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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 suấ ...