Đang tải... (xem toàn văn)
Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của việc ứng dụng thiết bị bù có điều khiển svc trong hệ thống điện của khu gang thép thái nguyên
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA VIỆC ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CỦA KHU GANG THÉP THÁI NGUYÊN Ngành : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số :23.04.3898 VŨ THỊ THÙY NINH Thái nguyên 2008 MỤC LỤC MỤC LỤC Trang Các chữ viết tắt ký hiệu Mở đầu Chương I: Đặc điểm tiêu thụ điện lưới điện công nghiệp công suất lớn I.1: Đặc điểm tiêu thụ điện lưới điện công nghiệp công suất lớn I.2: Bù công suất phản kháng cho phụ tải lưới điện công nghiệp I.2.1 Hệ số công suất điều chỉnh I.2.1.1 Hệ số công suất I.2.1.2 Điều chỉnh hệ số công suất I.2.2: Điều chỉnh điện áp 11 I.2.2.1: Nguyên tắc điều chỉnh điện áp 11 I.2.2.2 Công thức gần cho việc điều chỉnh điện áp 14 I.2.2.3 Đặc tính gần cơng suất phản kháng 16 Chương II: Tổng quan công nghệ FACTS 28 II.1 Đặt vấn đề 28 II.2 Lợi ích sử dụng thiết bị FACTS 28 II.2.1 Các ưu điểm sử dụng thiết bị FACTS 28 II.2.2 Phân loại thiết bị FACTS 29 II.3 Một số thiết bị FACTS 30 II.3.1 Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor 30 (SVC) II.3.2 Thiết bị bù dọc điều khiển thyristor 32 (TCSC) II.3.3.Thiết bị bù ngang điều khiển thyristor (STATCOM) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC II.3.4 Thiết bị điều khiển góc pha thyristor 35 (TCPAR) II.3.5 Thiết bị điều khiển dịng cơng suất hợp 36 (UPFC) II.4 Khả áp dụng thiết bị FACTS Việt Nam 38 Chương III: Các thiết bị bù công suất phản kháng hoạt 40 động thiết bị bù ngang có điều khiển (SVC) 40 III.1: Các thiết bị bù công suất phản kháng III.1.1: Bù công suất phản kháng hệ thống điện 40 III.1.2: Các thiết bị bù điều khiển thyristor 43 III.2: Hoạt động thiết bị bù ngang có điều khiển SVC 48 III.2.1: Đặc tính điều chỉnh SVC III.2.2: Đặc tính làm việc SVC 48 57 III.3: Một số ảnh hưởng phụ SVC 59 Chương IV: Đánh giá hiệu sử dụng SVC khu gang 61 thép Thái Nguyên IV.1: Mở đầu IV.2: Căn thiết kế hệ thống SVC 61 62 IV.2.1: Các thông số trạm biến Gia Sàng trạm biến cấp điện Gang thép 63 IV.2.2: Các thơng số biến áp lị điện 63 IV.2.3: Trở kháng điện kháng hạn dòng mạch ngắn lò điện IV.2.4: Chỉ tiêu kỹ thuật cần đạt 64 64 IV.2.5: Hệ thống cấp điện Công ty Gang thép Thái Nguyên Việt Nam IV.3 Phân tích ảnh hưởng cụm lò điện hồ quang 67 71 tới chất lượng điện lưới điện cung cấp điện Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC IV.3.1: Ảnh hưởng chất lượng điện lưới 72 cấp điện Công ty Gang thép Thái Nguyên IV.3.2: Ảnh hưởng hệ thống cấp điện tương lai khơng có SVC chất lượng 77 điện lưới điện IV.4: Xác định phương án SVC 84 IV.5: Khả cải thiện chất lượng điện mạng điện hệ thống cung 84 cấp điện gang thép sau dã lắp thêm SVC IV.6: Đánh giá hiệu kinh tế sử dụng SVC khu gang thép Thái Nguyên 86 Kết luận chung 95 Tài liệu tham khảo 96 Phụ lục 97 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CĐXL Chế độ xác lập CSPK Công suất phản kháng CSTD Công suất tác dụng HTĐ Hệ thống điện HTCCĐ Hệ thống cung cấp điện FACTS Flexible AC Transmission Systems - Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt GTO Gate Turn - Off Thyristor - Khóa đóng mở MBA Máy biến áp STATCOM Static Synchronous Compensator - Thiết bị bù ngang điều khiển thyristor SVC Static Var Compensator - Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor TCPAR Thyristor Controlled Phase Angle Regulator - Thiết bị điều chỉnh góc lệch pha điện áp TCR Thyristor Controlled Reactor - kháng điện điều khiển thyristor TCSC Thyristor Controlled Series Compensator - Thiết bị bù dọc điều khiển thyristor TSR Thyristor Switched Reactor - Kháng điện đóng mở thyristor TSC Thyristor Switched Capacitor - Tụ điện đóng mở thyristor UPFC Unified Power Flow Control - Thiết bị điều khiển dịng cơng suất hợp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu lý chọn đề tài Trong chế độ vận hành bình thường HTĐ (vận hành trạng thái ổn định) việc sản xuất công suất tác dụng (CSTD) phải đáp ứng nhu cầu tiêu thụ (kể tổn thất), khơng tần số hệ thống bị thay đổi Cũng vậy, có gắn bó chặt chẽ điều kiện cân công suất phản kháng (CSPK) với điện áp nút hệ thống Công suất phản kháng khu vực q thừa có tượng điện áp (điện áp cao), ngược lại, thiếu CSPK điện áp bị sụt thấp Nói khác đi, cơng suất tác dụng, CSPK phải điều chỉnh đề giữ cân Việc điều chỉnh CSPK yêu cầu cần thiết nhằm giảm nhỏ tổn thất điện đảm bảo ổn định hệ thống Tuy nhiên có khác điều chỉnh CSTD điều chỉnh CSPK Tần số hệ thống đảm bảo việc điều chỉnh CSTD máy phát điện (miễn giữ cân tổng công suất phát công suất tiêu thụ) Trong đó, điện áp nút hệ thống khơng nhau, chúng phụ thuộc điều kiện cân CSPK theo khu vực Như nguồn CSPK cần lắp đặt phân bố điều chỉnh theo khu vực Điều giải thích sao, ngồi máy phát điện cần phải có số lượng lớn thiết bị sản xuất tiêu thụ công suất phản kháng: Máy bù đồng bộ, tụ điện, kháng điện Chúng lắp đặt điều chỉnh nhiều vị trí lưới truyền tải phân phối điện (gọi thiết bị bù CSPK) Trước đây, việc điều chỉnh CSPK thiết bị bù thường thực đơn giản: Thay đổi nấc (nhờ đóng cắt máy cắt khí) thay đổi kích từ (trong máy bù đồng bộ) Chúng cho phép điều chỉnh thô theo tốc độ chậm Kỹ thuật thyristor công suất lớn mở khả mới, việc đời ứng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU dụng thiết bị bù tĩnh điều chỉnh nhanh công suất lớn - SVC (Static Var Compensator), TCSC (Thyristor Controled Serie Capacitor) giải yêu cầu mà thiết bị bù cổ điển chưa đáp ứng được, tự động điều chỉnh điện áp nút, giảm dao động công suất nâng cao ổn định hệ thống Việc ứng dụng thiết bị bù CSPK chất lượng cao điều khiển thyristor trở thành nhu cầu cấp thiết nhằm nâng cao tính ổn định hiệu sử dụng hệ thống cung cấp điện (HTCCĐ) nói chung phụ tải có cơng suất phản kháng thay đổi nhanh lò nung hồ quang điện Với ý nghĩa trên, mục đích đề tài luận văn xác định là: + Nghiên cứu tìm hiểu đặc điểm, tính hoạt động, chế độ làm việc mơ hình tính tốn thiết bị tự động điều chỉnh linh hoạt (FACTS) đặc biệt thiết bị bù điều chỉnh nhanh (SVC) HTCCĐ + Nghiên cứu, đánh giá, xác định hiệu kinh tế - kỹ thuật SVC lắp đặt vào HTCCĐ khu Gang thép Thái Nguyên Nội dung luận văn Với mục tiêu nêu trên, luận văn trình bày bốn chương: Chương I : Đặc điểm tiêu thụ điện hệ thống điện công suất lớn lý thuyết bù công suất phản kháng Chương II: Tổng quan công nghệ FACTS Chương III: Các thiết bị bù công suất phản kháng hoạt động thiết bị bù ngang có điều khiển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Chương IV: Đánh giá hiệu sử dụng SVC khu Gang thép Thái Nguyên Đối tượng phạm vi nghi ên cứu Hiệu việc ứng dụng thiết bị bù tới lưới điện khu Gang thép Thái Nguyên Phương pháp nghiên cứu Để thực nhiệm vụ nghiên cứu sử dụng phối hợp nhóm phương pháp: Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo tư liệu kỹ thuật để phân tích, tổng hợp vấn đề có liên quan tới đề tài Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn xí nghiệp Năng lượng: Điều tra, khảo sát, lắp đặt kỹ thuật, để củng cố thêm độ tin cậy, xác kết nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Các kết nghiên cứu luận văn nhằm tìm hiểu sâu công nghệ FACTS, đặc biệt ý công nghệ SVC mơ hình hố thiết bị FACTS phương trình tính tốn chế độ xác lập (CĐXL) HTCCĐ Đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng chế độ làm việc lò hồ quang hệ thống cung cấp điện như: Dao động điện áp, méo hình sin, ảnh hưởng sóng, sung kích vô công, tác hại thứ tự nghịch (âm) Từ để ứng dụng SVC phụ tải khu gang thép Thái Nguyên để giảm thiếu tác động nêu nghiên cứu tính tốn hiệu kinh tế SVC hệ thống điện khu gang thép Thái Nguyên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo cô giáo môn Hệ thống điện Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Trường đại học Bách khoa Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian thực luận văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với Thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Hiến, người quan tâm, tận tình hướng dẫn giúp tác giả xây dựng hồn thành luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG I: ĐẶC ĐIỂM TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA LƢỚI ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CÔNG SUẤT LỚN CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CÔNG SUẤT LỚN I.1: Đặc điểm tiêu thụ điện lưới điện công nghiệp công suất lớn Điện dạng lƣợng chủ yếu xí nghiệp cơng nghiệp, nơi tiêu thụ khoảng 50 sản lƣợng điện nƣớc Vì vậy, việc cung cấp sử dụng điện hợp lý lĩnh vực có ý nghĩa to lớn phát triển kinh tế quốc dân Các xí nghiệp cơng nghiệp có đặc điểm chung có phụ tải điện lớn; yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao; thiết bị dùng điện đƣợc tập trung với mật độ cao, làm việc với tải gần định mức, dùng điện áp xoay chiều điện áp chiều, tần số công nghiệp (50Hz); làm việc liên tục suốt năm phụ thuộc vào tính chất mùa vụ Tuy vậy, q trình cơng nghệ xí nghiệp khác nên đặc điểm tiêu thụ điện hệ thống cung cấp điện chúng mang nhiều đặc điểm riêng biệt khác Trong phần lớn phụ tải điện công nghiệp lị nung hồ quang điện loại phụ tải tiêu thụ điện lớn nhất, trình vận hành thƣờng kéo theo dao động điện áp dao động công suất lớn Để sử dụng điện có hiệu lị hồ quang luyện thép vấn đề phải đƣợc giải cách tổng thể đồng bộ, đặc biệt cần phải qu an tâm đến vấn đề ổn định điện áp, hiệu chỉnh hệ số công suất lọc sóng điều hồ Ổn định điện áp cải thiện đáng kể chế độ vận hành lò luyện, làm gia tăng công suất cực đại dẫn đến tăng suất sản phẩm Ngồi ra, trƣờng hợp lị hồ quang ngắn cho phép lò làm việc với mức công suất cực đại, nhƣng giảm thiểu đƣợc mức độ khó nóng chảy vỏ bọc bên ngồi phôi thép, giúp hạn chế “chớp nháy” điện áp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Chương IV: Đánh giá hiệu sử dụng SVC khu Gang thép Thái Nguyên Đối tượng phạm vi nghi ên cứu Hiệu việc ứng dụng thiết bị bù tới lưới điện khu Gang thép Thái Nguyên Phương pháp nghiên... để ứng dụng SVC phụ tải khu gang thép Thái Nguyên để giảm thiếu tác động nêu nghiên cứu tính tốn hiệu kinh tế SVC hệ thống điện khu gang thép Thái Nguyên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái. .. III.1: Các thiết bị bù công suất phản kháng III.1.1: Bù công suất phản kháng hệ thống điện 40 III.1.2: Các thiết bị bù điều khiển thyristor 43 III.2: Hoạt động thiết bị bù ngang có điều khiển SVC 48
