Nghiên cứu công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều Bắc Nam Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI ĐIỆN CAO ÁP MỘT CHIỀU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài

1.3. Giới hạn của luận văn

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều

1.6. Một số hệ thống truyền tải HVDC điển hình trên thế giới

1.6.1. Itaipu, hệ thống truyền tải HVDC lớn nhất trên thế giới

1.6.2. Hệ thống truyền tải HVDC Leyte-Luzon, Philipine

1.6.3. Hệ thống truyền tải HVDC Rihand – Delhi, India

1.6.4. Hệ thống liên kết HVDC “back to back” giữa Argentina và Brazil

1.6.5. Ưu -Nhược điểm của hệ thống truyền tải HVDC và ứng dụng. Nhược điểm

1.6.6. Một số ứng dụng phổ biến của hệ thống truyền tải HVDC

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU

2.1. Nguyên lý của hệ thống HVDC

2.2. Cấu tạo của hệ thống HVDC

2.2.1. Bộ biến đổi

2.2.2. Các bộ lọc xoay chiều

2.2.3. Các bộ lọc một chiều

2.2.4. Cuộn san dòng

2.2.5. Nguồn công suất phản kháng

2.2.6. Đường dây truyền tải của hệ thống HVDC

2.2.7. Hệ thống nối đất

2.2.8. Hệ thống điều khiển và bảo vệ

2.2.9. Một số sơ đồ truyền tải điện cao áp một chiều

2.2.9.1. Hệ thống truyền tải HVDC liên kết đơn cực (Monopolar link)

2.2.9.2. Hệ thống truyền tải HVDC lưỡng cực (Bipolar link)

2.2.9.3. Hệ thống truyền tải HVDC cùng cực tính (Hamopolar link)

2.2.9.4. Hệ thống truyền tải HVDC đối lưng (Back to Back)

2.2.9.5. Hệ thống truyền tải HVDC nhiều điểm đấu

2.2.9.6. Một số sơ đồ khác

2.2.10. Bộ biến đổi và sơ đồ thay thế tương đương

2.2.10.1. Bộ biến đổi

2.2.10.2. Đấu ghép các mạch bộ biến đổi với nhau

2.2.10.3. Sơ đồ thay thế tương đương

2.2.11. Điều khiển của bộ biến đổi

2.2.11.1. Nguyên lý phát xung điều khiển

2.2.11.2. Mô hình điều khiển của bộ biến đổi

2.2.11.3. Bù công suất phản kháng

2.2.11.4. Yêu cầu công suất phản kháng trong chế độ ổn định

2.2.12. Các nguồn công suất phản kháng

2.2.13. Vấn đề sóng hài

2.2.14. Hệ thống điều khiển

2.2.14.1. Chức năng của hệ thống điều khiển

2.2.14.2. Cơ sở điều khiển cho hệ thống HVDC hai cực

2.2.14.3. Phương pháp điều khiển cận biên dòng (Current margin control method)

2.2.15. Chế độ vận hành chỉnh lưu

2.2.16. Chế độ vận hành nghịch lưu

2.2.17. Phân cấp hệ thống điều khiển

2.2.18. Hệ thống bảo vệ của hệ thống HVDC

2.2.18.1. Bảo vệ chống quá dòng

2.2.18.2. Bảo vệ chống quá điện áp

2.2.19. Công suất truyền tải của bộ chỉnh lưu

2.2.20. So sánh truyền tải điện giữa đường dây truyền tải HVDC và HVAC

2.2.20.1. Công suất truyền tải

2.2.20.2. Tổn thất công suất

2.2.20.3. Vốn đầu tư xây dựng hệ thống

3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN CAO ÁP MỘT CHIỀU TUYẾN BẮC NAM VIỆT NAM

3.1. Đề xuất phương án truyền tải HVDC Bắc Nam Việt Nam

3.2. Lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp

3.3. Lựa chọn sơ đồ cho bộ biến đổi

3.4. Tính chọn các thông số cơ bản của đường dây tải điện

3.5. Tính chọn MBA cho bộ biến đổi

3.6. Tính chọn thristor cho bộ biến đổi

3.7. Tính chọn bộ lọc xoay chiều và một chiều

3.8. Tính toán lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng cho phía đường dây HVDC Bắc Nam Việt Nam

3.9. Tính toán sơ bộ

3.10. Trường hợp vận hành với điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (Sơn La) không đổi, điện áp xoay chiều phía nghịch lưu (Phú Lâm) thay đổi. Trường hợp vận hành với điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (Sơn La) thay đổi, điện áp xoay chiều nghịch lưu (Phú Lâm) không đổi

3.11. Bù công suất phản kháng cho đầu Phú Lâm và Sơn La xét đến điều chỉnh đầu phân áp

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU TUYẾN BẮC NAM VIỆT NAM

4.1. Mô phỏng thiết kế

4.2. Mô phỏng thiết kế đường dây

4.3. Mô phỏng thiết kế máy biến áp

4.4. Mô phỏng thiết kế Thyristor

4.5. Mô phỏng thiết kế bộ lọc

4.6. Mô phỏng bù công suất phản kháng cho đường dây HVDC

4.6.1. Trường hợp vận hành điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (Sơn La) thay đổi, điện áp xoay chiều nghịch lưu (Phú Lâm) không đổi

4.6.2. Lựa chọn dung lượng tụ bù cho đầu chỉnh lưu và nghịch lưu

5. CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều

Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều (HVDC) đã trở thành một phần thiết yếu trong hệ thống điện hiện đại. Với khả năng giảm tổn thất công suất và tối ưu hóa chi phí, HVDC mang lại nhiều lợi ích cho việc truyền tải điện năng qua khoảng cách xa. Hệ thống này cho phép truyền tải công suất lớn mà không gặp phải những vấn đề phức tạp như trong truyền tải điện xoay chiều (HVAC). Việc áp dụng công nghệ này tại Việt Nam là cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh miền Nam đang thiếu hụt điện năng. Theo nghiên cứu, miền Nam cần nhận khoảng 2000 MW từ miền Bắc và miền Trung để đáp ứng nhu cầu. Do đó, việc xây dựng đường dây truyền tải HVDC Bắc Nam là một giải pháp khả thi nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và nâng cao chất lượng điện năng.

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Nhu cầu điện năng tại miền Nam Việt Nam đang gia tăng, trong khi nguồn cung cấp từ các nhà máy điện trong khu vực không đủ đáp ứng. Việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn đảm bảo chất lượng điện năng cho các khách hàng. Hệ thống HVDC có khả năng truyền tải điện qua các địa hình phức tạp, từ đó giúp tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện.

1.2 Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là thiết kế và mô phỏng hệ thống truyền tải điện cao áp một chiều, bao gồm các thành phần như đường dây, máy biến áp, bộ biến đổi và bộ lọc. Các nhiệm vụ cụ thể bao gồm việc phân tích cấu trúc và điều khiển của hệ thống, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả truyền tải và giảm thiểu tổn thất công suất. Việc thực hiện nghiên cứu này sẽ góp phần vào việc phát triển bền vững hệ thống điện tại Việt Nam.

II. Cơ sở lý thuyết truyền tải điện một chiều

Hệ thống truyền tải điện một chiều (HVDC) hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi điện năng từ dạng xoay chiều sang một chiều và ngược lại. Các bộ biến đổi là thành phần quan trọng trong hệ thống này, giúp điều chỉnh điện áp và tần số. Việc sử dụng các linh kiện bán dẫn như Thyristor và IGBT đã nâng cao khả năng điều khiển và bảo vệ cho hệ thống. Hệ thống HVDC có nhiều ưu điểm như khả năng truyền tải công suất lớn, giảm thiểu tổn thất điện năng và khả năng kết nối giữa các lưới điện khác nhau. Các ứng dụng thực tế của HVDC đã được triển khai tại nhiều quốc gia, cho thấy tính khả thi và hiệu quả của công nghệ này.

2.1 Nguyên lý của hệ thống HVDC

Nguyên lý hoạt động của hệ thống HVDC dựa trên việc sử dụng các bộ biến đổi để chuyển đổi điện năng giữa hai dạng điện. Hệ thống này cho phép truyền tải điện năng qua khoảng cách xa mà không gặp phải các vấn đề như tổn thất điện năng lớn hay biến thiên điện áp. Việc sử dụng công nghệ này giúp tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả truyền tải, đặc biệt trong các điều kiện địa hình phức tạp.

2.2 Cấu tạo của hệ thống HVDC

Hệ thống HVDC bao gồm nhiều thành phần chính như bộ biến đổi, bộ lọc, cuộn san dòng và hệ thống điều khiển. Mỗi thành phần đều có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống. Bộ biến đổi giúp chuyển đổi điện năng giữa dạng xoay chiều và một chiều, trong khi bộ lọc giúp loại bỏ các sóng hài và đảm bảo chất lượng điện năng. Hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điều chỉnh hoạt động của toàn bộ hệ thống.

III. Đề xuất phương án xây dựng đường dây truyền tải điện cao áp một chiều tuyến Bắc Nam Việt Nam

Đề xuất xây dựng đường dây truyền tải điện cao áp một chiều Bắc Nam Việt Nam nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng tại miền Nam. Việc lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả truyền tải. Các thông số cơ bản của đường dây cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành. Đặc biệt, việc tính toán bù công suất phản kháng cũng cần được thực hiện để đảm bảo chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn thất trong hệ thống.

3.1 Đề xuất phương án truyền tải HVDC Bắc Nam Việt Nam

Phương án truyền tải HVDC Bắc Nam sẽ sử dụng công nghệ hiện đại để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành. Việc kết nối giữa các vùng miền sẽ giúp tối ưu hóa nguồn cung cấp điện và giảm thiểu tổn thất điện năng. Đề xuất này không chỉ đáp ứng nhu cầu điện năng mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững hệ thống điện tại Việt Nam.

3.2 Lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp

Lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp cho hệ thống HVDC Bắc Nam là rất quan trọng. Cần phải xem xét các yếu tố như khoảng cách truyền tải, công suất yêu cầu và điều kiện địa hình. Việc lựa chọn đúng sơ đồ sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả truyền tải và giảm thiểu tổn thất điện năng trong quá trình vận hành.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE về công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều Bắc Nam Việt Nam