1
Phần chung
1. Giíi thiÖu
Trong viÖc gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò kü thuËt hÖ thèng ®iÖn, c«ng nghÖ
b¸n dÉn c«ng suÊt øng dông m¹ch biÕn ®æi tÝn hiÖu sè, thyristor c«ng suÊt ... ®·
®em l¹i nh÷ng hiÖu qu¶ râ rÖt vÒ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt, dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, lµ
c¸c th«ng sè quan träng cña hÖ thèng ®iÖn. Trªn thÕ giíi, c«ng nghÖ truyÒn t¶i
®iÖn cao ¸p mét chiÒu (220kV-500kV) ®ang ®îc khai th¸c mét c¸ch hiÖu qu¶,
mang l¹i lîi Ých ph©n c«ng suÊt trªn c¸c tuyÕn truyÒn t¶i nhê chøc n¨ng
®iÒu khiÓn dßng c«ng suÊt mµ thèng truyÒn t¶i ®iÖn xoay chiÒu khã thùc hiÖn
®îc.
§èi víi hÖ th«ng ®iÖn lín, vai trß ®iÒu khiÓn nhanh, ®éc lËp cña hÖ
thèng mét chiÒu cho phÐp t¨ng cêng æn ®Þnh toµn thèng. §èi víi kÕt nèi
trao ®æi ®iÖn n¨ng ®iÖn mét chiÒu cho phÐp c¸ch ly thèng tèt nhÊt, tr¸nh c¸c
dao ®éng cña thèng nµy ¶nh hëng ®Õn vËn hµnh cña hÖ thèng kia. TruyÒn
t¶i mét chiÒu kÕt nèi thèng kh«ng lµm t¨ng dßng c«ng suÊt ng¾n m¹ch do
vËy gi¶m rñi ro sù cè, t¨ng cêng an toµn hÖ thèng.
HÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam ®ang ph¸t triÓn, trë thµnh mét thèng
nhiÒu kÕt nèi m¹nh, hµng lo¹t c¸c vÊn ®Ò kü thuËt trong hÖ thèng ®iÖn ®ang
xuÊt hiÖn. C¸c vÊn ®Ò thuËt nµy ®Òu cha ®îc b¸o, ph©n tÝch tÝnh to¸n
trªn c¸c nghiªn cøu ®¸nh gi¸ chi tiÕt. C«ng nghÖ truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p
mét chiÒu còng cha ®îc nghiªn cøu mét c¸ch ®Çy ®ñ.
2. Môc ®Ých nghiªn cøu
LuËn ¸n nghiªn cøu, ph©n tÝch ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ c«ng nghÖ truyÒn
t¶i mét chiÒu trong thèng ®iÖn ViÖt Nam ®îc thùc hiÖn víi c¸c môc ®Ých
nh sau:
Nghiªn cøu kÕt cÊu, chøc n¨ng nguyªn t¾c lµm viÖc cña c¸c phÇn
trong c«ng nghÖ truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
trong thèng ®iÖn ViÖt Nam ®¸nh gi¸ c¸c ph¬ng ¸n truyÒn i
®iÖn cao ¸p mét chiÒu trong chÕ ®é x¸c lËp vµ qu¸ ®é cña hÖ thèng
®iÖn.
pháng ph©n tÝch æn ®Þnh ®éng hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam i c¸c
2
ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu dùa trªn viÖc x©y dùng
phÇn mÒm ®iÒu khiÓn tr¹m chØnh lu/nghÞch lu cña thèng truyÒn
t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu.
So s¸nh ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ æn ®Þnh thèng cña c¸c ph¬ng ¸n
truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu trong hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam dùa
trªn kÕt qu¶ ®¹t ®îc.
tÝnh vèn ®Çu t ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu so s¸nh
víi ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn xoay chiÒu t¬ng ®¬ng.
3. Ph¹m vi nghiªn cøu
Ph¹m vi cña luËn ¸n bao gåm viÖc ph©n tÝch æn ®Þnh c¸c ph¬ng ¸n
truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu trong HT§ ViÖt nam trªn x©y dùng h×nh
®éng bé ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu.
Ph¹m vi nghiªn cøu kh«ng tËp trung vµo c¸c øng dông réng lín cña
truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu h¹ ¸p hoÆc trung ¸p nh cÊp ®iÖn cho giµn khoan dÇu
ngoµi kh¬i, ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn... Ph¹m vi cña luËn ¸n còng kh«ng bao
gåm c«ng nghÖ truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu nhiÒu nót.
Chương 1: Tổng quan về công nghệ
truyền tải điện cao áp một chiều
1.1. S¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
S¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu bao gåm: ®å ®¬n cùc, ®å
hai cùc vµ s¬ ®å nèi nguån trùc tiÕp. S¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu ®¬n
cùc: dông chñ yÕu trong c¸c thèng c¸p ®iÖn ¸p kh«ng cao (50kV,
70kV, 80kV), truyÒn t¶i c«ng suÊt kh«ng lín. S¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu
hai cùc: (cùc + vµ cùc -) nhthèng th«ng thêng ®ang ®îc sö dông réng r·i
bao gåm hai ®êng dÉn ®iÖn trªn kh«ng hoÆc c¸p ngÇm, truyÒn t¶i c«ng suÊt
lín, ®iÖn ¸p cao, ±220kV, ±500kV, trªn kho¶ng c¸ch lín. S¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn
mét chiÒu hai cùc ®ång nhÊt: bao gåm hai ®êng dÉn cïng cùc, thêng cùc
©m ®Ó gi¶m nhiÔu. ®å thÓ ¸p dông trong truyÒn t¶i tr¹m tËp trung, tøc
tr¹m chØnh lu vµ nghÞch lu ®îc x©y dùng t¹i cïng mét vÞ trÝ.
S¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu nèi nguån: lµ s¬ ®å truyÒn t¶i ®iÖn cao
3
¸p mét chiÒu nèi trùc tiÕp víi c¸c m¸y ph¸t thñy ®iÖn cã cét níc cao hoÆc c¸c
m¸y ph¸t tuèc bin khÝ vËn tèc lín (3000/3600 vßng/phót). thèng kh¶
n¨ng lµm viÖc hiÖu qu¶ trong c trêng hîp phô t¶i biÕn thiªn chÕ ®é m¸y
ph¸t thay ®æi.
1.2. C¸c phÇn tö c¬ b¶n trong hÖ thèng truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu
HÖ thèng truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu cao ¸p bao gåm c¸c phÇn c«ng
nghÖ c¬ b¶n lµ c¸c m¸y biÕn ¸p n©ng ®iÖn ¸p lªn ®iÖn ¸p truyÒn t¶i, bé biÕn ®æi
chØnh lu, nghÞch lu biÕn ®æi ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu ngîc l¹i,
c¸c thiÕt läc sãng hµi, thiÕt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ®êng d©y
truyÒn t¶i.
H×nh I-6: S¬ ®å cét ®êng d©y 1 m¹ch, 2 m¹ch xoay chiÒu vµ 2 m¹ch mét chiÒu
So s¸nh c¸c s¬ ®å ®êng d©y cao ¸p thÓ hiÖn trªn h×nh I-6. Trong ®ã
®å cét sè 1 s¬ ®å ®êng d©y xoay chiÒu 500kV 1 m¹ch. S¬ ®å cét thø 2 lµ s¬
®å ®êng d©y xoay chiÒu 500kV 2 m¹ch, s¬ ®å cét sè 3 ®å cét ®êng d©y
cao ¸p mét chiÒu ±500kV. Kh¶ n¨ng chuyªn t¶i c«ng suÊt cña s¬ ®å cét sè 2 vµ
sè 3 t¬ng ®¬ng nhau, sè m¹ch b»ng 2 d©y dÉn cã tiÕt diÖn t¬ng ®¬ng.
So s¸nh gi÷a s¬ ®å 2 ®å 3, d©y dÉn gi¶m ®i mét phÇn ba (6x4 so víi
2x4), chiÒu cao cét khèi lîng cét gi¶m ®i tõ mét nöa ®Õn hai phÇn ba.
4
C«ng nghÖ truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu thùc hiÖn ®îc nhê
chØnh lu nghÞch lu trong ®ã vai trß quyÕt ®Þnh lµ thyristor c«ng suÊt.
Thyristor bao gåm lo¹i thyristor th«ng thêng c¸c lo¹i thyristor thÕ míi
nh GTO hoÆc IGBT. GÇn ®©y c«ng nghÖ thyristor ®· ph¸t triÓn lo¹i thyristor
LTT cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng xung quang.
1.3. C¸c tham sè c¬ b¶n ®iÒu khiÓn chØnh lu, nghÞch lu
Trong c¸c s¬ ®å chØnh lu, nghÞch lu, c¸c tham sè ®iÒu khiÓn chÝnh lµ
gãc α ®iÒu khiÓn chØnh lu, gãc t¾t γ ®iÒu khiÓn nghÞch lu. Thêi gian trÔ
thyristor gäi gãc më, hiÖu lµ α. Gãc më do thèng ®iÒu khiÓn quyÕt
®Þnh. Gãc trïng dÉn µ ®Æc trng cho s¬ ®å m¹ch thyristor, phô thuéc vµo chÕ ®é
lµm viÖc cña m¹ch th«ng quan träng nhng kh«ng ph¶i tham ®iÒu
khiÓn. T¹i bé chØnh lu, tham sè ®iÒu khiÓn gãc më α ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn mét
chiÒu hay c«ng suÊt trªn hÖ thèng mét chiÒu. Ph¹m vi ®iÒu chØnh thùc α =
10
O
÷30
O
. T¹i nghÞch lu, tham ®iÒu khiÓn gãc t¾t γ kiÓm so¸t ®iÖn ¸p
trong ph¹m vi cho phÐp. Ph¹m vi ®iÒu chØnh thùc tÕ γ = 15
O
÷40
O
.
Chương 2: mô hình máy phát và các bộ điều khiển máy phát trong
tính toán phân tích QTQĐ HTĐ việt nam
2.1. C¬ së tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch QTQ§ hÖ thèng ®iÖn
QTQ§ nghiªn cøu æn ®Þnh ®éng thèng sau c¸c dao ®éng thÓ
hiÖn b»ng hÖ c¸c ph¬ng tr×nh: ph¬ng tr×nh vi ph©n chuyÓn ®éng quay
cña c¸c m¸y ph¸t, ph¬ng tr×nh m« t¶ QTQ§ ®iÖn tõ trong cuén d©y r«to vµ c¸c
ph¬ng tr×nh vi ph©n m« t¶ c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ®iÒu chØnh kÝch tõ, tù ®éng ®iÒu
chØnh tuabin m¸y ph¸t vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÒu chØnh trªn líi ®iÖn (FACT).
2.2. C¸c ph¬ng ph¸p nghiªn cøu æn ®Þnh ®éng hÖ thèng ®iÖn
Nghiªn cøu æn ®Þnh ®éng HT§ dùa trªn c¸c ph¬ng ph¸p bao gåm:
ph¬ng ph¸p ph©n tÝch hµm n¨ng lîng trùc tiÕp vµ ph¬ng ph¸p tÝch ph©n sè.
Ph¬ng ph¸p ph©n tÝch hµm n¨ng lîng trùc tiÕp dùa trªn c¸c tiªu
chuÈn thùc dông theo trêng ph¸i truyÒn thèng cña Lyapunov. Ph¬ng ph¸p
tÝch ph©n còng ®îc tiÕn hµnh trªn c¸c h×nh ®¬n gi¶n ho¸ HT§. Trong
qu¸ tr×nh nghiªn cøu, cã thÓ bá qua mét sè thµnh phÇn Ýt ¶nh hëng ®Õn kÕt qu¶
5
nhng cho phÐp ®¬n gi¶n ho¸ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, nh: b·o hoµ m¹ch trong
c¸c cuén d©y m¸y ph¸t vµ m¸y biÕn ¸p, thµnh phÇn chu kú trong dßng ®iÖn r«to
cña c¸c m¸y ph¸t, t¬ng ®¬ng ho¸ t¸c ®éng cña cuén c¶n b»ng thµnh phÇn
lÖ víi hÖ sè trît cña m¸y ph¸t.
2.3. nh hưởng của các bộ tự động điều chỉnh đến ổn định hệ thống điện
§èi víi æn ®Þnh hÖ thèng ®iÖn, møc ®é ¶nh hëng cña T§K thÓ hiÖn lµ
h»ng qu¸n tÝnh, thêi gian hay tèc ®é t¸c ®éng ®iÒu khiÓn ®Õn kÝch m¸y
ph¸t. Trong nghiªn cøu æn ®Þnh thèng, khi diÔn ra c¸c kÝch ®éng lín T§K Ýt
t¸c dông, tuy nhiªn bé tù ®éng ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p kÝch (AVR) ®i kÌm l¹i cã
t¸c dông ®¸ng kÓ. HiÖu qu¶ cña T§K phô thuéc vµo tèc ®é ®iÒu chØnh, ph¹m vi
®iÒu chØnh ®iÖn ¸p.
T¬ng nh thèng kÝch m¸y ph¸t, t¸c ®éng cña bé tù ®éng ®iÒu
chØnh c ®é m¸y ph¸t ¶nh hëng kh«ng m¹nh ®Õn æn ®Þnh ®éng thèng
®iÖn. ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é m¸y ph¸t t¸c ®éng ®Õn c«ng suÊt cña
tuabin. NÕu c¸c kh©u ®o lêng biÕn ®æi ®é lÖch tèc ®é quay tuabin ®îc
trang lo¹i tÝn hiÖu tèc ®é cao phï hîp, khuÕch ®¹i thñy lùc ®iÒu
khiÓn ®é më cöa h¬i t¸c ®éng tøc th×, ®iÒu chØnh tèc ®é m¸y ph¸t sÏ cã hiÖu qu¶
®¸ng kÓ trong giai ®o¹n sau cña QTQ§.
C¾t ng¾n m¹ch nhanh hay tù ®éng ®ãng lÆp l¹i c¸c sù cè tho¸ng qua
biÖn ph¸p ®Æc biÖt hiÖu qu¶ trong c¸c biÖn ph¸p t¨ng cêng æn ®Þnh ®éng
thèng ®iÖn. HiÖn nay c¸c m¸y c¾t víi thèng ®iÒu khiÓn b¶o cho phÐp
t¸ch phÇn khái thèng trong thêi gian 0,1 ®Õn 0,3s. M¸y c¾t
®éng ®ãng l¹i mét pha ®Æc biÖt hiÖu qu¶ trong c¶i thiÖn æn ®Þnh ®éng thèng
®iÖn. Tæng dÉn liªn kÕt c«ng suÊt ®iÖn kh¸c kh«ng trong thêi gian c¾t
ng¾n m¹ch 1 pha, diÖn tÝch gia tèc gi¶m ®i so víi c¾t c¶ 3 pha.
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu còng gi¶i ph¸p thÓ t¨ng æn ®Þnh ®éng
thèng. C¶m kh¸ng cña ®êng d©y truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu rÊt nhá, tèc ®é
®iÒu khiÓn c¸c th«ng thèng (®iÖn ¸p nót, tÇn sè, c«ng suÊt) rÊt nhanh
®Æc ®iÓm cña truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu. C¸c ®Æc ®iÓm nµy cã t¸c ®éng m¹nh
®Õn æn ®Þnh ®éng hÖ thèng ®iÖn.
2.4. §Æc ®iÓm hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam
§Õn cuèi 2004 hÖ thèng ®iÖn ViÖt nam cã tæng c«ng suÊt ®Æt lµ
10 445MW, c«ng suÊt kh¶ dông ®¹t 10 223MW. Trong ®ã thuéc EVN lµ
6
8 747MW, chiÕm 84% c¸c nguån ngoµi EVN 1 698MW, chiÕm 16%.
Trong giai ®o¹n 1995-2003, s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng n¨m 2003 t¨ng gÊp 2,8 lÇn n¨m
1995, tèc ®é t¨ng trung b×nh kho¶ng 13,7%. §Õn n¨m 2004, ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt
®¹t 46,84 tû KWh ®iÖn, t¨ng 13,5% so víi n¨m 2003. N¨m 2005, c«ng suÊt cùc
®¹i cña thèng ®iÖn vµo kho¶ng 9512MW, lîng ®iÖn n¨ng tiªu thô kho¶ng
53,5 KWh. C«ng suÊt cùc ®¹i cña thèng ®· t¨ng 2,6 lÇn tÝnh n¨m 1996
®Õn n¨m 2004, víi tèc ®é trung b×nh kho¶ng 12,8%.
2.5. Ch¬ng tr×nh m« pháng hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam
HiÖn nay trªn thÕ giíi cã nhiÒu ch¬ng tr×nh phÇn mÒm tÝnh to¸n ph©n
tÝch, nghiªn cøu hÖ thèng ®iÖn. Ch¬ng tr×nh pháng thèng ®iÖn PSS/E do
c«ng ty Power Technology cña Mü x©y dùng. Ch¬ng tr×nh cho phÐp m« pháng
chi tiÕt c¸c phÇn tö c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÖn, tÝnh to¸n ph©n bè c«ng suÊt, ph©n
tÝch sù cè vµ m« pháng æn ®Þnh thèng ®iÖn lín. §èi víi tÝnh to¸n m« pháng
æn ®Þnh HT§, liÖu, h×nh c¸c m¸y ph¸t, ®éng kÝch tõ, ®iÒu tèc ¶nh
hëng lín ®Õn bµi to¸n nghiªn cøu. Do ®ã dùa trªn c¸c liÖu ®îc x©y dùng
s¸t víi thùc tÕ HT§ ViÖt Nam, ch¬ng tr×nh PSS/E cho phÐp pháng gÇn
chÝnh x¸c nhÊt.
2.6. M« h×nh ®éng c¸c m¸y ph¸t trong HT§ ViÖt nam
LuËn ¸n dông c¸c h×nh pháng m¸y ph¸t trong tÝnh to¸n æn
®Þnh ®éng HT§ ViÖt Nam trªn c¬ së sè liÖu tÝnh to¸n hÖ thèng ®iÖn cña C«ng ty
T vÊn X©y dùng ®iÖn 1, ViÖn N¨ng lîng, Trung t©m §iÒu ®é HT§ Quèc gia,
Tæng c«ng ty §iÖn lùc ViÖt nam.
7
Chương 3: Mô hình động bộ điều khiển
Truyền tải điện cao áp một chiều
3.1. M« h×nh truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
Trong ph©n tÝch thèng ®iÖn, tr¹m biÕn ®æi mét chiÒu tr¹m chØnh
lu hoÆc nghÞch lu cã nguyªn t¾c t¬ng tù biÕn ®æi xoay chiÒu/mét chiÒu hoÆc
ngîc l¹i. Do ®ã viÖc pháng b»ng c¸c ph¬ng tr×nh hoÆc ph¬ng tr×nh
biÕn ®æi kh«ng kh¸c biÖt nÕu nh×n cïng tõ phÝa xoay chiÒu nh s¬ ®å h×nh III-3.
H×nh III-3: M« h×nh phÇn tö truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu
ph¬ng tr×nh pháng ph©n truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
nh sau:
U
a
= T.E
a
U
d
= U
0
d
cosα -
π
3
X
c
I
d
+ R
d
I
d
ad
UU
π
18
0
=
φ
π
cos....
18
daa
IKETP =
φ
π
sin....
18
daa
IKETQ =
o
d
d
UK
U
.
cos
=
φ
(III-7)
R
d
U
d
U
0
d
X
c
α,
U
a,
E
a
T
I
d
8
Trong ®ã: Ua: ®iÖn ¸p pha-®Êt; Ia: dßng ®iÖn xoay chiÒu; φ: gãc ch
gi÷a P vµ Q. Ea :®iÖn ¸p thanh c¸i m¸y ph¸t quy ®æi cña hÖ thèng; T: nÊc ®iÒu
chØnh m¸y biÕn ¸p ; Id: dßng ®iÖn mét chiÒu; φ: gãc lÖch ®iÖn ¸p. K: phô
thuéc vµo c¸c gãc më t¹i chØnh lu, gãc t¾t t¹i nghÞch lu vµ gãc trïng dÉn.
ph¬ng tr×nh kh«ng c©n b»ng c«ng suÊt nót trong HT§ ®îc viÕt
díi d¹ng c¸c ma trËn Jacobian nh sau:
=
∆Ρ
UJ
J
J
J
Q
D
B
C
A
δ
[
]
[ ]
[ ]
XJR =
(III-8)
Trong ®ã: P, Q lµ ®é lÖch c«ng suÊt t¸c dông vµ ph¶n kh¸ng t¹i c¸c
nót, J ma trËn Jacobian cña phÇn truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu, X lµ ma trËn
c¸c th«ng truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu trong HT§ bao gåm: dßng ®iÖn mét
chiÒu (Id), ®iÖn ¸p mét chiÒu (Ud), nÊc m¸y biÕn ¸p (T, trong C§XL), gãc
thyristor (gãc α). J
A
, J
B
, J
C
, J
D
, lµ c¸c ma trËn con cña ma trËn Jacobian.
j
i
jA
U
P
UJ
=
;
j
i
B
P
J
δ
=
;
j
i
j
C
U
Q
UJ
=
;
j
i
C
Q
J
δ
=
S¬ ®å khèi pháng thuËt to¸n ph©n tÝch HT§ phÇn mét chiÒu
trong chÕ ®é x¸c lËp ®îc trong h×nh III-4. Trªn s¬ ®å, sau khi gi¶ thiÕt
c¸c xÊp ®Çu, tÝnh to¸n gi¶i ph¬ng tr×nh kh«ng c©n b»ng c«ng suÊt cña
thèng ®iÖn. C¸c kÕt qu¶ gi¶i ph¬ng tr×nh c©n b»ng c«ng suÊt cña thèng
lµ ®iÖn ¸p (U) vµ gãc lÖch (δ) t¹i c¸c nót. §iÖn ¸p vµ gãc lÖch t¹i c¸c nót ®Çu vµ
cuèi cña phÇn tö truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu lµ c¸c th«ng sè ®Çu vµo tÝnh to¸n m«
pháng phÇn tö truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu.
ViÖc t¸ch hai ph¬ng tr×nh c©n b»ng c«ng suÊt do bíc thêi gian
tÝnh to¸n cña hÖ thèng xoay chiÒu lªn ®Õn 10ms trong khi bíc thêi gian tÝnh
to¸n cña phÇn tö mét chiÒu rÊt nhá (tõ 50 ®Õn 100µs).
9
H×nh III-4: S¬ ®å khèi tÝnh to¸n truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu trong C§XL
3.2. M« h×nh ®éng bé ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ®Æc trng b»ng ®iÒu khiÓn chÕ ®é lµm viÖc
t¹i chØnh lu nghÞch lu. Tuy nhiªn trong ch¬ng tr×nh tÝnh to¸n thèng
®iÖn PSS/E kh«ng cã bé ®iÒu khiÓn mét chiÒu. V× vËy, ®Ó thÓ tiÕn hµnh ph©n
tÝch tÝnh to¸n nghiªn cøu æn ®Þnh thèng ®iÖn phÇn truyÒn t¶i ®iÖn
cao ¸p mét chiÒu, cÇn thiÕt x©y dùng m« h×nh ®éng bé ®iÒu khiÓn mét chiÒu.
h×nh ®éng ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu s¬ ®å l«gic
c¸c tham sè ®iÒu khiÓn. C¸c tham sè ®iÒu khiÓn cña m« h×nh phÇn truyÒn t¶i
®iÖn mét chiÒu ®îc m« pháng lµ mét phÇn tö trong hÖ thèng ®iÖn.
10
S¬ ®å thuËt to¸n ®iÒu khiÓn cña bé ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i ®iÖn mét
chiÒu ®îc lËp trªn ®iÒu khiÓn CDC4 trong tµi liÖu truyÒn t¶i ®iÖn
mét chiÒu cña C«ng ty PTI (Mü), m« t¶ trong h×nh III-8.
T¸c dông chÝnh cña ®iÒu khiÓn tÝnh to¸n lÆp nhiÒu lÇn trong thêi
gian rÊt nhá x¸c ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc cña thèng ®iÖn mét chiÒu. ViÖc lùa
chän chÕ ®é lµm viÖc cã ¶nh hëng quyÕt ®Þnh tíi c«ng suÊt truyÒn t¶i ®iÖn mét
chiÒu. C«ng suÊt truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu so s¸nh, nÕu ®é lÖch c«ng
suÊt sau mçi bíc lÆp sai nhá chÊp nhËn ®îc, thèng héi tô. NghÜa
bé ®iÒu khiÓn ®· t¸c dông ®Õn qu¸ tr×nh æn ®Þnh sau sù cè trªn hÖ thèng.
Trong s¬ ®å thuËt to¸n c¸c tham sè tÝnh to¸n, ®Æt c¸c biÕn theo c¸c
th«ng sè biÕn thiªn cña c¸c ph¬ng tr×nh, c¸c phÇn tö ký hiÖu nh sau:
x1 = U
d1
:
§iÖn ¸p mét chiÒu t¹i tr¹m chØnh lu
x2 = U
d2
:
§iÖn ¸p mét chiÒu t¹i tr¹m nghÞch lu
x3 = I
d
:
Dßng mét chiÒu
x4
:
Rµng buéc ®iÖn ¸p mét chiÒu
v1 = U
set
:
§iÖn ¸p ®Æt lµ ®iÖn ¸p trªn thanh c¸i xoay chiÒu
v2 =
I
:
BiÕn ®éng dßng thay ®æi dßng trªn thanh c¸i xoay
chiÒu ®¸p øng yªu cÇu ®iÒu khiÓn c«ng suÊt hoÆc ®iÖn ¸p.
α
:
Gãc më thyristor, ®iÒu khiÓn dßng (c«ng suÊt) t¹i chØnh lu
γ
:
Gãc t¾t thyristor, ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p t¹i nghÞch lu
C¸c ph¬ng tr×nh m« pháng hÖ thèng mét chiÒu cã d¹ng:
1
11
cos
2
63
1
1
vx
T
x
vdc
+
+
=
α
π
312
2
3
x
X
xx
c
=
π
233
1
1
vx
T
x
idc
+
+
=
314
1
1
1
1
xR
T
x
T
x
d
idcvdc
+
+
+
=
max4min
UxU
Ma trËn Jacobian c¸c th«ng sè phÇn tö truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu vµ ma
11
trËn tham sè ®iÒu khiÓn cã d¹ng:
++
+
+
=
0
1
1
0
1
1
0
1
1
00
0
2
3
01
000
1
1
dc
idcvdc
idc
c
vdc
R
TT
T
X
T
J
π
®å logÝc ®îc lËp tr×nh dùa trªn c¸c ph¬ng tr×nh tÝnh to¸n biÕn
thiªn th«ng cña phÇn truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu. ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i
®iÖn mét chiÒu ®îc lËp tr×nh b»ng ng«n ng÷ FORTRAN hoÆc FLEX. File ®iÒu
khiÓn ®îc dÞch sang file ch¹y d¹ng *.dll. LÖnh t¬ng t¸c CONEC trong
ch¬ng tr×nh “t¶i” file ®iÒu khiÓn *.dll vµo bé nhí t¹m thêi cña PSS/E trong qu¸
tr×nh tÝnh to¸n æn ®Þnh ®éng.
Trªn thuyÕt, tèc ®é tÝnh to¸n, m« pháng ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i
®iÖn mét chiÒu yªu cÇu thÓ b»ng 100µs/bíc lÆp. Trong khi ®ã bíc ti
gian thùc hiÖn m« pháng æn ®Þnh 10ms/bíc lÆp. Víi chªnh lÖch bíc tÝnh
nh vËy, khèi lîng tÝnh to¸n rÊt lín. Khi ®ã, kÕt qu¶ tÝnh to¸n bao gåm
rÊt nhiÒu thµnh phÇn sãng hµi bËc cao. Thùc tÕ, nghiªn cøu vai trß æn ®Þnh cña
hÖ thèng ®iÖn mét chiÒu trong hÖ thèng kh«ng cÇn ®Õn c¸c kÕt qu¶ chi tiÕt
thµnh phÇn sãng hµi bËc cao. Do vËy cã thÓ ®¬n gi¶n hãa m« h×nh m« pháng bé
®iÒu khiÓn truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu, läai bá bít c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc
cao, t¨ng thêi gian bíc lÆp lªn ®Õn 0,2s. Ph¬ng ph¸p nµy ®îc thùc hiÖn phæ
biÕn trong qu¸ tr×nh m« pháng æn ®Þnh cña hÖ thèng ®iÖn mét chiÒu. Sai sè tÝnh
to¸n gi÷a c¸c th«ng ra/vµo cña truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu víi thèng
xoay chiÒu rÊt nhá, kh«ng ®¸ng kÓ. Trong ch¬ng tr×nh, thêi gian chuyÓn
m¹ch vµ thêi gian ®iÒu chØnh dßng vµ ®iÖn ¸p ®îc ®Æt b»ng 0,2s.
=
00
10
00
0cos
2
63
α
π
X
12
H×nh III-8: S¬ ®å thuËt to¸n cña bé ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu
P
d
P
d
P
d
=
NhËp U
d
, P
d
(I
d
)
R
c
, X
c
, α
min
, α
max
, γ
min
,γ
max
cña
hÖ thèng truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu
§iÖn ¸p phÝa xoay
chiÒu (Ut)
TÝnh to¸n dßng trªn
hÖ thèng mét chiÒu
I
d
=I
d
+I
P
d
=U
d
I
d
TÝnh to¸n c¸c th«ng
sè hÖ thèng truyÒn
t¶i ®iÖn mét chiÒu:
U
d1
, U
d2
, α, γ
Bé ®iÒu khiÓn chÕ
®é lµm viÖc
I
min
<I
d
’<I
max
U
min
<U
d
’<U
max
TÝnh to¸n:
P
d
’=U
d
’ I
d
KÕt qu¶: U
d1
, U
d2
,
α,
γ
sT
vd
+1
1
sT
id
+1
1
Kh©u kiÓm tra
P
d
> < P
d
P
d
= P
d
U
d
I
d
I
d
B¾t ®Çu
KÕt thóc
P
d
13
Chương 4: c định và đánh giá các phương án truyền tải điện cao
áp một chiều trong HTĐ Việt Nam
4.1. KÕ ho¹ch ph¸t triÓn vµ kÕt nèi HT§
KÕt nèi thèng ®iÖn víi c¸c níc l¸ng giÒng nh Lµo, Campuchia,
Trung Quèc tiÒm n¨ng ph¸t triÓn do ®iÖn n¨ng nhËp khÈu gi¸ thµnh c¹nh
tranh. Liªn kÕt hÖ thèng cã thÓ ®em l¹i c¸c t¸c ®éng tÝch cùc ®Õn hÖ thèng nh:
gi¶m c«ng suÊt ®Ønh cña HT§ ViÖt Nam do HT§ khu vùc kh¸c nhau vÒ giê cao
®iÓm, t¨ng ®é linh ho¹t trong vËn hµnh cña thèng do nguån t¨ng cêng
huy ®éng c«ng suÊt nÕu HT§ ViÖt Nam cã sù cè, gi¶m dù phßng hÖ thèng.
Ph¸t triÓn tiÒm n¨ng thuû ®iÖn lµ mét u tiªn cña ChÝnh Phñ Lµo nh»m
môc ®Ých ®¸p øng nhu cÇu tiªu thô ®iÖn trong níc xuÊt khÈu sang c¸c níc
trong khu vùc . ThÞ trêng xuÊt khÈu ®iÖn n¨ng ®îc híng sang Th¸i Lan
ViÖt Nam, trong ®ã xuÊt khÈu sang Th¸i Lan ®Õn n¨m 2006 kho¶ng
3000MW vµ sang ViÖt Nam íc tÝnh ®¹t 2000MW ®Õn n¨m 2010.
ViÖc liªn kÕt líi ®iÖn chuyªn t¶i gi÷a ViÖt Nam Campuchia thÓ
®îc triÓn khai theo hai giai ®o¹n: giai ®o¹n sau n¨m 2001 ®Õn n¨m 2010,
ViÖt Nam thÓ b¸n ®iÖn cho Campuchia giai ®o¹n sau n¨m 2010, khi
Campuchia x©y ng c¸c c«ng tr×nh thuû ®iÖn lín.
thèng ®iÖn V©n Nam (Trung Quèc) tiÒm n¨ng thuû ®iÖn cã thÓ
x©y dùng nhiÒu c«ng tr×nh thuû ®iÖn. TiÒm n¨ng thuû ®iÖn x¸c ®Þnh kho¶ng
103 130MW víi lîng ®iÖn n¨ng lªn ®Õn 400tû kWh. Trong khi nhu cÇu chØ
vµo kho¶ng 7 290MW (40.9 tû kWh).
4.2. X¸c ®Þnh c¸c ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn cao ¸p mét chiÒu
Trªn c¸c bíc lùa chän ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu
c¸c ®êng d©y truyÒn t¶i ®iÖn trong ho¹ch ph¸t triÓn HT§ ViÖt Nam, x¸c
®Þnh c¸c ®êng d©y 500kV díi ®©y lµm c¬ së nghiªn cøu:
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Nho Quan: Ph¬ng ¸n
truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Nho Quan thay thÕ ®êng d©y 500kV
S¬n La-Hoµ B×nh vµ 500kV S¬n La-Nho Quan. Ph¬ng ¸n tuyÕn kh«ng dõng l¹i
ë Hoµ B×nh mµ ®i th¼ng ®Õn Nho Quan, nh m« t¶ trªn h×nh IV-2.
14
H×nh IV-2: VÞ trÝ truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Nho Quan
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Sãc S¬n: Ph¬ng ¸n
truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Sãc S¬n thay thÕ 2 m¹ch ®êng d©y
500kV S¬n La-Sãc S¬n. Chän s¬ ®å truyÒn t¶i mét chiÒu ±500kV t¬ng ®¬ng
víi kh¶ n¨ng t¶i cña ®êng d©y xoay chiÒu 500kV hai m¹ch. trÝ ph¬ng ¸n
tuyÕn thÓ hiÖn trªn h×nh IV-3.
H×nh IV-3: VÞ trÝ truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Nho Quan
TruyÒn t¶i ®n mét chiÒu ±500kV, ±220kV kÕt nèi HT§ Lµo:
Ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu kÕt nèi thèng ®iÖn Lµo dùa trªn
c¸ch ly c¸c thèng ®iÖn, t¨ng cêng ®é tin cËy vËn hµnh còng nh t¹o ®iÒu
kiÖn thuËn lîi trong mua b¸n trao ®æi ®iÖn n¨ng. Ph¬ng ¸n kÕt nèi lùa chän
®iÓm kÕt nèi t¹i TÜnh víi 02 cÊp ®iÖn ¸p xem xÐt lµ: cÊp ®iÖn ¸p 220kV
15
cÊp ®iÖn ¸p 500kV.
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV kÕt nèi HT§ V©n Nam (Trung
Quèc): Ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu kÕt nèi thèng ®iÖn V©n nam,
Trung Quèc lùa chän ®iÓm kÕt nèi t¹i ViÖt Tr×. Lîng c«ng suÊt truyÒn t¶i
thÓ tõ 600MW ®Õn h¬n 1000MW do vËy lùa chän cÊp ®iÖn ¸p 500kV.
4.3. §¸nh gi¸ c¸c ph¬ng ¸n truyÒn t¶i mét chiÒu trong C§XL
C¸c gi¶ thiÕt trong tÝnh to¸n ph©n tÝch HT§ lµ: Thêi ®iÓm tÝnh to¸n lÊy
t¹i mïa kh«, thêi ®iÓm c«ng suÊt hÖ thèng lín nhÊt; Phô t¶i ®îc quy ®æi
phÝa thanh c¸i 220kV.
C¸c ®iÒu kiÖn sù cè cÇn ®îc kiÓm tra lµ c¸c sù cè bao gåm: sù cè t¸ch
mét phÇn khái thèng (01 m¸y biÕn ¸p, 01 m¹ch ®êng d©y), sù cè t¸ch
mét tæ m¸y trong nhµ m¸y khái hÖ thèng, sù cè ng¾n m¹ch 1 pha, 3 pha thanh
c¸i.
Trong tÝnh to¸n chÕ ®é x¸c lËp hÖ thèng, c«ng suÊt nguån c¸c nhµ m¸y
®iÖn vµ phô t¶i hÖ thèng kh«ng thay ®æi so víi trong ph¬ng ¸n c¬ së. §iÒu kiÖn
kiÓm tra lµ ®iÖn ¸p c¸c nót ®¶m b¶o trong giíi h¹n 0.95-1.05 ®iÖn ¸p ®Þnh møc,
c«ng suÊt truyÒn t¶i trªn c¸c ®êng d©y n»m trong giíi h¹n chuyªn t¶i.
KÕt qu¶ tÝnh to¸n ph¬ng ¸n : Trªn kÞch b¶n ph¸t triÓn
thèng cña EVN, tÝnh to¸n ph¬ng ¸n cho thÊy ®iÖn ¸p c¸c nót 220kV,
500kV n»m trong ph¹m vi cho phÐp. C«ng suÊt truyÒn t¶i trªn c¸c ®êng d©y
kh«ng vît qu¸ giíi h¹n t¶i. C¸c ®êng d©y 500kV mang t¶i kho¶ng 300MW
®Õn 400MW, riªng ®êng d©y S¬n La-Nho Quan mang t¶i kh¸ lín, b»ng
945MW.
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Nho Quan: §iÖn ¸p ®Æt
cña thèng truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu t¸c ®éng ®¸ng ®Õn ph©n c«ng
suÊt ph¶n kh¸ng trong hÖ thèng. §Ó ®¶m b¶o tr¹m chØnh lu (nót n La)
nghÞch lu (nót Nho Quan) lµm viÖc trong ph¹m vi ®iÖn ¸p cho phÐp, ph¶i
c«ng suÊt ph¶n kh¸ng t¹i nót 500kV Nho Quan. Lîng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng
bï b»ng 2x400 MVAR.
TruyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Sãc S¬n: Trong ph¬ng
¸n truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Sãc S¬n, ph©n c«ng suÊt trong
chÕ ®é x¸c lËp kh«ng biÕn ®éng nhiÒu so víi trong ph¬ng ¸n së. T¬ng
nh ph¬ng ¸n truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ±500kV S¬n La-Nho Quan nhu cÇu
16
c«ng suÊt ph¶n kh¸ng t¹i nót 500kV Sãc S¬n b»ng 2 x 375MVAR. TÝnh to¸n
chÕ ®é x¸c lËp cña ph¬ng ¸n cho kÕt qu¶ ph©n bè c«ng suÊt vµ ®iÖn ¸p c¸c nót
220kV, 500kV hÖ thèng ®iÖn tr×nh bµy trong phô lôc 4.
KÕt nèi hÖ thèng ®iÖn víi Lµo t¹i cÊp ®iÖn ¸p ±500kV: Trong
ph¬ng ¸n kÕt i hÖ thèng ®iÖn víi Lµo t¹i cÊp ®iÖn ¸p mét chiÒu ±500kV,
lîng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng bï i thanh c¸i 500kV TÜnh b»ng 2 x 310
MVAR. Víi lîng c«ng suÊt bï t¹i thanh c¸i 500kV Hµ TÜnh nµy, ph©n bè ®iÖn
¸p trªn thèng t h¬n víi ph¬ng ¸n ®Æc biÖt t¹i c¸c nót 220kV khu
vùc miÒn Trung: Hµ TÜnh, Vinh, Nghi S¬n.
KÕt nèi hÖ thèng ®iÖn víi Lµo t¹i cÊp ®iÖn ¸p ± 220kV: Trong
ph¬ng ¸n kÕt i thèng ®iÖn víi Lµo t¹i cÊp ®iÖn ¸p t chiÒu ±500kV,
lîng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng t¹i thanh c¸i 500kV TÜnh ng 2 x200
MVAR. T¬ng nh ph¬ng ¸n kÕt nèi thèng ®iÖn víi Lµo t¹i cÊp ®iÖn ¸p
t chiÒu ±500kV, truyÒn t¶i c«ng suÊt trong hÖ thèng trong hÖ thèng kh«ng
thay ®æi ®¸ng kÓ.
KÕt nèi hÖ thèng ®iÖn Trung Quèc cÊp ®iÖn ¸p ±500kV: §èi víi
ph¬ng ¸n kÕt nèi hÖ thèng ®iÖn Trung Quèc cÊp ®iÖn ¸p ±500kV, ph©n
c«ng suÊt, còng nh ph©n bè ®iÖn ¸p trong chÕ ®é x¸c lËp c¶i thiÖn ®¸ng kÓ. C¸c
®êng d©y 220kV ViÖt tr× ®i Sãc S¬n, Hoµ B×nh, S¬n La, Yªn B¸i gi¶m t¶i
m¹nh. C«ng suÊt trªn líi ®iÖn 220kV ®îc ph©n l¹i. Lîng c«ng suÊt t¹i
tr¹m ViÖt Tr× b»ng 2 x 325 MVAR.
4.4. §¸nh gi¸ c¸c ph¬ng ¸n truyÒn t¶i mét chiÒu trong chÕ ®é qu¸ ®é
C¸c th«ng sè vµ m« h×nh ®éng m¸y ph¸t, c¸c bé ®iÒu khiÓn tèc ®é m¸y
ph¸t, ®éng ®iÒu khiÓn kÝch c¸c h×nh ®éng ®iÒu khiÓn truyÒn t¶i
®iÖn mét chiÒu ®îc ®a vµo ch¬ng tr×nh PSS/E. Dùa trªn kÕt qu¶ tÝnh to¸n chÕ
®é x¸c lËp c¸c ph¬ng ¸n, tiÕn hµnh pháng æn ®Þnh thèng trong c¸c
trêng hîp sù cè thÓ g©y ra c¸c dao ®éng trong thèng. Yªu cÇu kiÓm tra
c¸c dao ®éng ®iÖn ¸p, gãc m¸y ph¸t t¾t dÇn, trë chÕ ®é ban ®Çu hoÆc gÇn
víi bao ®Çu. Dùa vµo khn¨ng h×nh hãa æn ®Þnh HT§ cña ch¬ng tr×nh
PSS/E, kho¶ng thêi gian thÓ ®¸nh gi¸ tÝnh æn ®Þnh cña thèng sau
b»ng kho¶ng 10s. Sau kho¶ng thêi gian nµy, sai sè cña qu¸ tr×nh to¸n cã thÓ dÉn
®Õn nh÷ng kÕt qu¶ kh«ng tin cËy. §iÓm kiÓm tra lµ ®iÓm nhËn c«ng suÊt, hay lµ
tr¹m nghÞch lu, cña hÖ thèng truyÒn t¶i mét chiÒu.