Download luận văn nghiên cứu khoa học với đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện một chiều tại Việt Nam, cho các bạn tham khảo

1. Bé C«ng th−¬ng
tËp ®oµn ®iÖn lùc ViÖt Nam
ViÖn n¨ng l−îng
Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ
M· sè: I-150
7174
17/3/2009
Hµ néi - 12/2008
Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Mạnh Cường
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRUYỀN
TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU TẠI VIỆT NAM

2. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 1

3. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 2

4. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 3
Mục lục
Mở đầu...............................................................................................................6
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT
CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU..............................................................................7
1.1. Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện.....................................7
1.2. Các thành tựu mới đạt được của công nghệ truyền tải điện............10
1.3. Các yêu cầu kỹ thuật chính của tryền tải điện siêu cao áp một chiều.
.........................................................................................................13
1.3.1. Thành phần cơ bản ....................................................................13
1.3.2. Trạm chuyển đổi .......................................................................16
1.3.3. Các kiểu truyền tải điện cao áp 1 chiều ....................................18
1.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền tải điện 1 chiều.......21
1.3.5. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền tải điện cao áp 1 chiều....24
1.3.6. Một số hệ thống truyền tải điện cao áp 1 chiều trên thế giới....25
CHƯƠNG II. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí đầu tư hệ thống truyền tải
điện. ................................................................................................30
2.1. + Ảnh hưởng của công suất và khoảng cách truyền tải. .................30
2.2. + Ảnh hưởng của các yếu tố khác ...................................................34
CHƯƠNG III. Khảo sát sự biến thiên của chi phí đầu tư khi các yếu tố đầu
vào thay đổi. ..............................................................................................39
3.1. Xác định các thành phần của chi phí đầu tư....................................39
3.1.1. Phương pháp chung để đánh giá dự án đầu tư:.........................39
3.1.2. Lựa chọn phương pháp so sánh kinh tế dự án đầu tư cho đề án
nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện 1 chiều ở Việt Nam ......41
3.2. Tính toán chi phí trong trường hợp yếu tố đầu vào thay đổi...........42
CHƯƠNG IV. Ứng dụng trong các trường hợp cụ thể tại Việt Nam...........43
4.1. Các giả thiết đưa vào tính toán:.......................................................43
4.1.1. Các giả thiết về mặt kỹ thuật.....................................................43
4.1.2. Các giả thiết về mặt kinh tế.......................................................44
4.2. Tính toán chi phí hiện tại hóa khi các yếu tố đầu vào thay đổi.......46
4.2.1. Mô phỏng hệ thống điện trong PSS/E.......................................46
4.2.2. Khoảng cách truyền tải 270 km ................................................49
4.2.3. Khoảng cách truyền tải 450 km ................................................58
4.3. Những dự án truyền tải 1 chiều tiềm năng ......................................63

5. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 4
4.3.1. Truyền tải điện khu vực Nam Trung bộ - Đông Nam Bộ:........63
4.3.2. Truyền tải điện liên kết Việt Nam – Trung Quốc:....................64
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN............................................................................66
CHƯƠNG VI. PHỤ LỤC.............................................................................67
6.1. Mô phỏng các hệ thống điện đơn giản: ...........................................68
6.2. Vốn đầu tư và chi phí hiện tại hóa cho các dự án truyền tải điện:.82

6. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 5
Danh mục hình vẽ:
Hình : 1: Ký hiệu các Valve và cầu chỉnh lưu.......................................................... 14
Hình : 2: Cấu hình cơ bản mạch chuyển đổi gồm nhóm van 6 xung nối với MBA
đấu Yo/Y................................................................................................................... 14
Hình : 3: Cấu hình chỉnh lưu 12 xung, sử dụng 2 MBA đấu Yo/Y và Yo/D........... 15
Hình : 4: Thành phần của một Thyristor Module..................................................... 16
Hình : 5: Cấu hình cơ bản trạm chuyển đổi AC - DC.............................................. 16
Hình : 6 : Cấu hình đơn cực, sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung ................................... 18
Hình : 7: Cấu hình lưỡng cực, sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung. ................................ 19
Hình : 8 : Các kiểu đấu nối hệ thống truyền tải điện 1 chiều.................................. 21
Hình : 9: hình dạng sóng điện áp và dòng điện trong quá trình chuyển đổi ........... 21
Hình : 10: Bản đồ vị trí tuyến HVDC +/- 600kV Itaipu - Sao Paulo...................... 26
Hình : 11: Bản đồ vị trí tuyến HVDC 350kV Leyte - Luzon, Philipines................. 27
Hình : 12: Bản đồ vị trí tuyến HVDC +/- 500kV Riland - Delhi, Ấn Độ ................ 28
Hình : 13: Bản đồ vị trí một số dự án HVDC trên thế giới ...................................... 29
Hình : 14: Tổn thất vầng quang theo độ cao và tổn thất truyền tải theo chiều dài... 32
Hình : 15: Chi phí đầu tư khi P = 3500 MW............................................................ 33
Hình : 16: Chi phí đầu tư khi P = 10.000 MW......................................................... 33
Hình : 17: Chiều dài cách điện ở các cấp điện áp khác nhau (Nguồn ABB) ........... 35
Hình : 18: Mức tăng tương đối về yêu cầu cách điện ở cao độ khác nhau .............. 36
Hình : 19: Tải trọng dây dẫn cho EHVAC và HVDC.............................................. 36
Hình : 20: số mạch yêu cầu khi truyền tải 6000 MW bằng HVDC và HVAC ....... 37
Hình : 21: Thiết kế cột EHVAC Hình : 22: Thiết kế cột HVDC ................ 38
Hình : 23: Bản đồ vị trí các nhà máy điện khu vực Nam trung bộ........................... 50
Hình : 24: Sơ đồ khối hệ thống truyền tải ................................................................ 51
Hình : 25: Đồ thị biểu diễn tổn thất theo công suất truyền tải khi L = 270km ........ 53
Hình : 26: Đồ thị biểu diễn tổn Vốn đầu tư theo công suất truyền tải khi L = 270km
.................................................................................................................................. 54
Hình : 27: Đồ thị biểu chi phí hiện tại hóa theo công suất truyền tải khi L = 270km
.................................................................................................................................. 55
Hình : 28: Suất đầu tư cho TBA 765/500kV giảm = 25.000 USD/MW................. 56
Hình : 29: Suất đầu tư cho TBA 765/500kV giảm := 20.000 USD/MW................. 56
Hình : 30: Suất đầu tư cho đường dây 765kV giảm = 1.0 triệu USD/km................ 57
Hình : 31: Suất đầu tư cho đường dây 765kV giảm = 1.0 triệu USD/km đồng thời
suất đầu tư cho TBA 765/500kV giảm = 25.000 USD/MW.................................... 57
Hình : 32: Bản đồ vị trí tuyến truyền tải liên kết Việt Nam - Trung Quốc .............. 59
Hình : 33: Đồ thị biểu diễn vốn đầu tư theo công suất truyền tải khi L = 450km ... 61
Hình : 34: Đồ thị biểu diễn chi phí hiện tại hóa theo công suất truyền tải khi L =
450km....................................................................................................................... 62
Hình : 35: Suất đầu tư cho trạm chuyển đổi AC-DC, DC-AC giảm = 75 USD/kW 63

7. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 6
Mở đầu
Hệ thống điện Việt Nam 12 năm gần đây (1995-2007) có sự phát triển mạnh
với tốc độ tăng trưởng trung bình 14,8%/năm, điện thương phẩm năm 2007 đạt 58
tỷ kWh, gấp hơn năm lần năm 1995, công suất max tăng hơn 4 lần, năm 2007 đạt
hơn 11000 MW. Theo xu hướng trên, để đáp ứng nhu cầu công suất và điện năng
cho 20 năm tới, dự kiến cần xây dựng khối lượng rất lớn nguồn, lưới điện trên cả 3
miền Bắc – Trung Nam, ngoài ra còn phải nhập khẩu điện từ nước ngoài như Lào,
Trung Quốc.
Cũng giống như nhiều nước đang phát triển khác, quá trình phát triển kinh tế
của Việt Nam sẽ hình thành những khu vực phụ tải tập trung, là trung tâm kinh tế
vùng như khu vực Hà Nội và T.P. Hồ Chính Minh. Về lý thuyết, cần xây dựng các
nguồn điện ngay gần những trung tâm phụ tải này nhằm tránh chi phí truyền tải cao
và phân bố tối ưu nguồn điện. Tuy nhiên, với những rào cản kỹ thuật, môi trường…
không cho phép xây dựng nhà máy điện ở đó mà phải di chuyển ra các vùng cách xa
hàng trăm km. Từ đó phát sinh vấn đề về lựa chọn hình thức và cấp điện áp truyền
tải để vừa đảm bảo an toàn, tin cậy, vừa đem lại lợi ích kinh tế tốt nhất.
Xây dựng hệ thống điện liên kết đa quốc gia cũng trở thành xu hương chung
trên thế giới nhằm khai thác tối ưu nguồn năng lượng có giá thành thấp như thủy
điện. Sử dụng hệ thống truyền tải siêu cao áp 1 chiều sẽ giúp cho việc trao đổi điện
năng giữa các hệ thống điện không đồng bộ nhưng chi phí thường cao hơn nhiều so
với truyền tải bằng hệ thống xoay chiều.
Đề tài “nghiên cứu khả năng ứng dụng truyền tải điện 1 chiều ở Việt Nam” sẽ
bước đầu đánh giá các hình thức truyền tải AC500kV, AC765kV và DC+/-500kV
ứng với các mức công suất khác nhau ở 2 vùng tiềm năng: truyền tải 270km từ
Nam Trung Bộ về khu vực TP. Hồ Chí Minh và 450km từ Honghe (Vân Nam –
Trung Quốc) về khu vực Hà Nội. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần giúp cho công tác
quy hoạch hệ thống điện có cái nhìn tổng quan hơn đối với các cấp điện áp truyền
tải trong bối cảnh của Việt Nam.

8. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 7
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI
ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU
1.1.Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện
Thomas Alva Edison (1847-1931) đã phát minh ra điện một chiều, hệ thống
truyền tải điện đầu tiên là hệ thống dòng điện một chiều. Tuy nhiên, ở điện áp thấp,
không thể truyền tải công suất điện 1 chiều đi khoảng cách xa. Đầu thế kỷ 20, với
sự phát triển của công nghệ máy biến áp và động cơ cảm ứng, truyền tải điện xoay
chiều dần trở nên phổ biến và là lựa chọn số 1 của các quốc gia trên toàn thế giới.
Năm 1929, các kỹ sư của công ty ASEA (Allmana Svenska Electriska
Aktiebolaget) – Thụy Điển – đã nghiên cứu và phát triển hệ hệ thống Valve hồ
quang thủy ngân điều khiển mạng lưới đa điện cực sử dụng trong truyền tải điện
một chiều với công suất và điện áp cao. Các thử nghiệm đầu tiên được tiến hành tại
Thụy Điển và Mỹ năm 1930 để kiểm tra hoạt động của các Valve hồ quang thủy
ngân trong quá trình chuyển đổi chiều truyền tải và thay đổi tần số.
Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, nhu cầu điện năng tăng cao đã khuyến khích
nghiên cứu truyền tải điện một chiều, nhất là khi phải truyền tải công suất đi xa
hoặc bắt buộc phải sử dụng cáp ngầm. Năm 1950, Đường dây truyền tải một chiều
thử nghiệm điện áp 200kV, chiều dài 116km được đưa vào vận hành, tải điện từ
Moscow đi Kasira (Liên Xô cũ). Đường dây cao áp một chiều đầu tiên được đưa
vào vận hành thương mại năm 1954 tại Thụy Điển, truyền tải 20 MW điện áp 100
kV, chiều dài 98km sử dụng cáp ngầm vượt biển nối giữa đảo Gotland và đất liền.
Công nghệ truyền tải điện một chiều luôn gắn liền với công nghệ điện tử công
suất. Những năm 1960, hệ thống Valve thể rắn trở thành hiện thực khi ứng dụng
Thyristor vào truyền tải điện một chiều. Năm 1972, các Valves thể rắn đã được ứng
dụng lần đầu tiên ở Canada tại trạm Back to Back Eel River công suất 320 MW
điện áp 80kV. Điện áp vận hành lớn nhất hiện nay của đường dây truyền tải một
chiều là ±600 kV, truyền tải công suất 6300 MW từ thủy điện Itaipu đi São Paulo
(Brazil), chiều dài 796km.
Ngày nay, truyền tải dòng điện một chiều điện áp cao là phần không thể thiếu
trong hệ thống điện của nhiều quốc gia trên thế giới. Truyền tải điện siêu cao áp một
chiều luôn được cân nhắc khi phải tải lượng công suất rất lớn đi khoảng cách xa,
liên kết giữa các hệ thống điện không đồng bộ hoặc xây dựng các đường cáp điện

9. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 8
vượt biển. Với lượng công suất đủ lớn, khoảng cách đủ xa, truyền tải cao áp một
chiều sẽ chiếm ưu thế về chi phí đầu tư và tổn thất truyền tải so với dòng điện xoay
chiều 3 pha truyền thống.
Trên thế giới đã có 79 công trình truyền tải điện 1 chiều được xây dựng (trong
đó có 33 trạm Back to Back, 46 đường dây truyền tải), có 6 công trình sẽ vận hành
giai đoạn từ nay đến năm 2010 (2 dự án ở Mỹ, 1 Trung Quốc, 1 Na Uy – Hà Lan, 1
Australia và 1 Estonia – Phần Lan).
Hiện có 14 hạng mục đường dây siêu cao áp 1 chiều 500kV đang vận hành
trên thế giới trong đó 5 ở Trung Quốc, 3 ở Ấn Độ, 4 ở Mỹ và Canada. Chiều dài
trung bình của 1 đường dây là 1174 km, công suất tải khoảng từ 1500 đến 3000
MW.
Danh sách các dự án truyền tải 1 chiều hiện nay có trong bảng sau:
STT Tên công trình HVDC
Năm vận
hành / nâng
cấp / dỡ bỏ
Khả
năng
tải
(MW)
Điện áp
một chiều
(kV)
quy mô
công trình
B-B/
line/cable
(km)
Vị trí công trình
A Đang xây dựng
1 ESTLINK 2006 350 150 106 Estonia-Finland
2 BASSLINK 2005 500 400 360 Australia
3 NORNED 2007 600 500 580 Norway-Netherlands
4 THREE GORGES-SHANGHAI 2007 3000 500 900 China
5 NEPTUNE 2007 600 500 102 U.S.A.
6 MISSION 2007 150 21 B-B U.S.A.
B Đang vận hành
1 VANCOUVER 1 1968 312 260 74 Canada
2 VOLGOGRAD-DONBASS 1962 720 400 470 Russia
3 SAKUMA 1965/1993 300 2 X 125 B-B Japan
4 NEW ZEALAND HYBRID 1965/92 1240 +270/-350 612 New Zealand
5 PACIFIC INTERTIE 1970/84/89/02 3100 500 1361 U.S.A.
6 NELSON RIVER 1 1973/93 1854 +463/-500 890 Canada
7 GOTLAND HVDC LIGHT 1999 50 60 70 Sweden
8 DIRECTLINK 2000 3 X 60 80 59 Australia
9 MURRAYLINK 2002 200 ± 150 176 Australia
10 CROSS SOUND 2002 330 150 40 U.S.A.
11 TROLL 2004 2 X 40 60 70 Norway
12 EEL RIVER 1972 320 2 X 80 B-B Canada
13 VANCOUVER 2 1977 370 280 74 Canada
14 DAVID A. HAMIL 1977 100 50 B-B U.S.A.
15 SHIN-SHINANO 1 1977 300 125 B-B Japan
16 SQUARE BUTTE 1977 500 250 749 U.S.A.
17 CAHORA-BASSA 1978 1920 533 1420
Mocambique-South
Africa
18 C.U. 1979 1128 411 702 U.S.A.
19 ACARAY 1981 50 26 B-B Paraguay

10. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 9
STT Tên công trình HVDC
Năm vận
hành / nâng
cấp / dỡ bỏ
Khả
năng
tải
(MW)
Điện áp
một chiều
(kV)
quy mô
công trình
B-B/
line/cable
(km)
Vị trí công trình
20 INGA-SHABA 1982 560 500 1700 Zaire
21 EDDY COUNTRY 1983 200 82 B-B U.S.A.
22 CHATEAUGUAY 1984
2 X
500 2 X 140 B-B Canada
23 BLACKWATER 1985 200 57 B-B U.S.A.
24 HIGHGATE 1985 200 56 B-B U.S.A.
25 MADAWASKA 1985 350 140 B-B Canada
26 MILES CITY 1985 200 82 B-B U.S.A.
27 OKLAUNION 1985 220 82 B-B U.S.A.
28 BROKEN HILL 1986 40
2 x 17 (±8,3
3) B-B Australia
29 CROSS CHANNEL BP 1+2 1986 2000 270 71 France-U.K.
30 IPP (INTERMOUNTAIN) 1986 1920 500 784 U.S.A.
31 ITAIPU 1 1986 3150 600 796 Brazil
32 ITAIPU2 1987 3150 600 796 Brazil
33 URUGUAIANAI 1987 54 18 B-B Brazil-Uruguay
34 VIRGINIA SMITH 1987 200 50 B-B U.S.A.
35 FENNO-SKAN 1989 572 400 234 Finland-Sweden
36 MeNEILL 1989 150 42 B-B Canada
37 SILERU-BARSOOR 1989 100 200 196 India
38 VINDHYACHAL 1989 500 2 X 69.7 B-B India
39 RIHAND-DELHI 1992 1500 500 814 India
40 SHIN-SHINANO 2 1992 300 125 B-B Japan
41 BALTIC CABLE 1994 600 450 255 Sweden-Germany
42 KONTEK 1995 600 400 171 Denmark-Germany
43 WELSH 1995 600 162 B-B U.S.A.
44 CHANDRAPUR-RAMAGUNDUM 1997 1000 2 X 205 B-B India
45 CHANDRAPUR-PADGHE 1998 1500 500 736 India
46 HAENAM-CHEJU 1998 300 180 101 South Korea
47 LEYTE-LUZON 1998 440 350 443 Philippines
48 VIZAG 1 1998 500 205 B-B India
49 MINAMI-FUKUMITZU 1999 300 125 B-B Japan
50 KIl CHANNEL 2000 1400 250 102 Japan
51 SWEPOL LINK 2000 600 450 230 Sweden-Poland
52 GRITA 2001 500 400 313 Greece-Italy
53 HIGASHI-SHIMIZU 2001 300 125 B-B Japan
54 MOYLE INTERCONNECTOR 2001
2 X
250 2 X 250 64 Scotland-N.Ireland
55 TIAN-GUANG 2001 1800 500 960 China
56 THAILAND-MALAYSIA 2001 600 300 110 Thailand-Malaysia
57
EAST-SOUTH
INTERCONNECTOR 2003 2000 500 1400 India
58 RAPIDCITYTIE 2003 2X100 13 B-B U.S.A.
59 THREE GORGES CHANGZHOU 2003 3000 500 890 China
60 GUI-GUANG 2004 3000 500 936 China
61
THREE GORGES-
GUANGDONG 2004 3000 500 900 China
62 LAMAR 2005 211 63 B-B U.S.A.
63 VIZAG 2 2005 500 88 B-B India
64 KONTI-SKAN 1 AND 2 1965/88/2005 740 285 150 Denmark-Sweden

11. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 10
STT Tên công trình HVDC
Năm vận
hành / nâng
cấp / dỡ bỏ
Khả
năng
tải
(MW)
Điện áp
một chiều
(kV)
quy mô
công trình
B-B/
line/cable
(km)
Vị trí công trình
65 SACOI 1967/85/93 300 200 385 Italy-Corsica-Sardinia
66 SKAGERRAK 1-3 1976/77/93 1050 250/350 240 Norway-Denmark
67 NELSON RIVER 2 1978/85 2000 500 940 Canada
68 HOKKAIDO-HONSHU 1979/80/93 600 250 167 Japan
69 VYBORG 1981/82/84/02
4 X
355
1 X 170
(85) B-B Russia-Finland
70 GOTLAND Il-Ill 1983/87 260 150 98 Sweden
71 QUEBEC-NEW ENGLAND 1986/90/92 2250 500 1500 Canada-U.S.A.
72 GESHA 1989/90 1200 500 1046 China
73 GARABI 1&2 2000/02 2000 70 B-B Argentina-Brazil
74 RIVERA 70 B-B Uruguay
75 SASARAM 2002 500 205 B-B India
C Đã dỡ bỏ
1 KINGSNORTH 1972/1987 640 82 England
2 DUERNROHR 1 1983/1997 550 145 B-B Austria-Czech
3 ETZENRIHT 1993/1997 600 160 B-B Germany-Czech
4 VIENNA SOUTH-EAST 1993/1997 600 145 B-B Austria-Hungary
* Nguồn: Standard Handbook for Electrical Engineers, Fink, Donal G.- McGraw-
Hill Pro. Publishing, 2006, page1015.
* Chú thích: B-B:trạm Back to Back.
1.2.Các thành tựu mới đạt được của công nghệ truyền
tải điện.
Từ những năm 1980s trở lại đây, sự phát triển của khoa học công nghệ đã làm
cho công nghệ truyền tải điện có những bước tiến vượt bậc.
*) Công nghệ siêu dẫn:
Công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao (High-temperature superconducting
technology - HTS) đang có xu hướng phát triển nhanh chóng. Dây dẫn sử dụng vật
liệu siêu dẫn chịu nhiệt có thể cho phép dẫn dòng lớn gấp 2-3 lần dây dẫn thường.
Vật liệu siêu dẫn hiện được sử dụng trong cáp điện, điện áp lên đến 138kV. Cáp
điện siêu dẫn (HTS-cable) đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (bởi công ty American
Superconductor – AMSC, U.S.). Đường dây cáp siêu dẫn dài nhất hiện nay là 600
m, điện áp 138 kV, tải 574 MVA giữa trạm Holbrook với hệ thống điện đảo Long
Island Power Authority’s system (USA), dự kiến vận hành năm 2008.
Các đường dây trên không sử dụng dây nhôm lõi composite có thể thay thế
dây nhôm lõi thép thông thường nhưng công suất truyền tải gấp 2 lần, rất phù hợp

12. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 11
cho việc cải tạo hệ thống truyền tải điện trong các thành phố lớn và những nơi hạn
chế về hành lang tuyến.
*) Xu hướng thu nhỏ quy mô hệ thống điện
Ở khu vực Bắc Mỹ, tổng công suất hệ thống liên kết phía Đông là 600.000
MW, công suất hệ thống liên kết phía Tây là 130.000 MW. Khi một phía bị sự cố rã
lưới sẽ có nhiều khả năng lan truyền sang phía bên kia. Hiện đang có xu hướng chia
hệ thống lớn thành các hệ thống điện nhỏ hơn, giúp cho việc quản lý vận hành tốt
hơn. Các hệ thống nhỏ sẽ liên kết với nhau bằng các đường dây cao áp 1 chiều
(HVDC) hoặc qua các trạm chuyển đổi Back-to-Back. Đối với nước Mỹ, chi phí
cho việc này vào khoảng 8 đến 10 tỷ USD (theo nghiên cứu của hội đồng hợp tác
năng lượng Đông Bắc), nếu so với sự cố rã lưới năm 2003 gây thiệt hại ước tính 6
tỷ USD thì dự án trên rất đáng quan tâm, nhất là khi sự phát triển của công nghệ
điện tử công suất đang làm giảm giá thành của hệ thống truyền tải 1 chiều (HVDC)
và hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt (FACTS).
Hiện nay, công ty ABB Thụy Sỹ đã phát triển thành công hệ thống truyền tải
điện một chiều quy mô nhỏ cỡ khoảng vài chục MW (HVDC Light) với chi phí có
thể chấp nhận được. Hệ thống HVDC Light sử dụng công nghệ Transitor 2 cực
cổng cách ly (IGBT) có chi phí thấp hơn nhiều so với việc sử dụng Thyristor truyền
thống. Công nghệ IGBT còn sử dụng trong các trạm chuyển đổi có vai trò như
nguồn áp (Voltage source converter), giúp giảm các sự cố của hệ thống xoay chiều
như dao động điện áp, sóng hài, bù công suất phản kháng, … Công nghệ HVDC
Light đã được ứng dụng ở Mỹ (đường cáp vượt biển dài 40km – 330 MW nối
Connecticut với Long Island), Australia ( 180km – 200 MW nối Murray Link với
miền Nam), liên kết Mỹ và Mexico (trạm Back-to-Back 36 MW).
*) Máy biến đổi tần số (gọi tắt là máy biến tần quay) - VFT
Hãng GE Energy (Atlanta, US), đã phát triển máy biến tần VFT – variable
frequency transformer – có khả năng thay đổi tần số và góc pha điện áp một cách
liên tục. Cùng với ứng dụng của HVDC, máy biến tần quay có thể sử dụng để liên
kết 2 hệ thống điện không đồng bộ. Hiện máy biến tần quay đang được sử dụng để
liên kết 2 hệ thống điện không đồng bộ, 1 tại Québec (Canada) và 1 tại Laredo
(Texas).

13. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 12
Ngoài liên kết các hệ thống không đồng bộ, hiện máy biến tần quay đang phát
triển công nghệ ứng dụng truyền tải công suất giữa các hệ thống điện đồng bộ, trong
trường hợp này, VFT đóng vai trò như bộ điều chỉnh góc pha, đã được sử dụng lần
đầu tiên tại hệ thống liên kết giữa Pennsylvania với trung tâm New York, công suất
300 MW. Ba gói dự án khác với tổng công suất 900 MW đang được thực hiện nối
giữa Linden (New Jersey) với New York (vận hành 2009).
*) Ứng dụng ETO-Thyristor trong FACTS and HVDC
Phòng thí nghiệm Sandia National Lab. (U.S.) đã phát triển thành công loại
ETO Thyristor (Emitter turnoff Thyristor), có khả năng phản ứng nhanh (5kHz),
chịu được dòng lớn (4kA) và điện áp cao (6kV), nhưng có giá thành thấp hơn nhiều
so với Thyristor thông thường. Đây sẽ là loại Thyristor lý tưởng cho hệ thống điều
khiển FACTS và các bộ chuyển đổi HVDC. ETO-Thyristor hiện đang được phát
triển trong các bộ bù tĩnh (STATCOM), đóng vai trò như những bộ hấp thu sự cố
lưới điện (Grid shock Absorber).
*) Điều khiển dòng sự cố
Cùng với sự gia tăng của quy mô hệ thống điện, dòng ngắn mạch cũng tăng
lên, dẫn đến yêu cầu cần phải thay thế thiết bị đang vận hành. Điều này đỏi hỏi chi
phí lớn. Có một cách khác để không phải nâng cấp thay thế thiết bị, đó là sử dụng
các Bộ giới hạn dòng sự cố - Fault current limiter (FCL) – là sự phối hợp hoạt động
giữa cuộn dây cảm kháng thấp và cáp siêu dẫn chịu nhiệt (High-Temperature
Superconductor cable- HTS cable). Các bộ giới hạn dòng sự cố đang được lắp đặt
thử nghiệm tại Mỹ và Nhật Bản.
Các công ty sản xuất vật liệu điện siêu dẫn của Mỹ cũng đang phát triển loại
cáp điện sử dụng bộ ổn định trở kháng cao (high-Resistance stabilizer cable). Loại
cáp này có đặc điểm, khi ở trạng thái bình thường, dòng điện được chạy trong lớp
vật liệu siêu dẫn HTS, nhưng khi xảy ra sự cố, lớp trở kháng cao sẽ hoạt động và
cách ly sự cố, khi hết sự cố, lớp siêu dẫn lại hoạt động bình thường.
Nhìn chung, sự phát triển của công nghệ điện tử công suất có ảnh hưởng rất
lớn tới công nghệ truyền tải điện và quan điểm truyền tải. Truyền tải điện 1 chiều
đang dần được chú ý vì những ưu điểm trong cách ly sự cố xoay chiều, liên kết các
hệ thống điện không đồng bộ, khả năng tải công suất lớn, ít hành lang tuyến và chi
phí đầu tư ngày càng giảm.

14. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 13
*) Những nỗ lực phát triển trong truyền tải điện siêu cao áp 1 chiều và xoay
chiều:
Hiện nay, công nghệ truyền tải điện xoay chiều tới 800 kV đã được làm chủ
với 25 năm kinh nghiệm, và về nguyên tắc, không còn rào cản kỹ thuật nào. Công
nghệ truyền tải một chiều +/- 600 kV cũng đã được làm chủ (kinh nghiệm trên 20
năm), riêng cấp điện áp trên +/- 600 kV thì cần được phát triển thêm, chủ yếu là thử
nghiệm thiết bị trong trạm chuyển đổi. Còn đối với đường dây tải điện, các thông số
thiết kế cho cả 2 loại truyền tải đã hoàn toàn xác định. Theo thống kê, nếu làm
quyết liệt thì một hệ thống truyền tải siêu cao áp 1 chiều +/- 600 kV có thể hoàn
thành thiết kế trong 3 năm, còn 1 hệ thống EHVAC có thể thiết kế xong trong 1
năm.
1.3.Các yêu cầu kỹ thuật chính của tryền tải điện siêu
cao áp một chiều
1.3.1.Thành phần cơ bản
Thành phần không thể thiếu của bộ chuyển đổi công suất điện cao áp một
chiều (HVDC) là Valve. Nếu Valve được cấu tạo từ một hoặc nhiều diodes công
suất mắc nối tiếp thì gọi là Valve không điều khiển được, nếu được cấu tạo từ chuỗi
thyristor thì gọi là Valve điều khiển được.
Ký hiệu valve theo IEC (International Electrotechnical Commission) như hình
vẽ sau:
Valve không điều khiển được
(cấu tạo từ Diode)
Valve điều khiển được
(cấu tạo từ Thyristor)

15. §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc – Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông truyÒn t¶i ®iÖn mét chiÒu ë viÖt nam
Phßng ph¸t triÓn hÖ thèng ®iÖn – ViÖn n¨ng l−îng 14
Cầu chỉnh lưu không điều khiển được Cầu chỉnh lưu điều khiển được
Hình : 1: Ký hiệu các Valve và cầu chỉnh lưu
Cầu chỉnh lưu tiêu chuẩn gồm 6 valve xếp thành 2 dãy được minh họa như
hình sau:
Hình : 2: Cấu hình cơ bản mạch chuyển đổi gồm nhóm van 6 xung nối với MBA đấu Yo/Y
Hầu hết các hệ thống chuyển đổi công suất cao áp 1 chiều sử dụng Thyristor
đều dùng cấu hình cầu chỉnh lưu 12 xung.

16. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 50260
DOWNLOAD: + Link tải: Xem bình luận
Hoặc : + ZALO: 0932091562