intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện một chiều tại Việt Nam

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:107

Thêm vào BST
Báo xấu
159
lượt xem 34
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài “nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện 1 chiều ở Việt Nam” sẽ bước đầu đánh giá các hình thức truyền tải AC500kV, AC765kV và DC+/-500kV ứng với các mức công suất khác nhau ở 2 vùng tiềm năng: Truyền tải 270km từ Nam Trung Bộ về khu vực TP. Hồ Chí Minh và 450km từ Honghe (Vân Nam – Trung Quốc) về khu vực Hà Nội. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần giúp cho công tác quy hoạch hệ thống điện có cái nhìn tổng quan hơn đối với các cấp điện áp truyền tải trong bối cảnh của Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện một chiều tại Việt Nam

  1. Bé C«ng th−¬ng tËp ®oµn ®iÖn lùc ViÖt Nam ViÖn n¨ng l−îng Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ M· sè: I-150 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU TẠI VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Mạnh Cường 7174 17/3/2009 Hµ néi - 12/2008
  2. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 1
  3. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 2
  4. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Mục lục Mở đầu............................................................................................................... 6  CHƯƠNG I.  TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU .............................................................................. 7  1.1.  Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện ..................................... 7  1.2.  Các thành tựu mới đạt được của công nghệ truyền tải điện. ........... 10  1.3.  Các yêu cầu kỹ thuật chính của tryền tải điện siêu cao áp một chiều . ......................................................................................................... 13  1.3.1.  Thành phần cơ bản .................................................................... 13  1.3.2.  Trạm chuyển đổi ....................................................................... 16  1.3.3.  Các kiểu truyền tải điện cao áp 1 chiều .................................... 18  1.3.4.  Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền tải điện 1 chiều....... 21  1.3.5.  Ưu nhược điểm của hệ thống truyền tải điện cao áp 1 chiều .... 24  1.3.6.  Một số hệ thống truyền tải điện cao áp 1 chiều trên thế giới .... 25  CHƯƠNG II.  Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí đầu tư hệ thống truyền tải điện. ................................................................................................ 30  2.1.  + Ảnh hưởng của công suất và khoảng cách truyền tải. ................. 30  2.2.  + Ảnh hưởng của các yếu tố khác ................................................... 34  CHƯƠNG III.  Khảo sát sự biến thiên của chi phí đầu tư khi các yếu tố đầu vào thay đổi. .............................................................................................. 39  3.1.  Xác định các thành phần của chi phí đầu tư .................................... 39  3.1.1.  Phương pháp chung để đánh giá dự án đầu tư: ......................... 39  3.1.2.  Lựa chọn phương pháp so sánh kinh tế dự án đầu tư cho đề án nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện 1 chiều ở Việt Nam ...... 41  3.2.  Tính toán chi phí trong trường hợp yếu tố đầu vào thay đổi........... 42  CHƯƠNG IV.  Ứng dụng trong các trường hợp cụ thể tại Việt Nam. .......... 43  4.1.  Các giả thiết đưa vào tính toán: ....................................................... 43  4.1.1.  Các giả thiết về mặt kỹ thuật ..................................................... 43  4.1.2.  Các giả thiết về mặt kinh tế ....................................................... 44  4.2.  Tính toán chi phí hiện tại hóa khi các yếu tố đầu vào thay đổi ....... 46  4.2.1.  Mô phỏng hệ thống điện trong PSS/E....................................... 46  4.2.2.  Khoảng cách truyền tải 270 km ................................................ 49  4.2.3.  Khoảng cách truyền tải 450 km ................................................ 58  4.3.  Những dự án truyền tải 1 chiều tiềm năng ...................................... 63  Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 3
  5. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam 4.3.1.  Truyền tải điện khu vực Nam Trung bộ - Đông Nam Bộ: ........ 63  4.3.2.  Truyền tải điện liên kết Việt Nam – Trung Quốc: .................... 64  CHƯƠNG V.  KẾT LUẬN............................................................................ 66  CHƯƠNG VI.  PHỤ LỤC ............................................................................. 67  6.1.  Mô phỏng các hệ thống điện đơn giản: ........................................... 68  6.2.  Vốn đầu tư và chi phí hiện tại hóa cho các dự án truyền tải điện: . 82  Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 4
  6. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Danh mục hình vẽ: Hình : 1: Ký hiệu các Valve và cầu chỉnh lưu .......................................................... 14  Hình : 2: Cấu hình cơ bản mạch chuyển đổi gồm nhóm van 6 xung nối với MBA đấu Yo/Y................................................................................................................... 14  Hình : 3: Cấu hình chỉnh lưu 12 xung, sử dụng 2 MBA đấu Yo/Y và Yo/D ........... 15  Hình : 4: Thành phần của một Thyristor Module ..................................................... 16  Hình : 5: Cấu hình cơ bản trạm chuyển đổi AC - DC .............................................. 16  Hình : 6 : Cấu hình đơn cực, sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung ................................... 18  Hình : 7: Cấu hình lưỡng cực, sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung. ................................ 19  Hình : 8 : Các kiểu đấu nối hệ thống truyền tải điện 1 chiều .................................. 21  Hình : 9: hình dạng sóng điện áp và dòng điện trong quá trình chuyển đổi ........... 21  Hình : 10: Bản đồ vị trí tuyến HVDC +/- 600kV Itaipu - Sao Paulo ...................... 26  Hình : 11: Bản đồ vị trí tuyến HVDC 350kV Leyte - Luzon, Philipines ................. 27  Hình : 12: Bản đồ vị trí tuyến HVDC +/- 500kV Riland - Delhi, Ấn Độ ................ 28  Hình : 13: Bản đồ vị trí một số dự án HVDC trên thế giới ...................................... 29  Hình : 14: Tổn thất vầng quang theo độ cao và tổn thất truyền tải theo chiều dài ... 32  Hình : 15: Chi phí đầu tư khi P = 3500 MW ............................................................ 33  Hình : 16: Chi phí đầu tư khi P = 10.000 MW ......................................................... 33  Hình : 17: Chiều dài cách điện ở các cấp điện áp khác nhau (Nguồn ABB) ........... 35  Hình : 18: Mức tăng tương đối về yêu cầu cách điện ở cao độ khác nhau .............. 36  Hình : 19: Tải trọng dây dẫn cho EHVAC và HVDC .............................................. 36  Hình : 20: số mạch yêu cầu khi truyền tải 6000 MW bằng HVDC và HVAC ....... 37  Hình : 21: Thiết kế cột EHVAC Hình : 22: Thiết kế cột HVDC ................ 38  Hình : 23: Bản đồ vị trí các nhà máy điện khu vực Nam trung bộ........................... 50  Hình : 24: Sơ đồ khối hệ thống truyền tải ................................................................ 51  Hình : 25: Đồ thị biểu diễn tổn thất theo công suất truyền tải khi L = 270km ........ 53  Hình : 26: Đồ thị biểu diễn tổn Vốn đầu tư theo công suất truyền tải khi L = 270km .................................................................................................................................. 54  Hình : 27: Đồ thị biểu chi phí hiện tại hóa theo công suất truyền tải khi L = 270km .................................................................................................................................. 55  Hình : 28: Suất đầu tư cho TBA 765/500kV giảm = 25.000 USD/MW ................. 56  Hình : 29: Suất đầu tư cho TBA 765/500kV giảm := 20.000 USD/MW ................. 56  Hình : 30: Suất đầu tư cho đường dây 765kV giảm = 1.0 triệu USD/km ................ 57  Hình : 31: Suất đầu tư cho đường dây 765kV giảm = 1.0 triệu USD/km đồng thời suất đầu tư cho TBA 765/500kV giảm = 25.000 USD/MW .................................... 57  Hình : 32: Bản đồ vị trí tuyến truyền tải liên kết Việt Nam - Trung Quốc .............. 59  Hình : 33: Đồ thị biểu diễn vốn đầu tư theo công suất truyền tải khi L = 450km ... 61  Hình : 34: Đồ thị biểu diễn chi phí hiện tại hóa theo công suất truyền tải khi L = 450km ....................................................................................................................... 62  Hình : 35: Suất đầu tư cho trạm chuyển đổi AC-DC, DC-AC giảm = 75 USD/kW 63  Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 5
  7. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Mở đầu Hệ thống điện Việt Nam 12 năm gần đây (1995-2007) có sự phát triển mạnh với tốc độ tăng trưởng trung bình 14,8%/năm, điện thương phẩm năm 2007 đạt 58 tỷ kWh, gấp hơn năm lần năm 1995, công suất max tăng hơn 4 lần, năm 2007 đạt hơn 11000 MW. Theo xu hướng trên, để đáp ứng nhu cầu công suất và điện năng cho 20 năm tới, dự kiến cần xây dựng khối lượng rất lớn nguồn, lưới điện trên cả 3 miền Bắc – Trung Nam, ngoài ra còn phải nhập khẩu điện từ nước ngoài như Lào, Trung Quốc. Cũng giống như nhiều nước đang phát triển khác, quá trình phát triển kinh tế của Việt Nam sẽ hình thành những khu vực phụ tải tập trung, là trung tâm kinh tế vùng như khu vực Hà Nội và T.P. Hồ Chính Minh. Về lý thuyết, cần xây dựng các nguồn điện ngay gần những trung tâm phụ tải này nhằm tránh chi phí truyền tải cao và phân bố tối ưu nguồn điện. Tuy nhiên, với những rào cản kỹ thuật, môi trường… không cho phép xây dựng nhà máy điện ở đó mà phải di chuyển ra các vùng cách xa hàng trăm km. Từ đó phát sinh vấn đề về lựa chọn hình thức và cấp điện áp truyền tải để vừa đảm bảo an toàn, tin cậy, vừa đem lại lợi ích kinh tế tốt nhất. Xây dựng hệ thống điện liên kết đa quốc gia cũng trở thành xu hương chung trên thế giới nhằm khai thác tối ưu nguồn năng lượng có giá thành thấp như thủy điện. Sử dụng hệ thống truyền tải siêu cao áp 1 chiều sẽ giúp cho việc trao đổi điện năng giữa các hệ thống điện không đồng bộ nhưng chi phí thường cao hơn nhiều so với truyền tải bằng hệ thống xoay chiều. Đề tài “nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện 1 chiều ở Việt Nam” sẽ bước đầu đánh giá các hình thức truyền tải AC500kV, AC765kV và DC+/-500kV ứng với các mức công suất khác nhau ở 2 vùng tiềm năng: truyền tải 270km từ Nam Trung Bộ về khu vực TP. Hồ Chí Minh và 450km từ Honghe (Vân Nam – Trung Quốc) về khu vực Hà Nội. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần giúp cho công tác quy hoạch hệ thống điện có cái nhìn tổng quan hơn đối với các cấp điện áp truyền tải trong bối cảnh của Việt Nam. Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 6
  8. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU 1.1. Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện Thomas Alva Edison (1847-1931) đã phát minh ra điện một chiều, hệ thống truyền tải điện đầu tiên là hệ thống dòng điện một chiều. Tuy nhiên, ở điện áp thấp, không thể truyền tải công suất điện 1 chiều đi khoảng cách xa. Đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của công nghệ máy biến áp và động cơ cảm ứng, truyền tải điện xoay chiều dần trở nên phổ biến và là lựa chọn số 1 của các quốc gia trên toàn thế giới. Năm 1929, các kỹ sư của công ty ASEA (Allmana Svenska Electriska Aktiebolaget) – Thụy Điển – đã nghiên cứu và phát triển hệ hệ thống Valve hồ quang thủy ngân điều khiển mạng lưới đa điện cực sử dụng trong truyền tải điện một chiều với công suất và điện áp cao. Các thử nghiệm đầu tiên được tiến hành tại Thụy Điển và Mỹ năm 1930 để kiểm tra hoạt động của các Valve hồ quang thủy ngân trong quá trình chuyển đổi chiều truyền tải và thay đổi tần số. Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, nhu cầu điện năng tăng cao đã khuyến khích nghiên cứu truyền tải điện một chiều, nhất là khi phải truyền tải công suất đi xa hoặc bắt buộc phải sử dụng cáp ngầm. Năm 1950, Đường dây truyền tải một chiều thử nghiệm điện áp 200kV, chiều dài 116km được đưa vào vận hành, tải điện từ Moscow đi Kasira (Liên Xô cũ). Đường dây cao áp một chiều đầu tiên được đưa vào vận hành thương mại năm 1954 tại Thụy Điển, truyền tải 20 MW điện áp 100 kV, chiều dài 98km sử dụng cáp ngầm vượt biển nối giữa đảo Gotland và đất liền. Công nghệ truyền tải điện một chiều luôn gắn liền với công nghệ điện tử công suất. Những năm 1960, hệ thống Valve thể rắn trở thành hiện thực khi ứng dụng Thyristor vào truyền tải điện một chiều. Năm 1972, các Valves thể rắn đã được ứng dụng lần đầu tiên ở Canada tại trạm Back to Back Eel River công suất 320 MW điện áp 80kV. Điện áp vận hành lớn nhất hiện nay của đường dây truyền tải một chiều là ±600 kV, truyền tải công suất 6300 MW từ thủy điện Itaipu đi São Paulo (Brazil), chiều dài 796km. Ngày nay, truyền tải dòng điện một chiều điện áp cao là phần không thể thiếu trong hệ thống điện của nhiều quốc gia trên thế giới. Truyền tải điện siêu cao áp một chiều luôn được cân nhắc khi phải tải lượng công suất rất lớn đi khoảng cách xa, liên kết giữa các hệ thống điện không đồng bộ hoặc xây dựng các đường cáp điện Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 7
  9. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam vượt biển. Với lượng công suất đủ lớn, khoảng cách đủ xa, truyền tải cao áp một chiều sẽ chiếm ưu thế về chi phí đầu tư và tổn thất truyền tải so với dòng điện xoay chiều 3 pha truyền thống. Trên thế giới đã có 79 công trình truyền tải điện 1 chiều được xây dựng (trong đó có 33 trạm Back to Back, 46 đường dây truyền tải), có 6 công trình sẽ vận hành giai đoạn từ nay đến năm 2010 (2 dự án ở Mỹ, 1 Trung Quốc, 1 Na Uy – Hà Lan, 1 Australia và 1 Estonia – Phần Lan). Hiện có 14 hạng mục đường dây siêu cao áp 1 chiều 500kV đang vận hành trên thế giới trong đó 5 ở Trung Quốc, 3 ở Ấn Độ, 4 ở Mỹ và Canada. Chiều dài trung bình của 1 đường dây là 1174 km, công suất tải khoảng từ 1500 đến 3000 MW. Danh sách các dự án truyền tải 1 chiều hiện nay có trong bảng sau: quy mô Khả Năm vận Điện áp công trình năng STT Tên công trình HVDC hành / nâng một chiều B-B/ Vị trí công trình tải cấp / dỡ bỏ (kV) line/cable (MW) (km) A Đang xây dựng 1 ESTLINK 2006 350 150 106 Estonia-Finland 2 BASSLINK 2005 500 400 360 Australia 3 NORNED 2007 600 500 580 Norway-Netherlands 4 THREE GORGES-SHANGHAI 2007 3000 500 900 China 5 NEPTUNE 2007 600 500 102 U.S.A. 6 MISSION 2007 150 21 B-B U.S.A. B Đang vận hành 1 VANCOUVER 1 1968 312 260 74 Canada 2 VOLGOGRAD-DONBASS 1962 720 400 470 Russia 3 SAKUMA 1965/1993 300 2 X 125 B-B Japan 4 NEW ZEALAND HYBRID 1965/92 1240 +270/-350 612 New Zealand 5 PACIFIC INTERTIE 1970/84/89/02 3100 500 1361 U.S.A. 6 NELSON RIVER 1 1973/93 1854 +463/-500 890 Canada 7 GOTLAND HVDC LIGHT 1999 50 60 70 Sweden 8 DIRECTLINK 2000 3 X 60 80 59 Australia 9 MURRAYLINK 2002 200 ± 150 176 Australia 10 CROSS SOUND 2002 330 150 40 U.S.A. 11 TROLL 2004 2 X 40 60 70 Norway 12 EEL RIVER 1972 320 2 X 80 B-B Canada 13 VANCOUVER 2 1977 370 280 74 Canada 14 DAVID A. HAMIL 1977 100 50 B-B U.S.A. 15 SHIN-SHINANO 1 1977 300 125 B-B Japan 16 SQUARE BUTTE 1977 500 250 749 U.S.A. Mocambique-South 17 CAHORA-BASSA 1978 1920 533 1420 Africa 18 C.U. 1979 1128 411 702 U.S.A. 19 ACARAY 1981 50 26 B-B Paraguay Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 8
  10. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam quy mô Khả Năm vận Điện áp công trình năng STT Tên công trình HVDC hành / nâng một chiều B-B/ Vị trí công trình tải cấp / dỡ bỏ (kV) line/cable (MW) (km) 20 INGA-SHABA 1982 560 500 1700 Zaire 21 EDDY COUNTRY 1983 200 82 B-B U.S.A. 2X 22 CHATEAUGUAY 1984 500 2 X 140 B-B Canada 23 BLACKWATER 1985 200 57 B-B U.S.A. 24 HIGHGATE 1985 200 56 B-B U.S.A. 25 MADAWASKA 1985 350 140 B-B Canada 26 MILES CITY 1985 200 82 B-B U.S.A. 27 OKLAUNION 1985 220 82 B-B U.S.A. 2 x 17 (±8,3 28 BROKEN HILL 1986 40 3) B-B Australia 29 CROSS CHANNEL BP 1+2 1986 2000 270 71 France-U.K. 30 IPP (INTERMOUNTAIN) 1986 1920 500 784 U.S.A. 31 ITAIPU 1 1986 3150 600 796 Brazil 32 ITAIPU2 1987 3150 600 796 Brazil 33 URUGUAIANAI 1987 54 18 B-B Brazil-Uruguay 34 VIRGINIA SMITH 1987 200 50 B-B U.S.A. 35 FENNO-SKAN 1989 572 400 234 Finland-Sweden 36 MeNEILL 1989 150 42 B-B Canada 37 SILERU-BARSOOR 1989 100 200 196 India 38 VINDHYACHAL 1989 500 2 X 69.7 B-B India 39 RIHAND-DELHI 1992 1500 500 814 India 40 SHIN-SHINANO 2 1992 300 125 B-B Japan 41 BALTIC CABLE 1994 600 450 255 Sweden-Germany 42 KONTEK 1995 600 400 171 Denmark-Germany 43 WELSH 1995 600 162 B-B U.S.A. 44 CHANDRAPUR-RAMAGUNDUM 1997 1000 2 X 205 B-B India 45 CHANDRAPUR-PADGHE 1998 1500 500 736 India 46 HAENAM-CHEJU 1998 300 180 101 South Korea 47 LEYTE-LUZON 1998 440 350 443 Philippines 48 VIZAG 1 1998 500 205 B-B India 49 MINAMI-FUKUMITZU 1999 300 125 B-B Japan 50 KIl CHANNEL 2000 1400 250 102 Japan 51 SWEPOL LINK 2000 600 450 230 Sweden-Poland 52 GRITA 2001 500 400 313 Greece-Italy 53 HIGASHI-SHIMIZU 2001 300 125 B-B Japan 2X 54 MOYLE INTERCONNECTOR 2001 250 2 X 250 64 Scotland-N.Ireland 55 TIAN-GUANG 2001 1800 500 960 China 56 THAILAND-MALAYSIA 2001 600 300 110 Thailand-Malaysia EAST-SOUTH 57 INTERCONNECTOR 2003 2000 500 1400 India 58 RAPIDCITYTIE 2003 2X100 13 B-B U.S.A. 59 THREE GORGES CHANGZHOU 2003 3000 500 890 China 60 GUI-GUANG 2004 3000 500 936 China THREE GORGES- 61 GUANGDONG 2004 3000 500 900 China 62 LAMAR 2005 211 63 B-B U.S.A. 63 VIZAG 2 2005 500 88 B-B India 64 KONTI-SKAN 1 AND 2 1965/88/2005 740 285 150 Denmark-Sweden Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 9
  11. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam quy mô Khả Năm vận Điện áp công trình năng STT Tên công trình HVDC hành / nâng một chiều B-B/ Vị trí công trình tải cấp / dỡ bỏ (kV) line/cable (MW) (km) 65 SACOI 1967/85/93 300 200 385 Italy-Corsica-Sardinia 66 SKAGERRAK 1-3 1976/77/93 1050 250/350 240 Norway-Denmark 67 NELSON RIVER 2 1978/85 2000 500 940 Canada 68 HOKKAIDO-HONSHU 1979/80/93 600 250 167 Japan 4X 1 X 170 69 VYBORG 1981/82/84/02 355 (85) B-B Russia-Finland 70 GOTLAND Il-Ill 1983/87 260 150 98 Sweden 71 QUEBEC-NEW ENGLAND 1986/90/92 2250 500 1500 Canada-U.S.A. 72 GESHA 1989/90 1200 500 1046 China 73 GARABI 1&2 2000/02 2000 70 B-B Argentina-Brazil 74 RIVERA 70 B-B Uruguay 75 SASARAM 2002 500 205 B-B India C Đã dỡ bỏ 1 KINGSNORTH 1972/1987 640 82 England 2 DUERNROHR 1 1983/1997 550 145 B-B Austria-Czech 3 ETZENRIHT 1993/1997 600 160 B-B Germany-Czech 4 VIENNA SOUTH-EAST 1993/1997 600 145 B-B Austria-Hungary * Nguồn: Standard Handbook for Electrical Engineers, Fink, Donal G.- McGraw- Hill Pro. Publishing, 2006, page1015. * Chú thích: B-B:trạm Back to Back. 1.2. Các thành tựu mới đạt được của công nghệ truyền tải điện. Từ những năm 1980s trở lại đây, sự phát triển của khoa học công nghệ đã làm cho công nghệ truyền tải điện có những bước tiến vượt bậc. *) Công nghệ siêu dẫn: Công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao (High-temperature superconducting technology - HTS) đang có xu hướng phát triển nhanh chóng. Dây dẫn sử dụng vật liệu siêu dẫn chịu nhiệt có thể cho phép dẫn dòng lớn gấp 2-3 lần dây dẫn thường. Vật liệu siêu dẫn hiện được sử dụng trong cáp điện, điện áp lên đến 138kV. Cáp điện siêu dẫn (HTS-cable) đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (bởi công ty American Superconductor – AMSC, U.S.). Đường dây cáp siêu dẫn dài nhất hiện nay là 600 m, điện áp 138 kV, tải 574 MVA giữa trạm Holbrook với hệ thống điện đảo Long Island Power Authority’s system (USA), dự kiến vận hành năm 2008. Các đường dây trên không sử dụng dây nhôm lõi composite có thể thay thế dây nhôm lõi thép thông thường nhưng công suất truyền tải gấp 2 lần, rất phù hợp Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 10
  12. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam cho việc cải tạo hệ thống truyền tải điện trong các thành phố lớn và những nơi hạn chế về hành lang tuyến. *) Xu hướng thu nhỏ quy mô hệ thống điện Ở khu vực Bắc Mỹ, tổng công suất hệ thống liên kết phía Đông là 600.000 MW, công suất hệ thống liên kết phía Tây là 130.000 MW. Khi một phía bị sự cố rã lưới sẽ có nhiều khả năng lan truyền sang phía bên kia. Hiện đang có xu hướng chia hệ thống lớn thành các hệ thống điện nhỏ hơn, giúp cho việc quản lý vận hành tốt hơn. Các hệ thống nhỏ sẽ liên kết với nhau bằng các đường dây cao áp 1 chiều (HVDC) hoặc qua các trạm chuyển đổi Back-to-Back. Đối với nước Mỹ, chi phí cho việc này vào khoảng 8 đến 10 tỷ USD (theo nghiên cứu của hội đồng hợp tác năng lượng Đông Bắc), nếu so với sự cố rã lưới năm 2003 gây thiệt hại ước tính 6 tỷ USD thì dự án trên rất đáng quan tâm, nhất là khi sự phát triển của công nghệ điện tử công suất đang làm giảm giá thành của hệ thống truyền tải 1 chiều (HVDC) và hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt (FACTS). Hiện nay, công ty ABB Thụy Sỹ đã phát triển thành công hệ thống truyền tải điện một chiều quy mô nhỏ cỡ khoảng vài chục MW (HVDC Light) với chi phí có thể chấp nhận được. Hệ thống HVDC Light sử dụng công nghệ Transitor 2 cực cổng cách ly (IGBT) có chi phí thấp hơn nhiều so với việc sử dụng Thyristor truyền thống. Công nghệ IGBT còn sử dụng trong các trạm chuyển đổi có vai trò như nguồn áp (Voltage source converter), giúp giảm các sự cố của hệ thống xoay chiều như dao động điện áp, sóng hài, bù công suất phản kháng, … Công nghệ HVDC Light đã được ứng dụng ở Mỹ (đường cáp vượt biển dài 40km – 330 MW nối Connecticut với Long Island), Australia ( 180km – 200 MW nối Murray Link với miền Nam), liên kết Mỹ và Mexico (trạm Back-to-Back 36 MW). *) Máy biến đổi tần số (gọi tắt là máy biến tần quay) - VFT Hãng GE Energy (Atlanta, US), đã phát triển máy biến tần VFT – variable frequency transformer – có khả năng thay đổi tần số và góc pha điện áp một cách liên tục. Cùng với ứng dụng của HVDC, máy biến tần quay có thể sử dụng để liên kết 2 hệ thống điện không đồng bộ. Hiện máy biến tần quay đang được sử dụng để liên kết 2 hệ thống điện không đồng bộ, 1 tại Québec (Canada) và 1 tại Laredo (Texas). Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 11
  13. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Ngoài liên kết các hệ thống không đồng bộ, hiện máy biến tần quay đang phát triển công nghệ ứng dụng truyền tải công suất giữa các hệ thống điện đồng bộ, trong trường hợp này, VFT đóng vai trò như bộ điều chỉnh góc pha, đã được sử dụng lần đầu tiên tại hệ thống liên kết giữa Pennsylvania với trung tâm New York, công suất 300 MW. Ba gói dự án khác với tổng công suất 900 MW đang được thực hiện nối giữa Linden (New Jersey) với New York (vận hành 2009). *) Ứng dụng ETO-Thyristor trong FACTS and HVDC Phòng thí nghiệm Sandia National Lab. (U.S.) đã phát triển thành công loại ETO Thyristor (Emitter turnoff Thyristor), có khả năng phản ứng nhanh (5kHz), chịu được dòng lớn (4kA) và điện áp cao (6kV), nhưng có giá thành thấp hơn nhiều so với Thyristor thông thường. Đây sẽ là loại Thyristor lý tưởng cho hệ thống điều khiển FACTS và các bộ chuyển đổi HVDC. ETO-Thyristor hiện đang được phát triển trong các bộ bù tĩnh (STATCOM), đóng vai trò như những bộ hấp thu sự cố lưới điện (Grid shock Absorber). *) Điều khiển dòng sự cố Cùng với sự gia tăng của quy mô hệ thống điện, dòng ngắn mạch cũng tăng lên, dẫn đến yêu cầu cần phải thay thế thiết bị đang vận hành. Điều này đỏi hỏi chi phí lớn. Có một cách khác để không phải nâng cấp thay thế thiết bị, đó là sử dụng các Bộ giới hạn dòng sự cố - Fault current limiter (FCL) – là sự phối hợp hoạt động giữa cuộn dây cảm kháng thấp và cáp siêu dẫn chịu nhiệt (High-Temperature Superconductor cable- HTS cable). Các bộ giới hạn dòng sự cố đang được lắp đặt thử nghiệm tại Mỹ và Nhật Bản. Các công ty sản xuất vật liệu điện siêu dẫn của Mỹ cũng đang phát triển loại cáp điện sử dụng bộ ổn định trở kháng cao (high-Resistance stabilizer cable). Loại cáp này có đặc điểm, khi ở trạng thái bình thường, dòng điện được chạy trong lớp vật liệu siêu dẫn HTS, nhưng khi xảy ra sự cố, lớp trở kháng cao sẽ hoạt động và cách ly sự cố, khi hết sự cố, lớp siêu dẫn lại hoạt động bình thường. Nhìn chung, sự phát triển của công nghệ điện tử công suất có ảnh hưởng rất lớn tới công nghệ truyền tải điện và quan điểm truyền tải. Truyền tải điện 1 chiều đang dần được chú ý vì những ưu điểm trong cách ly sự cố xoay chiều, liên kết các hệ thống điện không đồng bộ, khả năng tải công suất lớn, ít hành lang tuyến và chi phí đầu tư ngày càng giảm. Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 12
  14. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam *) Những nỗ lực phát triển trong truyền tải điện siêu cao áp 1 chiều và xoay chiều: Hiện nay, công nghệ truyền tải điện xoay chiều tới 800 kV đã được làm chủ với 25 năm kinh nghiệm, và về nguyên tắc, không còn rào cản kỹ thuật nào. Công nghệ truyền tải một chiều +/- 600 kV cũng đã được làm chủ (kinh nghiệm trên 20 năm), riêng cấp điện áp trên +/- 600 kV thì cần được phát triển thêm, chủ yếu là thử nghiệm thiết bị trong trạm chuyển đổi. Còn đối với đường dây tải điện, các thông số thiết kế cho cả 2 loại truyền tải đã hoàn toàn xác định. Theo thống kê, nếu làm quyết liệt thì một hệ thống truyền tải siêu cao áp 1 chiều +/- 600 kV có thể hoàn thành thiết kế trong 3 năm, còn 1 hệ thống EHVAC có thể thiết kế xong trong 1 năm. 1.3. Các yêu cầu kỹ thuật chính của tryền tải điện siêu cao áp một chiều 1.3.1. Thành phần cơ bản Thành phần không thể thiếu của bộ chuyển đổi công suất điện cao áp một chiều (HVDC) là Valve. Nếu Valve được cấu tạo từ một hoặc nhiều diodes công suất mắc nối tiếp thì gọi là Valve không điều khiển được, nếu được cấu tạo từ chuỗi thyristor thì gọi là Valve điều khiển được. Ký hiệu valve theo IEC (International Electrotechnical Commission) như hình vẽ sau: Valve không điều khiển được Valve điều khiển được (cấu tạo từ Diode) (cấu tạo từ Thyristor) Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 13
  15. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Cầu chỉnh lưu không điều khiển được Cầu chỉnh lưu điều khiển được Hình : 1: Ký hiệu các Valve và cầu chỉnh lưu Cầu chỉnh lưu tiêu chuẩn gồm 6 valve xếp thành 2 dãy được minh họa như hình sau: Hình : 2: Cấu hình cơ bản mạch chuyển đổi gồm nhóm van 6 xung nối với MBA đấu Yo/Y Hầu hết các hệ thống chuyển đổi công suất cao áp 1 chiều sử dụng Thyristor đều dùng cấu hình cầu chỉnh lưu 12 xung. Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 14
  16. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Hình : 3: Cấu hình chỉnh lưu 12 xung, sử dụng 2 MBA đấu Yo/Y và Yo/D Trong cấu hình trên, điện áp xoay chiều lần lượt cấp cho nhóm Valves 6 xung, tổng hợp lại, ta có nhóm valve chỉnh lưu 12 xung lệch pha nhau 300, làm triệt tiêu các dòng điện thứ tự 5 và thứ tự 7 phía xoay chiều, thứ tự 6 phía 1 chiều, làm giảm chi phí cho bộ lọc sóng hài ở 2 phía xoay chiều và một chiều so với bộ chỉnh lưu 6 xung. Nhìn vào hình 3, đối với các trạm chuyển đổi sử dụng cấu hình chỉnh lưu 12 xung, ta có 3 nhóm, mỗi nhóm gồm 4 Valves theo chiều thẳng đứng. Mỗi nhóm 4 Valves này được mắc nối tiếp, xếp thành 1 khối thẳng đứng. Điện áp làm việc của mỗi Thyristor hiện nay vào khoảng vài kV (
  17. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Hình : 4: Thành phần của một Thyristor Module 1.3.2. Trạm chuyển đổi Thiết bị trung tâm của trạm chuyển đổi một chiều là bộ chuyển đổi Thyristor, thường được đặt trong nhà (Valve hall). Các thành phần khác của một trạm chuyển đổi AC – DC (hoặc DC – AC) được thể hiện trong hình sau: Hình : 5: Cấu hình cơ bản trạm chuyển đổi AC - DC Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 16
  18. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Trong cấu hình trạm như trên, phía đầu ra một chiều gồm 2 cực (bipole), dòng về qua đất (ground return). Ở chế độ bình thường, dòng 2 cực bằng nhau, dòng qua đất là tổng hợp của 2 dòng bằng nhau, ngược chiều nên bị triệt tiêu. Trong một số trường hợp (vd. sự cố 1 mạch), trạm chỉ có một cực phía D.C. (monopole), dòng về có thể qua đất hoặc sử dụng đường riêng (có thể dùng vỏ cáp bọc kim loại). Thành phần quan trọng thứ 2 là máy biến áp chuyển đổi, có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ hệ thống xoay chiều sang phía một chiều sao cho các cầu chỉnh lưu sẽ cung cấp điện áp đầu ra một chiều chuẩn (ví dụ ±500kV). Đối với các trạm công suất lớn, máy biến áp chuyển đổi thường sử dụng loại 1 pha nhằm tiết kiệm chi phí mà vẫn đạt độ tin cậy cao (do chỉ cần một MBA một pha làm dự phòng). Cuộn thứ cấp của MBA chuyển đổi được nối với hệ thống cầu chỉnh lưu. MBA chuyển đổi thường đặt trong sân phân phối ngoài trời, còn hệ thống cầu chỉnh lưu lại được đặt trong nhà, do đó cần có cơ cấu đấu nối xuyên qua tường. Có 2 trường hợp sau: trường hợp 1, đấu nối bằng các thanh cái cách điện bởi khí SF6 khi khí SF6 được sử dụng làm chất cách điện trong trạm (trạm GIS); trường hợp 2, đấu nối qua ống dẫn xuyên tường (Wall Bushing). Khi điện áp phía một chiều khoảng 400kV trở lên thì đường ống đấu nối cần được thiết kế cẩn thận nhằm tránh các hỏng hóc hoặc phá huỷ cách điện từ bên trong. Thành phần quan trọng thứ 3 là các bộ lọc sóng hài phía xoay chiều và một chiều. Sóng hài phát ra phía xoay chiều đối với chỉnh lưu 6 xung có bậc 6n±1, với chỉnh lưu 12 xung là 12n±1, n= 1, 2, 3, … Thông thường, đối với bộ chỉnh lưu 12 xung, bộ lọc phía xoay chiều cộng hưởng ở sóng hài bậc 11, 13, 23, 25. Đối với chỉnh lưu 6 xung thì cần có bộ lọc sóng hài bậc 5 và 7. Các bộ lọc sóng hài phía xoay chiều có thể được đóng mở thông qua máy cắt để điều chỉnh công suất phản kháng phù hợp với yêu cầu hệ thống, nguyên nhân do các bộ lọc này phát công suất phản kháng ở tần số cơ bản (50Hz). Một mạch điện cộng hưởng song song thường được sinh ra một cách tự nhiên bởi điện dung của các bộ lọc xoay chiều và trở kháng cảm ứng của hệ thống xoay chiều. Trong trường hợp đặc biệt, mạch này cộng hưởng ở tần số giữa sóng hài thứ tự 2 và thứ tự 4, thì cần thiết có một bộ lọc sóng hài thứ tự thấp (sóng hài thứ tự 2 hoặc thứ tự 3). Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 17
  19. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Các sóng hài điện áp phía một chiều phát ra bởi bộ chỉnh lưu 6 xung có bậc thứ tự 6n, phát ra bởi bộ chỉnh lưu 12 xung có bậc thứ tự 12n, n = 1, 2, 3, … Các bộ lọc phía một chiều làm giảm sóng hài trên đường dây truyền tải nhằm giảm thiểu nhiễu đối với sóng radio và thông tin liên lạc. Trong trường hợp không có đường dây truyền tải 1 chiều (vd: trạm Back to Back) thì không cần các bộ lọc phía một chiều. Ở mỗi cực của trạm chuyển đổi thường có cuộn cảm 1 chiều (D.C. reactor), có tác dụng hỗ trợ các bộ lọc một chiều trong việc lọc các sóng hài dòng điện và “là phẳng” dòng điện một chiều, ngăn chế độ dòng không liên tục khi vận hành với dòng tải thấp. Do hệ số biến đổi của dòng 1 chiều bị giới hạn bởi cuộn cản nên quá trình chuyển mạch của bộ chỉnh lưu không cần điều chỉnh tinh. Các bộ chống sét được sử dụng nhiều trong trạm chuyển đổi: lắp song song với mỗi Valve, mắc song song với mỗi cầu chỉnh lưu và lắp trong sân phân phối một chiều, xoay chiều. Các chống sét sẽ phối hợp hoạt động với nhau để bảo vệ quá điện áp cho thiết bị trong mọi tình huống. Các bộ lọc sóng hài cũng cần được bảo vệ quá áp bằng chống sét van. Các trạm chuyển đổi siêu cao áp một chiều hiện đại thường dùng chống sét Oxit kim loại (Metal-Oxide Arester), các thông số của chống sét được tính toán chọn lựa, phối hợp cách điện rất cẩn thận. 1.3.3. Các kiểu truyền tải điện cao áp 1 chiều a) Cấu hình đường dây và trạm chuyển đổi: Căn cứ vào hiệu quả tối ưu trong từng trường hợp cụ thể, các cầu chỉnh lưu HVDC và đường dây truyền tải có thể được lựa chọn xắp xếp theo 1 trong 2 cấu hình: đơn cực và lưỡng cực (âm – dương). Cấu hình đơn cực (monopolar configuration): Hình : 6 : Cấu hình đơn cực, sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 18
  20. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam Trong sơ đồ đơn cực, chỉ cần 1 đường dây dẫn điện nối giữa 2 trạm chuyển đổi, dòng về qua đất. Mỗi đường dây trên không 500kV DC hiện nay có khả năng tải 1500 MW. Sơ đồ này có ưu điểm gọn nhẹ, chi phí đường dây ít, có thể mở rộng sang cấu hình 2 cực, tuy nhiên, sơ đồ đơn cực có độ tin cậy cung cấp điện không cao. Cấu hình lưỡng cực (bipolar configuration): Hình : 7: Cấu hình lưỡng cực, sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung. Trong cấu hình lưỡng cực (hai cực âm – dương), các trạm chuyển đổi được nối với nhau bởi 2 dây dẫn có điện thế trái dấu, điểm trung tính được nối đất. Ở cấp điện áp ± 500 kV, khả năng tải của đường dây trên không một chiều hiện nay khoảng 3000 MW. Ưu điểm của cấu hình này là tính phổ biến, có độ tin cậy cung cấp điện cao, công suất truyền tải lớn. Hầu hết các đường dây truyền tải 1 chiều hiện nay đều là đường dây lưỡng cực, khi sự cố 1 mạch thì hệ thống hoạt động như cấu hình đơn cực, dòng về qua đất. Nhược điểm là chi phí xây dựng đường dây và trạm chuyển đổi cao hơn cấu hình đơn cực. Từ 2 cấu hình cơ bản trên, có các kiểu đấu nối hệ thống truyền tải điện một chiều như sau: 1- Trạm Back-to-Back: sử dụng khi 2 hệ thống xoay chiều được đấu nối với nhau ở cùng một địa điểm, không cần đường dây truyền tải giữa các cầu chỉnh lưu – nghịch lưu, có thể dùng cấu hình đơn cực hoặc lưỡng cực. Trạm Back-to-Back thường ứng dụng khi đấu nối 2 hệ thống điện khác tần số cơ Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 19
ADSENSE

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.

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0