóng hài do TCR phát sinh. Trong khi đó FC không thể lọc được triệt để các thành phần sóng hài trên lưới vì FC được thiết kế gồm 03 bộ lọc thụ động tương ứng với sóng hài bậc 3, bậc 5 và bậc 7. Từ đó những giải pháp khắc phục một số nhược điểm kể trên của trạm SVC sẽ được đề xuất trong chương 3 tiếp theo 17 Chương III. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LỌC TÍCH CỰC TRONG TRẠM BÙ SVC 3.1. Đặt vấn đề 3.2. Cấu tạo và nguyên l hoạt động bộ lọc tích cực 3.2.1. Cấu tạo bộ lọc tích cực Sơ đồ khi lọc tích cực kết nối với lưới có thể được mô tả đơn giản như hình 3.2 Tải phi tuyến Lọc tích cực Hình 3.2. lọc tích cực kết nối với hệ thống điện Về cấu tạo, thiết bị lọc tích cực gồm 2 bộ phận: mạch chỉnh lưu/nghịch lưu xoay chiều ba pha và hệ thống tụ một chiều. - Hệ thống tụ một chiều: cung cấp điện áp cho quá trình nghịch lưu của mạch IGBT nhằm tạo ra dòng sóng hài bậc cao có cùng biên độ nhưng ngược pha với sóng hài có trên lưới trong tác vụ loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao. - Mạch chỉnh lưu/nghịch lưu xoay chiều ba pha: được tạo thành từ các van bán dẫn IGBT, diode,…với nhiệm vụ đóng mở van để chọn chế độ làm việc của mạch cũng như điều chỉnh dòng bù phát lên lưới. 3.2.2. Nguyên l hoạt động của bộ lọc tích cực Biểu đồ vecto điện áp và dòng điện ứng với các trạng thái hoạt động của CLPWM được thể hiện như hình 3.4 18 q uL us iL d jωLiL RiL 900 Hình 3.4. CLPWM làm việc ở chế độ chỉnh lưu bình thường. Trong trường hợp này, dòng iL và áp uL lệch pha nhau một góc φ. Ở chế độ chỉnh lưu bình thường, mạch hoạt động như một thiết bị hút công suất phản kháng từ lưới và bằng việc điều chỉnh linh hoạt giá trị cosφ có thể điều khiển được quá trình hút này sao cho phù hợp với lượng công suất dư thừa trên lưới, đảm bảo điện áp đường dây luôn ổn định xung quanh giá trị cho phép. q uL iL ɛ d jωLiL us RiL Hình 3.5. CLPWM làm việc ở chê độ chỉnh lưu tích cực, cosφ = 1. Lúc này, dòng và áp cùng pha, cosφ = 1, lượng công suất phản kháng hút xuống đạt giá trị tối đa cho phép của PWM. 19 q iL RiL us jωLiL ε d uL Hình 3.6. CLPWM làm việc ở chế độ nghịch lưu với cos φ = -1 Ở chế độ này, CLPWM cho kết quả dòng và áp ngược pha, công suất phản kháng không được hấp thu về mà CLPWM phát công suất phản kháng lên lưới khi trên lưới thiếu thành phần công suất phản kháng. Chức năng xác định và bù các thành phần sóng hài được thực hiện dựa trên thuyết công suất tức thời hay còn được biết tới với tên gọi thuyết p-q – Akagi,1983. Nó dựa trên các giá trị tức thời trong hệ thống điện 3 pha có hoặc không có dây trung tính và phù hợp với trạng thái ổn định hoặc tác động nhất thời. Mặt khác, do thuyết p –q dựa trên các giá trị tức thời nên có khả năng đáp ứng nhanh một cách hoàn hảo. Một tính chất quan trọng khác của lý thuyết này là tính đơn giản trong việc tính toán do chỉ liên quan tới các phép toán đại số. Theo thuyết p – q, ta sẽ sử dụng phép biến đổi đại số ( phép biến đổi Clarke) đối với dòng và áp ba pha trong tọa độ a-b-c để chuyển sang hệ tọa độ α-β-0, từ đó có được các thành phần tức thời công suất tác dụng cũng như công suất phản kháng trên lưới. 20
- Xem thêm -