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 sint 1 : thành phần sóng cơ bản.
Fn sinnt 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 -
.PDF 
40 
483 
134 
