Bài giảng Thiết bị bù

TẠI SAO PHẢI BÙ CSPK?  2. Tại sao phải bù công suất phản kháng? Công suất phản kháng Q không sinh công , nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật: Về kinh tế Về kỹ thuật Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó . 3 . MỤC ĐÍCH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG . 3 . Mục đích bù công suất phản kháng : Đảm bảo đạt hệ số công suất theo yêu cầu. Nâng cao hệ số công suất của lưới điện. Nâng cao chất lượng điện năng lưới điện Giảm tổn hao công suất trong dây dẫn và MBA. Giảm tổn hao điện áp, nâng cao điện áp tại nút. Giảm công suất biểu kiến, giảm công suất phản kháng trong lưới. Giảm đầu tư ban đầu cho MBA và dây dẫn do giảm dòng điện. 4 . THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG. 4. Thiết bị bù công suất phản kháng . Tụ bù - thường sử dụng cho lưới điện hạ thế và trung thế, cao thế với dung lượng vừa và nhỏ. 4 . THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG. Máy bù đồng bộ - động cơ điện đồng bộ ở chế độ quá độ kích từ phát ra Q cho lưới điện hạ thế và trung thế với dung l ư ợng Q bù lớn. II. GIỚI THIỆU STATCOMCẤU TRÚC-NGUYÊN LÝ VÀ CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA STATCOM  1. Giới thiệu về STATCOM :  - STATCOM ( Bộ bù đồng bộ tĩnh : Static Synchronous Compensator)  Hình 3.2. Sơ đồ cấu trúc của STATCOM  - Chức năng của STATCOM: Tăng khả năng truyền tải công suất. Giảm thiểu tổn thất đ ườn g dây. Bù công suất phản kháng. Ngăn chặn chập chờn của lưới điện . Điều chỉnh điện áp. Cân bằng điện áp ba pha. Nâng cao ổn định quá độ. Giảm dao động công suất.  1.GIỚI THIỆU VỀ STATCOM  2. Cấu trúc :  Cấu trúc cơ bản đ ượ c thể hiện trong hình dưới bao gồm: một bộ biến đổi nguồn điện áp ba pha (VSC) đ ượ c nối về phía thứ cấp của máy biến áp ghép; nguồn điện áp DC . 2.CẤU TRÚC STATCOM Hình 3.3. Sơ đồ STATCOM 3. Nguyên lý hoạt động của STATCOM: - Việc thay đổi CSPK đ ư ợc thực hiện bằng bộ V SC nối bên thứ cấp của máy biến áp. V SC sử dụng các linh kiện điện tử công suất (GTO, IGBT hoặc IGCT) để điều chế điện áp xoay chiều ba pha V 2 từ nguồn một chiều. Nguồn một chiều này đ ư ợc lấy từ tụ điện . 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM Nếu V 2 = V 1 ,I q =0 Nếu V 2 < V 1 , I q mang tính cảm Nếu V 2 > V 1 , I q mang tính dung 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM Nguyên lý bù của bộ bù tích cực V 1 và θ 1 : Điện áp lưới cần điều chỉnh và góc lệch pha. V 2 và θ 2 : Điện áp tạo ra bởi VSC và góc lệch pha. X L : Điện kháng kết nối giữa lưới và bộ bù. δ : Góc lệch pha giữa điện áp lưới và điện áp bộ bù. 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM - Trong chế độ hoạt động chỉ bù CSPK thì δ = 0 do đó từ (2.1) ta có:  P = 0 ; Q= - TH1: Khi V 1 = V 2 thì Q = 0 bộ bù không phát ra hay hấp thụ CSPK. - TH2: Khi V 1 > V 2 thì Q > 0 tồn tại thành phần điện áp V 12 tương ứng dòng cảm kháng IL chậm sau V 1 , V 2 một góc 90 , lưới sẽ truyền CSPK vào bộ bù (STATCOM hấp thụ CSPK).   (2.2) - TH3: Khi V 1 < V 2 thì Q < 0 tồn tại thành phần điện áp V 12 tương ứng dòng điện dung I C vượt trước V 1 , V 2 một góc bằng 90,bộ bù phát CSPK lên lưới điện. 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM Bộ Chuyển đổi nguồn điện áp(VSC:Voltage Source Converter ) C ấu trúc liên kết của VSC ba pha hai cấp truyền thống sử dụng thiết bị chuyển mạch IGBT được minh họa trong hình . 4.BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN ÁP(VSC:VOLTAGE SOURCE CONVERTER ) Mục đích chính của VSC là để tạo ra một điện áp AC từ điện áp DC, đó được gọi là một bộ biến đổi DC-AC. Nó có thể tạo ra một điện áp AC cân đối với một cường độ và tần số mong muốn 4.BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN ÁP(VSC:VOLTAGE SOURCE CONVERTER ) - VSC chuyển đổi chiến lược hiện nay nhằm mục đích ứng dụng các tiện ích điện, hai công nghệ VSC có thể dùng:  VSC dùng nghịch lưu sóng vuông  VSC dùng nghịch lưu PWM  Từ đó sản xuất một tín hiệu sóng vuông, phục vụ mục đích kiểm soát đóng-ngắt của các van riêng lẻ chuyển tín hiệu đến các IGBT của VSC. 4.BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN ÁP(VSC:VOLTAGE SOURCE CONVERTER ) 5.HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN STATCOM Sơ đồ đơn tuyến và sơ đồ khối hệ thống điều khiển  * Hệ thống điều khiển bao gồm :  - Một vòng khóa pha (PLL) - Một vòng lặp điều chỉnh bên ngoài bao gồm một bộ điều chỉnh điện áp AC và bộ điều chỉnh điện áp DC. + Các đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp AC  5.HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN STATCOM + Các đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp DC => Một vòng lặp điều chỉnh dòng điện bao gồm các bộ điều chỉnh dòng điện. Điều chỉnh dòng điện điều khiển độ lớn và pha của điện áp được tạo ra bởi bộ chuyển đổi PWM (V2d V2q) từ những dòng điện quy chiếu Idref và Iqref . 1.Mô hình mô phỏng: III. MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT 2. NHẬN XÉT 2.Kết quả và nhận xét: *Theo như hình ta thấy: +(0 - 0.2) biểu thị lúc hệ thống ổn định không có dòng công suất phản kháng trao đổi giữa hệ thống và STATCOM(trường hợp 1 trong nguyên lí hoạt động). +(0.2 - 0.4) tương ứng lúc điện áp hệ thống giảm, dòng công suất phản kháng được bơm vào hệ thống (tương ứng trường hợp 3 bộ bù phát CSPK trong nguyên lí hoạt động).  +(0.4 - 0.6) tương ứng lúc điện áp hệ thống cao hơn định mức, dòng công suất phản kháng chạy từ hệ thống vào STATCOM.(tương ứng trường hợp 2 trong nguyên lí hoạt động). 2. NHẬN XÉT => Theo đồ thị ta nhận thấy rằng điện áp hệ thống Vm luôn được điều chỉnh để bám theo điện áp tham chiếu được cài đặt sẵn trong STATCOM Vref, qua đó cho ta thấy nhờ có STATCOM mà điện áp tại nơi đặt STATCOM luôn được ổn định ở điện áp nhất định. Từ đó,mô phỏng này tương đương với hiện tượng sụt-tăng điện áp trên Hệ Thống và statcom đã tiến hành đáp ứng động để giải quyết hiện tượng trên . 2. NHẬN XÉT 1. So sánh hệ thống statcom và svc: IV. KẾT LUẬN STATCOM SVC Đáp ứng nhanh hơn Chậm hơn Giá thành cao Giá thành thấp Đặc tính tốt hơn Không tốt bằng STATCOM Kích thước nhỏ Kích thước lớn Điều khiển điện áp nguồn Điều khiển bằng điện kháng IV. KẾT LUẬN 2 . Hệ thống STATCOM có các ưu điểm sau : a.Điều chỉnh công suất phản kháng nhanh b. Khắc phục nhấp nháy điện áp c. Ngăn ngừa sụt áp hiệu quả d. Bù công suất phản kháng và tăng cường sự ổn định của nguồn cung cấp. e. Ngăn chặn sóng hài và có thể bù một phần sóng hài . 3. NHƯỢC ĐIỂM 2. Nhược điểm : Chi phí lắp đặt cao. Đội ngũ vận hành có trình độ cao.