Thạc Sĩ Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của việc ứng dụng thiết bị bù có điều khiển svc trong h

MỞ ĐẦU

1. Mục đích nghiên cứu và lý do c họn đề tài
Tro ng c hế độ vận hành bình thường của HTĐ ( vận hành ở trạng thái ổn định)
việc s ản xuất công suất tác dụng (CSTD) phải đ áp ứng được nhu cầu tiêu thụ (kể cả c ác
tổn thất), nếu không thì tần số hệ thống sẽ bị thay đổi. Cũng vậy, có một sự gắn bó c hặt
chẽ giữa điều kiệ n cân bằng công s uất phản kháng (CSPK) với điện áp các nút hệ
thống. Cô ng suất phản kháng ở một khu vực nào đó quá thừa thì ở đó sẽ có hiện tượng
quá điện áp (điện áp quá cao), ngược lại, thiếu C SPK điện áp sẽ bị s ụt thấp. Nói khác
đi, cũng như đối với công suất tác dụng, CSPK luôn phải được điều chỉnh đề giữ cân
bằng. Việc điều chỉnh CSPK c ũng là yê u cầu c ần thiết nhằm giảm nhỏ tổn thất điện
năng và đảm bảo ổ n định hệ thố ng.
Tuy nhiê n có sự khác nhau cơ bản giữa điều c hỉnh CSTD và điều chỉnh CSPK.
Tần số hệ thống sẽ được đảm bảo bằng việc điều chỉnh CSTD ở bất kỳ máy phát điện
nào (miễ n sao giữ được c ân bằng giữa tổng công s uất phát và công suất tiêu thụ).
Tro ng khi đó, điện áp các nút hệ thống khô ng bằng nhau, chúng phụ thuộc điều kiện
cân bằng CSPK theo từng khu vực. Như vậy nguồn CSPK cần được lắp đặt phân bố và
điều chỉnh theo từng khu vực. Điều này giải thích vì sao, ngoài c ác máy phát điện c ần
phải có một số lượng lớn c ác thiết bị sản xuất và tiê u thụ công suất phản kháng: Máy
bù đồng bộ, tụ điện, kháng điện . Chúng được lắp đặt và điều c hỉnh ở nhiều vị trí trong
lưới truyền tải và phân phối điện (gọi là c ác thiết bị bù CSPK).
Tr ước đây, việc điều chỉnh CSPK của các thiết bị bù thường được thực hiện đơn
giản: Thay đổi từng nấc (nhờ đóng cắt bằng máy cắt cơ khí) hoặc thay đổi kích từ
(trong máy bù đồng bộ). Chúng chỉ c ho phé p điều c hỉnh thô hoặc theo tốc độ chậm. Kỹ
thuật thyristor công suất lớn đó mở r a những khả năng mới, trong đó việc ra đời và ứng
dụng các thiết bị bù tĩnh điều c hỉnh nhanh công suất lớn - SVC (Static Var
Compe nsator), TCSC ( Thyristor Controled Serie Capacitor) đó giải quyết được những
yêu cầu mà các thiết bị bù cổ điển chưa đ áp ứng được, như tự động điều chỉnh điện áp
các nút, giảm dao động công suất nâng cao ổ n định hệ thống.
Việc ứng dụng các thiết bị bù CSPK chất lượng cao điều khiển bằng thyristor đã
trở thành một nhu cầu c ấp thiết nhằm nâng c ao tính ổ n định và hiệu quả sử dụng của hệ
thống cung c ấp điện (HTCCĐ) nói chung c ũng như đối với các phụ tải có công s uất
phản kháng thay đổi nhanh như lò nung hồ quang điện.
Với ý nghĩa trên, mục đích của đề tài luận văn đ ược xác định là:
+ Nghiên cứu tìm hiể u các đặc điểm, tính năng hoạt động, chế độ làm việc và
mô hình tính toán của các thiết bị tự động điều chỉnh linh ho ạt (FACTS) đ ặc biệt là
thiết bị bù điều chỉnh nhanh ( SVC) trong HTCCĐ
+ Nghiên cứu, đánh giá, xác định hiệ u quả kinh tế - kỹ thuật của SVC khi được
lắp đặt vào HTCCĐ khu Gang thé p Thái Nguyên.
2. Nội dung luận văn
Với mục tiêu nêu trên, luận văn được trình bày trong bố n chương:

Chương I : Đặc điểm tiêu thụ điện của hệ thống điện công s uất lớn và lý thuyết cơ bản về bù công suất phản kháng.

Chương II: Tổ ng quan về công nghệ FACTS

Chương III: Các thiết bị bù công suất phản kháng và hoạt động của thiết bị bùngang có điều khiển

Chương IV: Đánh giá hiệu quả sử dụng SVC tại khu Gang thép Thái Nguyên.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Hiệu quả c ủa việc ứng dụng các thiết bị bù tới lưới điện khu Gang thép Thái
Nguyên.

4 Phương pháp ng hiên cứu
Để thực hiện nhiệm vụ nghiê n cứu trên sử dụng phối hợp các nhóm phương
pháp:
Nhóm phương pháp nghiê n cứu lý thuyết: Tham khảo các tư liệu kỹ thuật để
phân tích, tổng hợp những vấn đề có liên quan tới đề tài.
Nhóm phương pháp nghiê n cứu thực tiễn tại xí nghiệp Năng lượng: Điều tra,
khảo sát, lắp đ ặt kỹ thuật, . để củng cố thêm độ tin cậy, c hính xác c ủa kết quả nghiên
cứu.

5. Ý nghĩa kho a học và thực tiễn của luận văn
Các kết quả nghiên cứu c ủa luận văn nhằm tìm hiểu sâu về công nghệ FACTS,
đặc biệt chú ý công nghệ SVC và mô hình hoá các thiết bị FACTS trong các phương
trình cơ bản tính toán chế độ xác lập (CĐXL) của HTCCĐ. Đi sâu nghiên cứu các ảnh
hưởng của c hế độ làm việc lò hồ quang đối với hệ thống cung cấp điện như: Dao động
điện áp, méo hì nh sin, ảnh hưởng c ủa sóng, sung kíc h vô công, tác hại của thứ tự
nghịch (âm) . Từ đó để ứng dụng SVC đối với phụ tải khu gang thép Thái Nguyên để
giảm thiếu các tác động nêu trên và nghiê n cứu tính toán hiệu quả kinh tế của SVC đối
với hệ thố ng điện khu gang thép Thái Nguyên.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo và cô giáo trong bộ môn Hệ thố ng
điện Trường đại học Kỹ thuật Cô ng nghiệp Thái Nguyê n và Trường đại học Bách khoa
Hà Nội, c ác bạn bè đồng nghiệ p đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian
thực hiện luận văn. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn s âu s ắc với Thầy giáo TS.
Nguyễn Mạnh Hiến, người đã quan tâm, tận tì nh hướng dẫn giúp tác giả xây dựng và
hoàn thành luận văn này.

MỤC LỤC
Các c hữ viết tắt và ký hiệ u
Mở đầu
Chương I: Đặc điểm tiêu thụ điện của l ưới điện công nghiệp
công suất lớn
I.1: Đặc điểm tiêu thụ điện của lưới điện công nghiệp công
suất lớn
I.2: Bù công suất phản kháng cho phụ tải tro ng lưới điện
công nghiệp
I.2.1. Hệ số công s uất và sự điều chỉnh
I.2.1.1. Hệ số công s uất
I.2.1.2. Điề u chỉnh hệ số công s uất
I.2.2: Điều c hỉnh điện áp
I.2.2.1: Nguyên tắc điều c hỉnh điện áp
I.2.2.2. Cô ng thức gần đúng cho việc điều chỉnh điện áp.
I.2.2.3. Đặc tính gần đúng của công s uất phản kháng
Chương II: Tổng quan về công nghệ F ACTS
II.1. Đặt vấn đề
II.2. Lợi ích khi sử dụng thiết bị FACTS
II.2.1. Các ưu điểm khi sử dụng thiết bị FACTS
II.2.2. Phân loại thiết bị FACTS
II.3. Một số thiết bị FACTS
II.3.1. Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor (SVC)
II.3.2. Thiết bị bù dọc điều khiển bằng thyristor (TCSC)
II.3.3.Thiết bị bù ngang điều khiển thyristor (STATCOM)
II.3.4. Thiết bị điều khiển góc pha bằng thyristor
(TCPAR)
II.3.5. Thiết bị điều khiển dòng cô ng suất hợp nhất (UPFC)
II.4. Khả năng áp dụng thiết bị FACTS tại Việt Nam
Chương III: Các thiết bị bù công suất phản kháng và ho ạt
động của t hiết bị bù ng ang có điều khiển (SVC)
III.1: Các thiết bị bù công s uất phản kháng
III.1.1: Bù công s uất phản kháng trong hệ thống điện
III.1.2: Các thiết bị bù điều khiể n bằng thyristor
III.2: Hoạt động c ủa thiết bị bù ngang có điều khiển SVC
III.2.1: Đặc tính điều c hỉnh c ủa SVC
III.2.2: Đặc tính làm việc của SVC
III.3: Một số ảnh hưởng phụ của SVC
Chương IV: Đánh giá hiệu quả sử dụng SVC t ại khu gang
thép Thái Nguyên
IV.1: Mở đầu
IV.2: Căn c ứ thiết kế hệ thống SVC
IV.2.1: Các thông số trạm biến thế Gia Sàng và tr ạm biến thế c ấp điện của Gang thép
IV.2.2: Các thông số của biến áp lò điện
IV.2.3: Trở kháng và điện kháng hạn dòng c ủa mạch ngắn lò điện
IV.2.4: Chỉ tiêu kỹ thuật c ần đạt được
IV.2.5: Hệ thống c ấp điện của Công ty Gang thép Thái Nguyê n Việt Nam
IV.3. Phân tích ảnh hưởng c ủa cụm lò điện hồ quang tới chất lượng điện c ủa lưới điện c ung cấp điện
IV.3.1: Ảnh hưởng chất lượng điện trong lưới
c ấp điện hiện nay của Cô ng ty Gang thép Thái Nguyê n
IV.3.2: Ảnh hưởng của hệ thố ng cấp điện
tương lai không có SVC đối với chất lượng
điện năng c ủa lưới điện
IV.4: Xác định phương án SVC
IV.5: Khả năng được cải thiện về chất lượng
điện năng của mạng điện đối với hệ thống c ung
cấp điện gang thép sau này khi dã được lắp
thêm SVC
IV.6: Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng SVC
tại khu gang thé p Thái Nguyên.
Kết luận chung
Tài li ệu tham khảo