Làm thế nào để chọn thiết bị SVG phù hợp với công suất của nhà máy điện?

Đánh giá nhu cầu công suất phản kháng của nhà máy điện để xác định chính xác kích thước SVG

Liên kết biểu đồ tải, độ vững chắc của lưới điện và nhu cầu VAR động

Việc lựa chọn kích thước phù hợp cho hệ thống SVG chủ yếu phụ thuộc vào ba yếu tố hoạt động đồng bộ với nhau: mức độ biến đổi tải theo thời gian, độ ổn định của lưới điện (được đo bằng một thông số gọi là SCR – Tỷ số Công suất Danh định), và nhu cầu công suất phản kháng của hệ thống tại bất kỳ thời điểm nào. Chẳng hạn như tại các cơ sở công nghiệp có tải biến động mạnh, ví dụ nhà máy luyện thép vận hành lò hồ quang công suất lớn. Những địa điểm này thường chứng kiến công suất phản kháng dao động lên xuống hơn 40% chỉ trong vài giây. Điều đó nghĩa là hệ thống SVG phải phản ứng cực kỳ nhanh — thường trong khoảng 20 mili-giây — nhằm duy trì ổn định điện áp. Khi lưới điện không đủ mạnh (SCR dưới 3), những biến đổi đột ngột này sẽ gây ra các vấn đề về điện áp nghiêm trọng hơn. Do đó, các cơ sở nằm trong tình huống như vậy cần hệ thống SVG có dung lượng lớn hơn khoảng 25–30% so với dung lượng cần thiết khi lắp đặt trên lưới mạnh hơn. Một nghiên cứu gần đây của IEEE năm 2023 cũng chỉ ra một phát hiện thú vị: khi người vận hành bỏ qua ảnh hưởng của méo dạng hài trên mức 8% THD, họ thường chọn hệ thống SVG có dung lượng nhỏ hơn thực tế khoảng 18%. Và điều gì xảy ra? Các tụ bù sẽ nhanh chóng bị hỏng hơn khi xảy ra sụt giảm điện áp.

Nghiên cứu tình huống: Điều chỉnh kích thước thiết bị SVG động tại trang trại gió công suất 200 MW bằng dự báo sản lượng trong 15 phút

Một nhà khai thác năng lượng tái tạo đã tối ưu hóa việc triển khai thiết bị SVG bằng cách sử dụng dự báo sản lượng gió trong 15 phút, kết hợp với dữ liệu lịch sử về tình trạng quá tải lưới điện. Nhờ đó, mức dự phòng cho việc xác định công suất SVG đã được điều chỉnh từ mức an toàn thông thường là 35% xuống còn 12% theo mục tiêu. Giải pháp bao gồm:

• Các đơn vị SVG mô-đun có tổng dung lượng 48 MVAR
• Tích hợp thời gian thực với hệ thống SCADA, tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61400-25
• Các thuật toán điều khiển thích ứng tự động điều chỉnh bù công suất phản kháng dựa trên tốc độ biến thiên dự báo của công suất

Kết quả đạt được là giảm 67% số sự cố lệch điện áp và sử dụng hiệu quả tới 92% dung lượng SVG đã lắp đặt — minh chứng rõ ràng cho thấy phân tích dự báo có thể điều phối chính xác khả năng hỗ trợ VAR động phù hợp với đặc tính vận hành thực tế của nhà máy.

Xác định đặc tả kỹ thuật dựa trên yêu cầu tuân thủ lưới điện và các ràng buộc hệ thống

Giới hạn sóng hài, dung sai dao động điện áp (IEC 61000-2-2) và yêu cầu tỷ số SCR

Các thông số kỹ thuật của hệ thống SVG cần phù hợp với các quy định thực tế về lưới điện và các yêu cầu điện cụ thể tại từng địa điểm lắp đặt. Việc giữ mức méo hài dưới 5% tổng méo hài (THD) tại điểm nối chung (PCC) giúp ngăn ngừa các vấn đề như quá nhiệt biến áp và hoạt động sai của rơ-le bảo vệ. Theo tiêu chuẩn IEC 61000-2-2, điện áp có thể dao động trong khoảng ±10% trong các sự kiện tạm thời như khi động cơ khởi động hoặc khi sự cố được loại bỏ, từ đó ngăn hiện tượng nhấp nháy đèn và duy trì ổn định cho toàn bộ hệ thống. Tỷ số ngắn mạch (SCR) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định kích thước SVG. Khi giá trị SCR giảm xuống dưới 3, các hệ thống lắp đặt thường cần tăng thêm khoảng 20–30% công suất phản kháng để duy trì mức điện áp phù hợp trong các tình huống gián đoạn bất ngờ. Việc không đáp ứng các tiêu chuẩn này có thể dẫn đến nguy cơ bị ngắt kết nối bắt buộc khỏi lưới điện hoặc bị cơ quan quản lý xử phạt; do đó, việc xác định chính xác các thông số này thông qua mô phỏng kỹ lưỡng là hoàn toàn thiết yếu trước khi triển khai bất kỳ giải pháp SVG nào.

Các yêu cầu tuân thủ chính

Đảm bảo việc tích hợp SVG liền mạch với cơ sở hạ tầng trạm biến áp hiện có

Giải quyết vấn đề không tương thích với rơ-le cũ thông qua giao diện GOOSE IEC 61850-9-2

Các rơ-le bảo vệ kiểu cũ thường gây cản trở khi cố gắng tích hợp các hệ thống SVG vì chúng sử dụng các giao thức truyền thông chuyên biệt riêng. Giải pháp nằm ở việc áp dụng cơ chế nhắn tin GOOSE theo tiêu chuẩn IEC 61850-9-2, cho phép truyền dữ liệu cực kỳ nhanh giữa các rơ-le cũ này và bộ điều khiển SVG mới. Chúng ta đang nói đến thời gian phản hồi dưới 4 mili giây trên các kết nối Ethernet thông thường; và điểm tuyệt vời nhất là không cần thay thế bất kỳ thiết bị phần cứng nào. Đối với những người làm việc trong môi trường điện áp cao, các kết nối bằng cáp quang sẽ giải quyết vấn đề nhiễu điện từ có thể làm sai lệch tín hiệu. Ngoài ra, theo các tiêu chuẩn ngành mới nhất năm 2023, việc áp dụng triển khai GOOSE chuẩn hóa giúp giảm khoảng một nửa thời gian thiết lập so với các phương pháp truyền thống. Điều khiến cách tiếp cận này đặc biệt hấp dẫn là nó cho phép các công ty tiếp tục khai thác cơ sở hạ tầng rơ-le hiện có trong khi vẫn hưởng đầy đủ lợi ích của việc quản lý công suất phản kháng nhanh chóng và đồng bộ trên toàn hệ thống.

Lợi ích của các đơn vị SVG mô-đun và có khả năng mở rộng cho việc triển khai theo giai đoạn

Các kiến trúc SVG mô-đun hỗ trợ việc triển khai theo từng giai đoạn, phù hợp với sự phát triển của nhà máy và sự thay đổi của tải. Các lợi thế bao gồm:

• Tối ưu hóa vốn đầu tư : Bắt đầu với các đơn vị từ 10–20 MVAR và tăng dần công suất theo từng bước khi công suất phát tăng lên
• Tiếp tục hoạt động : Các mô-đun có thể thay thế nóng (hot-swappable) cho phép bảo trì mà không cần tắt toàn bộ hệ thống
• Tính linh hoạt về công nghệ : Việc nâng cấp ở các giai đoạn sau có thể tích hợp phần mềm điều khiển mới hoặc điện tử công suất mới mà không cần thiết kế lại
• Hiệu quả diện tích lắp đặt : Thiết kế nhỏ gọn chiếm ít hơn 40% diện tích so với các hệ thống SVG truyền thống (Báo cáo Giải pháp Lưới điện 2024)

Việc triển khai theo giai đoạn đảm bảo bù phản kháng phù hợp với đặc tính tải thực tế—tránh đầu tư quá mức tốn kém đồng thời duy trì ổn định điện áp trong suốt quá trình mở rộng. Các cấu hình có khả năng mở rộng cũng cho phép dự phòng N+1 tại các trạm biến áp yêu cầu độ tin cậy cao.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống SVG là gì?
Một hệ thống SVG, hay Máy phát biến áp tĩnh, là một thiết bị được sử dụng để cải thiện độ ổn định điện áp bằng cách nhanh chóng cung cấp hoặc hấp thụ công suất phản kháng khi cần thiết.

Tại sao SCR lại quan trọng đối với việc xác định kích thước SVG?
Tỷ số ngắn mạch (SCR) phản ánh độ mạnh của lưới điện. Các giá trị SCR thấp hơn đòi hỏi các hệ thống SVG có công suất lớn hơn do các dao động điện áp xảy ra mạnh hơn.

Phân tích dự báo cải thiện hiệu suất SVG như thế nào?
Phân tích dự báo điều chỉnh công suất SVG phù hợp với sản lượng dự báo và hành vi thực tế của hệ thống, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu độ lệch điện áp.