zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Báo cáo: Các biện pháp nâng cao khả năng truyền tải điện năng

Chia sẻ: Huyen Nguyen Thi | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:67

Báo xấu

267
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những nghiên cứu và phân tích sâu về vấn đề làm tăng lên khả năng mang tải của các đường dây hiện tại với những yêu cầu vê độ tin cậy và ổn định đã chỉ ra rằng, các thiết bị điện tử công suất cao áp có một tiềm năng và vai trò rất to lớn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Các biện pháp nâng cao khả năng truyền tải điện năng

Các biện pháp nâng cao khả năng truyền tải điện năng FLEXIBLE AC TRANSMISSION SYSTEM (FACTS) TS. NGUYỄN Đăng Toản HTĐ-EPU NDT 1
4.1 Khái niệm chung • Ngành CN điện đang trải qua những thay đổi sâu sắc trên bình diện thế giới – Áp lực thị trường, sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, mối lo về ảnh hưởng môi trường sinh thái, và sự tăng quá nhanh của nhu cầu phụ tải là những yếu tố chính cho sự thay đổi đó • Để đáp ứng nhu cầu thực tế đó, các chương trình mở rộng htđ đang được tiến hành tuy nhiên có nhiều lý do: – Môi trường, đất sử dụng cho các công trình, – Áp lực về pháp lý, sự huy động vốn với các nước đang phát triển – Những yếu tố này đã ngăn cản việc xây mới các đường dây tải điện mới • Những nghiên cứu và phân tích sâu về vấn đề làm tăng lên khả năng mang tải của các đường dây hiện tại với những yêu cầu vê độ tin cậy và ổn định đã chỉ ra rằng, các thiết bị điện tử công suất cao áp có một tiềm năng và vai trò rất to lớn NDT 2
4.1 Khái niệm chung • Thiết bị điện tử công suất kỹ thuật mới là sự lựa chọn thay thế cho những giải pháp truyền thống (dựa trên công nghệ điện-cơ với thời gian đáp ứng chậm và chi phí vận hành cao) • Dòng công suất chạy trong ht được coi như là một hàm số của tổng trở đường dây. Một đường dây với tổng trở thấp hơn sẽ cho phép truyền tải lượng công suất lớn hơn. Điều này không phải lúc nào cũng được mong muốn vì nó đối mặt với các vấn đề về điều khiển HTĐ • Ví dụ những người vận hành thường phải can thiệp để nhận được các chiều công suất khác nhau, nhưng lại ít khi thành công. Có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng như: mất ổn định, dòng công suất chạy không theo mong muốn, tăng tổn thất, vi phạm các giới hạn về điện áp, thậm chí còn dẫn đến tan rã hệ thống NDT 3
4.1 Khái niệm chung • Về dài hạn, những vấn đề đó thông thường được giải quyết bằng cách xây dựng những nhà máy điện và đường dây mới: – Giải pháp tốn kém (vốn đầu tư, khả năng huy động vốn, vấn đề môi trường...) – Mất nhiều thời gian xây dựng (giải phóng mặt bằng, thời gian xây dựng lâu) • Một lựa chọn khác là nâng cấp các đường dây truyền tải hiện tại bằng các thiết bị điện tử công suất dùng cho hệ thống điện cao áp – Các thiết bị hiện đại công suất lớn – Những công nghệ mới. • Hay dùng thuật ngữ: Flexible AC Transmission Systems-FACTS NDT 4
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • Các thiết bị điện tử công suất cơ bản – Diode: – Thyristor thường: – Thyristor đóng cổng (GTO (Gate Turn Off): – Transistor lưỡng cực với cổng cách điện (IGBT=Insulated Gate Bipolar Transistor) NDT 5
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • Diot là thiết bị bán dẫn đơn giản nhất của họ thiết bị bán dẫn, bao gồm một lớp tiếp giáp hai vật liệu bán dẫn p-n • Diot cho phép dòng điện chạy qua từ cực anode đến cathode khi có một điện áp giữa hai cực • Diot khóa dòng điện khi có một điện áp ngược giữa hai cực • Diot là một thiết bị không điều khiển, khả năng đóng mở hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài của mạch • Đặc tính lý tưởng và thực tế được vẽ ở hình bên • Hoạt động chủ yếu như một công tắc NDT 6
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • Thyristor là một thiết bị bán dẫn gốm 4 lớp (p-n-p-n) và có ba mặt tiếp giáp. Và do đó có 3 điện cực là Anode, Cathode và Gate ( cổng điều khiển) • Khi có một điện áp ngược giữa Anode và Cathode thì không có dòng điện chạy qua cực cổng, và thyristor hoạt động như một diot thông thường • Không giống như diode, khi một điện áp dương nối giữa 2 cực, thì thyristor không dẫn điện ngay. Nó cần một điện áp đủ lớn để thay đổi trạng thái mở cổng. • Thyristor được coi là một thiết bị bán dẫn bán điều khiển NDT 7
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • Các thiết bị biến đổi công suất ứng dụng vào HTĐ đang nhắm tới việc dùng công nghệ IGBT vì những lợi ích như tăng công suất của bộ, giảm đáng kể tổn thất • Người ta đang hi vọng những tiến bộ hơn nữa về công nghệ và ứng dụng của IGBT và GTO • Trong các bộ biến đổi DC-AC mà dùng thiết bị bán dẫn có điều khiển, Các tín hiệu điều khiển một chiều có thể là một nguồn áp (thông thường là một tụ điện),hoặc một nguồn dòng (thông thường là một nguồn áp nối tiếp với một điện cảm) • Vì vậy, các bộ biến đổi có thể được phân loại thành hai loại: bộ nguồn áp (VSC) và bộ nguồn dòng (CSC). • Vì những lý do kinh tế và kỹ thuật, phần lớn các thiết bị điều khiển công suất phản kháng đều dựa trên công nghệ VSC • Sự sẵn có của các chất bán dẫn hiện đại cùng với giá trị định mức cao về dòng và áp như là GTO hoặc IGBT đã làm cho khái niệm về bù công suất phản kháng dựa trên các bộ đóng cắt trở nên thực tế NDT 8
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • Các thiết bị điều khiển HTĐ hiện đại dựa trên các bộ biến đổi điện tử công suất cho phép tạo ra công suất phản kháng với ít các phần tử chứa năng lượng phản kháng, ví dụ như hệ thống SVC • Các thiết bị bán dẫn ứng dụng trong các thế hệ thiết bị biến đổi điện tử công suất là các loại điều khiển hoàn toàn như IGBT và GTO. • Thiết bị GTO là một phiên bản hiện đại hơn của các thyristor thông thường với, với một thiết bị mở van đặc tính nhưng có khả năng đóng van cùng tại một thời điểm khác khi mà dòng điện giảm xuông dưới một giá trị ngưỡng • Có nhiều những sự phát triển và thiết kế các thiết bị GTO, trong đó cần những xung âm lớn để mà đóng van. Hiện tại, tần số đóng mở lớn nhất có thể vào khoảng 1 kHz NDT 9
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • GTO cũng giống như thyristor thông thường nhưng nó có thể đóng van bằng một tín hiệu âm • Mạch gồm các lớp và sơ đồ tương đương, Đặc tính lý tưởng và không lý tưởng được vẽ ở hình bên • Thiết bị này đã được đưa ra thị trường từ cuối những năm 1980. Nó đã trải qua rất nhiều sự cải thiện và thay thế các thyristor thông thường trong HTĐ công suất lớn • Kỹ thuật điều khiển GTO dùng công nghệ điều khiên độ rộng xung (PWM) khác hẳn với kỹ thuật điều khiên góc pha của các thyristor thông thường NDT 10
4.1.1 Các van điện tử công suất có điều khiển • IGBT phổ biến trong các động cơ AC và DC công suất đến hàng trăm kW. Nó cũng mở ra một hướng mới trong việc ứng dụng các bộ biến đổi điện áp cao trong hệ thống điện • Mạch điên, và các đặc tính lý V-I được vẽ ở hình bên • Tương tự như GTO, kỹ thuật dùng để điều khiển IGBT là kỹ thuật PWM = Pulse Width Modulation • IGBT các thiết bị đóng mở nhanh hơn GTO (bị giới hạn
4.1.2 Thiết bị VSC • Có một số cấu hình VSC chủ yếu là: – Tối thiểu tổn hao đóng mở – Tạo ra dạng sóng sin với chất lượng cao với số lượng bộ lọc là ít nhất • Một cấu hình 2-mức thông thường của VSC dùng thiết bị đóng mở như hình vẽ + + Tc+ Tb+ Ta+ VDC/2 Dc Db Da a+ Va b+ - VDC O Vb c+ + Vc Tc- Tb- Ta- VDC/2 Dc- Db- Da- - - NDT 12
4.1.2 Thiết bị VSC • VSC ở hình trên gồm 6 IGBT, với 2 IGBT trên mỗi nhánh. Với mỗi IGBT được tạo bởi một diot nối đầu-cuối để tạo đường cho điện áp ngược bởi điều kiện mạch ngoài • Hai tụ điện giống nhau được đặt ở phía DC để tạo ra hai nguồn công suất phản kháng • Mặc dù không được vẽ ra ở hình vẽ, nhưng modul điều khiển sự đóng mở là một thiết bị tích phân của SVC. Nhiệm vụ của nó là điều khiển thứ tự đóng mỏ của các thiết bị bán dẫn khác nhau trong bộ VSC với mục tiêu là tạo ra một dạng sóng điện áp đầu ra mà càng gần với dạng hình sin càng tốt, khả năng điều khiển cao và ít tổn thất đóng cắt • Các chiến lược đóng cắt VSC hiện nay đều nhắm đến sự áp dụng thực tiễn được phân chia thành hai loại: – Đóng cắt các tần số cơ bản: Việc đóng mở mỗi thiết bị bán dẫn bị giới hạn ở một mở và một đóng trên một chu kỳ công suât. – Điều chỉnh độ rộng xung (PWM): kỹ thuật điều khiển này cho phép việc đóng mở được mở và đóng ở một giá trị cao hơn tần s ố c ơ b ản NDT 13
4.1.2 Thiết bị VSC • Cấu hình VSC cơ bản đóng mở tần số cơ bản có dạng sóng đầu ra gần hình vuông, với các sóng hài bậc cao lớn – Vì vậy thường dùng 6 xung VSC bố trí dưới dạng đa xung để có được một dạng sóng tốt hơn và công suất lớn hơn – Kỹ thuật đóng cắt với tần số cơ bản yêu cầu một hệ thống MBA phức tap để nhận được dạng sóng với ít biến dạng sóng. Nhược điẻm đó bị thay thế bởi ứng dụng thiết bị bán dẫn đóng mở cao và ít tổn thất.Hiện nay dùng với điện áp vào hệ thống truyền tải công suất lớn • Với bộ điều khiển PWM, dạng sóng đầu ra bị cắt và độ rộng của xung được điều chỉnh. Những sóng hài trong sóng đầu ra được dịch chuyên lên tần số cao hơn, và các bộ lọc sóng hài cần ít hơn – Kỹ thuật PWM tập trung vào giàm tổn thất đóng mở, và được ưa chuộng hơn thậm chí là ở điện áp cao và hệ thống truyền tải công suất lớn • Từ quan điểm ứng dụng thực tế, cả hai ký thuật đóng mở đều khá hoàn chính. NDT 14
4.1.3 PWM Đây là cách điều khiển tuyến tính điện áp với m a
4.1.3 PWM- Điều chế độ rộng xung • PWM là một phương pháp một tín hiệu sin với tấn số cơ bản được so sánh với tín hiệu xung tam giác tần sô cao, để tạo ra một tín hiệu xung chữ nhật dùng để điều khiển góc mở của van thyristor • Tín hiệu sin và tam giác và các tần số tương ứng là các tín hiệu gốc và tín hiệu tần sô sóng mang • Bằng việc thay đổi biên độ của tín hiệu xung với biên độ có định của tín hiệu sóng mang. Sóng mang thông thường được giữ ở 1pu biên độ của thành phần tần số cơ bản của sóng ra thay đổi tuyến tính NDT 16
4.1.3 PWM • Người ta hay quan tấm nhất đến trường hợp điện áp điều khiển tuyến tính (ma
4.1.3 PWM • Thành phần tần số cơ bản trong hình vẽ trước với mf=9 và ma=0.8. Phổ điện áp hài ở dạng chuẩn được vẽ trong hình dưới đây NDT 18
4.2 Các định nghĩa về FACTS • Khái niệm FACTS được dựa trên sự phối hợp giữa các thiết bị điện tử công suất và các phương pháp bù ở phía cao áp của htđ để làm cho HTĐ dễ dàng điều khiểu được • Nhiều ý tưởng về về sự hình thành FACTS đã phát triển từ nhiều thập kỷ, tuy nhiên FACTS -một thiết bị tích hợp tinh vi - là một khái niệm mới và được để 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 su ất v ới điện áp và dòng điện cao để nhằm mục đích là tăng khả năng đi ều khiển dòng công suất ở htđ cao áp trong cả điều kiện xác l ập và quá độ. • Những thực tế về việc làm cho HTĐ có thể điều khiển đi ện t ử đã bắt đầu thay đổi cách xây dựng và thiết kế các thiết bị c ủa Nhà máy điện, cũng như là xây dựng các qui ch ế để mà qui ho ạch và vận hành các đường dây truyền tải và hệ thống phân phối • Những sự phát triển này cũng có thể ảnh hưởng đến s ự th ực 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 NDT 19
4.2 Các định nghĩa về FACTS • Vì những lợi ích to lớn về kinh tế và kỹ thuật nên FACST đã nhận được rất nhiều quan tâm của các nhà sản xuất và các viện nghiên cứu trên thế giới • Có hai loại ứng dụng chính của các thiết bị điện tử công suất: – Điều khiển công suất tác dụng và phản kháng-FACTS – Nâng cao chất lượng điện năng – D-FACTS • Lĩnh vực ứng dụng đầu tiên là FACTS: trong đó những thiết bị điện tử công suất hiện đại nhất được dùng để điều khiển phía cao áp của HTĐ • Lĩnh vực ứng dụng thứ hai là về phía khách hành, tập trung ở phía hạ áp và mục đích là nâng cao chất lượng và độ tin cậy đối với các nhà máy, văn phòng, gia đình… • Người ta tin rằng, với sự lắp đặt ngày càng nhiều các thiết bị mới, người dùng sẽ ngày càng có chất lượng điện năng tốt hơn, giảm thời gian mất điện, điện áp với ít sóng hài, và ít chịu sự ảnh hưởng của biến thiên phụ tải ở các vùng lân cận NDT 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.