Báo Cáo Sử dụng matlab/simulink để mô hình hóa và mô phỏng bộ bù tĩnh nhằm giảm nhẹ ảnh hưởng của lõ hồ quan

SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK ĐỂ MÔ HÌNH HÓA
VÀ MÔ PHỎNG BỘ BÙ TĨNH NHẰM GIẢM NHẸ ẢNH HƯỞNG
CỦA LÕ HỒ QUANG ĐẾN LƯỚI ĐIỆN
MODELLING AND SIMULATION STATIC VAR COMPENSATOR BY
MATLAB/SIMULINK FOR REDUCING IMPACTS OF EAF ON POWER SYSTEM

SVTH: Hoàng Cường, Lê Thuận Hòa, Lê Thiện Chiến, Ngô Đức Bình
Lớp 05DTD, 05D2 Khoa Điện, Trường Đại học Bách Khoa
GVHD: ThS. Nguyễn Kim Ánh
Khoa Điện, Trường Đại học Bách Khoa

TÓM TẮT
Các tính chất đặc trưng của lò hồ quang điện xoay chiều (EAF) cũng như những tác động
nghiêm trọng của chúng đến hệ thống điện được nghiên cứu để tạo cơ sở lựa chọn phương án
khắc phục một cách hiệu quả, đặc biệt khi số lượng EAF gia tăng nhanh theo sự phát triển của
ngành công nghiệp thép. Bài báo xét mô hình một hệ thống điện có tải là EAF trước và sau khi lắp
đặt thiết bị bù tĩnh (SVC). Kết quả phân tích cho thấy những tác động tiêu cực của EAF đến lưới
điện và tác dụng SVC trong việc cải thiện chất lượng điện. Tất cả các quá trình đều được mô hình
hóa và mô phỏng trên Matlab/Simulink.
ABSTRACT
The characteristics of electric arc furnace (EAF) and their serious impacts on power
system are studied in order to make effective improvement, especially when the number of EAFs is
increasing quickly following steel industrial development. This paper proposes a model of power
system with EAF load before and after installing of static var compensator (SVC). The results show
the harmful impacts of EAF and the effects of SVC in improving power quality. Moreover, all of
study process are modelled and simulated by Matlab/Simulink.
1. Đặt vấn đề
Với sự tăng trưởng mạnh về kinh tế, về cơ sở hạ tầng và công nghiệp, Việt Nam
cần một lượng thép rất lớn để đáp ứng nhu cầu này. Điều này có nghĩa rằng chúng ta phải
đầu tư rất nhiều lò hồ quang điện một chiều, xoay chiều và lò trung tần. Tất cả các phụ tải
này đều có công suất lớn và gây ra rất nhiều vấn đề cho hệ thống điện. Do tính chất vận
hành đơn giản, suất đầu tư rẻ và công suất lớn nên EAF được đầu tư phổ biến. Nó thường
có dải công suất từ 10MW đến 140MW, dòng điện từ 5kA đến 150kA.
Ngoài những lợi ích mà EAF mang lại, do tính chất phi tuyến mạnh của đặc tính
dòng áp của hồ quang (gọi là đặc tính VIC) làm cho chiều dài hồ quang liên tục thay đổi,
mất đối xứng giữa các điện cực. Nguyên nhân này đã dẫn đến việc bơm hài dòng vào lưới
điện, gây méo và chập chờn điện áp hay “flicker”, mất đối xứng đối với hệ thống điện 3
pha và hệ số công suất thấp. Những yếu tố này dẫn đến các vấn đề như: vận hành không
đúng nguyên tắc cho hệ thống điện, già hóa nhanh chóng máy biến áp lò và gây rối loạn
các thiết bị tiêu thụ điện đấu nối vào điểm kết nối chung PCC (Point of Common
Connection), tổn thất điện năng trên lưới truyền tải và phân phối, gây sụt áp lưới, làm giảm
hiệu suất làm việc của lò, tăng tổn hao điện cực. Hiện tượng chập chờn điện áp còn gây ra
hiện tượng tâm lý không ổn định cho ảo giác của con người khi có sự thay đổi thông lượng
ánh sáng từ các bóng đèn theo sự thay đổi mang tính chu kỳ của dao động điện áp.
Trước khi thiết kế bộ bù thì bước đầu tiên phải đánh giá, dự đoán được các tác động
của tải EAF và các kết quả mong muốn sau khi đưa bộ bù vào hoạt động. Trong trường
hợp này mô phỏng tỏ ra là một công cụ rất hiệu quả. Nó cho phép xác định các thành phần
hài dòng điện, điện áp và “flicker” khi EAF hoạt động. Và sau khi lắp đặt thiết bị bù, tác
dụng cải thiện được thể hiện rõ qua các kết quả mô phỏng. Bên cạnh đó mô phỏng bằng
Matlab/Simulink còn dùng để lập trình cho bộ điều khiển trung tâm của SVC.
Các nội dung trong bài báo dựa trên mô phỏng EAF và SVC tiến hành trong môi
trường Matlab/Simulink.