luận văn quản trị chất lượng Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS

Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
LỜI NÓI ĐẦU
Tụ bù tĩnh có dung lượng thay đổi hay còn gọi là SVC (Static VAR
Compensator) là một thiết bị bù công suất phản kháng tác động nhanh trên lưới
truyền tải điện áp cao. SVC là một thiết bị trong nhóm thiết bị truyền tải điện xoay
chiều linh hoạt. Nó được dùng để điều chỉnh điện áp và tăng khả năng ổn định của
hệ thống điện. Yếu tố static cho thấy, SVC sử dụng các thiết bị không chuyển động
hay rõ hơn là sử dụng các thiết bị điện tử công suất để điều chỉnh thông số thiết bị
hơn là sử dụng máy cắt và dao cách ly.
Trước khi phát minh ra SVC, người ta phải sử dụng các máy phát điện cỡ lớn
hay tụ đồng bộ để bù công suất phản kháng.
SVC là thiết bị tự động điều chỉnh điện kháng, được chế tạo để điều chỉnh
điện áp tại các nút đặt SVC và điều chỉnh công suất phản kháng. Nếu hệ thống thừa
công suất phản kháng hay điện áp tại nút cao hơn giá trị cho phép, SVC sẽ đóng vai
trò là các kháng bù ngang. Khi đó, SVC sẽ tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ
thống và hạ thấp điện áp tại nút điều chỉnh.
Vì vậy em đã chọn đề tài 05: “Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS”
làm tiểu luận kết thúc môn học của mình.
Do trình độ và khả năng còn hạn chế nên tiểu luận không tránh khỏi những
thiếu xót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của Thầy cô cũng như của các bạn
đồng nghiệp để tiểu luận được hoàn chỉnh hơn.
Em xin trân thành cảm ơn!
Học viên:
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
1
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
MỤC LỤC
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
2
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
DANH MỤC HÌNH VẼ

Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
3
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
CHƯƠNG1
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SVC
1.1 Giới thiệu tổng quan:
Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor (SVC - Static Var
Compensator)
SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể
điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, được tổ hợp từ hai
thành phần cơ bản:
- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng (có
thể phát hay tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo chế độ vận hành).
- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như thyristor hoặc
triắc có cực điều khiển, hệ thống điều khiển góc mở dùng các bộ vi điều khiển
như 8051, PIC 16f877, VAR
1.2 Cấu tạo của SVC:
SVC được cấu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm:
+ Kháng điều chỉnh bằng thyristor - TCR (Thyristor Controlled
Reactor): có chức năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ.
+ Kháng đóng mở bằng thyristor - TSR (Thyristor Switched Reactor):
có chức năng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
+ Bộ tụ đóng mở bằng thyristor - TSC (Thyristor Switched Capacitor):
có chức năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của SVC như trên hình 1.1
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
4
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Hình 1.1: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của SVC
Sử dụng SVC cho phép nâng cao khả năng tải của đường dây một cách

đáng kể mà không cần dùng đến những phương tiện điều khiển đặc biệt và
phức tạp trong vận hành. Các chức năng chính của SVC bao gồm:
Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp.
- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù.
- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải,
ngắn mạch ) trong hệ thống điện.
- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện.
- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như
ngắn mạch, mất tải đột ngột
Ngoài ra, SVC còn có các chức năng phụ mang lại hiệu quả khá tốt cho
quá trình vận hành hệ thống điện như:
- Tăng dung lượng truyền tải
- Nâng cao tính ổn định hệ thống truyền tải
- Cải thiện tăng khả năng điều chỉnh trong hệ thống điện
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
5
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
1.3 Nguyên lý hoạt động :
1.3.1 Nguyên lý hoạt động của bộ thyristor mắc song song ngược:
Trường hợp tải thuần trở:
Khi T1 mở thì một phần nửa chu kì dương điện áp nguồn điện đặt lên mạch
tải, còn khi T2 mở thì một phần của nửa chu kì âm của điện áp nguồn được đặt lên
mạch tải.
Hình 1.2 sơ đồ nguyên lý bộ thyristor
Góc mở α được tính từ điểm đi qua trị zêzo của điện áp nguồn.
t
2U
i sin
R
= θ

Trong đó:
2
α ≤ θ ≤ π


π + α ≤ θ ≤ π

Dòng điện tải không có dạng của một hình sin. Ta phải khai triển Fuorier của
nó gồm thành phần sóng cơ bản và các sóng hài bậc cao.
Thành phần sóng cơ bản của dòng điện tải i(1) lệch chậm sau điện áp nguồn
một góc φ được thể hiện trên đồ thị hình 1.3.
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
6
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Hình 1.3: Đồ thị dòng điện tải
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều
vẫn cung cấp một lượng công suất phản kháng.
Trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
( )
2
t
0
1 2 2 sin 2
U 2Usin .d U
2
π
π + α + α
= θ θ =
π π
∫

Trị hiệu dụng của dòng điện tải:
t
U 2 2 sin 2
I
R 2
π + α + α
=
π
* Trường hợp tải thuần cảm:
Khi θ = α xung cho điều khiển mở T
1
. Dòng điện tải tăng dần lên và đạt giá trị
cực đại, sau đó giảm xuống và đạt giá trị zêzo khi θ = β. Khi thyristor T
1
mở, ta có
phương trình:
di
L 2Usin t
dt
= ω
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
7
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
t 0
2U
i cos I
L
= − θ +
ω
Hằng số tích phân I

o
được xác định theo sơ kiện: khi θ = β thì i
t
= 0. Cuối
cùng nhận được biểu thức của dòng điện tải:
t
2U
i cos cos
L
= − θ + θ
ω
Góc β được xác định bằng cách thay θ = β và đặt i
t
= 0:
β = 2π – α
Khi θ = π + α cho xung mở T
2
Để cho sơ đồ làm việc được hoàn chỉnh khi tải thuần cảm, phải thỏa mãn
điều kiện β ≤ π + α. Do đó góc α buộc phải nằm trong các giới hạn:
t
2U
;Khi ,i cos
2 2 L
π π
≤ α ≤ π α = = − θ
ω
Dòng điện tải là dòng gián đoạn, do i
1
và i
2

tạo nên. Khai triển Fourier của nó
bao gồm thành phần sóng cơ bản i
(1)
và các sóng hài bậc cao. Thành phần sóng cơ
bản lệch chậm sau điện áp nguồn một góc π/2 độc lập với góc mở α.
Trị hiệu dụng của dòng điện tải:
( )
( ) ( )
2 2 -
2
t
t
1 2U 1
I i d cos -cos d
L
2 2 cos2 3sin 2
U
I
L
π−α π α
α α
= θ = α θ θ
π ω α
π−α + α + α
=
ω π
∫ ∫
Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phản kháng. Nếu ta thay đổi đột ngột
giá trị góc điều khiển từ α = 0
0

sang α = 180
0
thì tương ứng với trạng thái đóng
hoặc mở mạch.
1.3.2 Kháng điều chỉnh bằng thyristor TCR (thyristor controlled reactor):
* Sơ đồ nguyên lý hoạt động:
Kháng điều chỉnh nhanh bằng thyristor (TCR) được cấu tạo dựa trên nguyên lý
hoạt động và khả năng điều khiển của cặp thyristor mắc song song và ngược chiều
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
8
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
nhau. Nhờ có khả năng khống chế được trị số hiệu dụng của dòng điện đi qua
thyristor liên tụcthông qua việc thay đổi góc mở α bằng thời điểm phát xung điều
khiển vào cực G mà TCR có khả năng điều chỉnh phát hay tiêu thụ công suất phản
kháng rất nhanh.
Hình 1.4: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCR
Qua đó, ta thấy TCR thực chất là cuộn kháng được điều khiển bằng 2
thyristor nối ngược chiều nhau. Góc mở thay đổi liên tục từ 0
0
đến 180
0
thì TCR
sẽ thay đổi liên tục giá trị điện kháng L nhờ các tín hiệu điều khiển. Khi góc mở α
thay đổi từ 90
0
đến 180
0
thì dòng điện hiệu dụng qua TCR sẽ thay đổi giảm dần
từ giá trị cực đại đến zêzo. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của TCR được thể
hiện trên hình 2.8.

TCR được cấu tạo từ 4 phần tử chính sau:
- L: cuộn điện kháng chính
- L
H
: cuộn điện kháng hãm, có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và
chống lại sự cộng hưởng với hệ thống điện
- Thyristor: có chức năng điều chỉnh dòng điện đi qua TCR
- Hệ thống điều khiển: Có chức năng điều khiển tín hiệu xung đến cực điều
khiển của thyristor hệ thống này là một khâu quan trọng để điều chỉnh liên tục dòng
điện hay giá trị X
L
hay thay đổi trị số công suất phản kháng phát ra hay tiêu thụ.
TCR có nhiều ưu điểm khi tham gia vào các thiết bị bù trong hệ thống điện:
- Có khả năng làm cân bằng lại phụ tải, vì TCR có thể điều khiển độc lập
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
9
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
trên từng pha.
- Khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh, hầu như khồn có
giai đoạn quá độ nhờ bộ van thyristor. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR thể
hiện trên hình 2.9
Hình 1.5 Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR
Đặc tính làm việc của TCR:
TCR có khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh nhờ việc
thay đổi góc cắt (góc mở) α bằng các tín hiệu xung điều khiển tác động vào bộ
van thyristor. Việc thay đổi góc cắt này sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện chạy qua
TCR được thể hiện trên hình 2.10 sau:
Hình 1.6 Ảnh hưởng của giá trị góc cắt đến dòng điện của TCR
Dòng điện I chạy qua TCR thay đổi từ I
dđ

giảm đến 0 khi góc cắt thay đổi từ
90
0
đến 180
0
. Tin hiệu này không phải là tín hiệu hình sin mà là tín hiệu có dạng
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
10
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
hàm chu kỳ với tần số bằng tần số của tín hiệu đặt vào (f = 50Hz). Giá trị của
dòng điện chạy qua TCR là một hàm biến thiên phụ thuộc vào góc cắt α được
biểu diễn như sau:
I
TCR
= I
0
.I(α)
Trong đó:
-

min
dm
0
K
U
I
X
=
là dòng điện chạy qua TCR khi α = 90
0

- X
Kmin
là điện kháng của TCR khi α = 90
0
(thyristor dẫn hoàn toàn)Gọi góc cắt
α
0
xác định tại thời điểm t
0
xuất hiện tín hiệu điều khiển xung vào cực điều khiển
của thyristor.
Ta có
0 0
2
.t
T
π
α =
với chu kỳ T = 2π
Sóng của dạng tín hiệu dòng điện được thể hiện như hình 2.11
Hình 1.7 Dạng sóng của tín hiệu dòng điện của TCR
Từ dạng tín hiệu của dòng điện chạy qua TCR, ta xây dựng hàm I(α) như sau:
( )
( )
( )
0 m
0 0
0 m 0
cost+cos .I voi0 t
I 0voi t

cost+cos .I voi t
− α ≤ ≤ π − α


α = π − α ≤ ≤ α


− α α ≤ ≤ π

Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
11
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Dựa vào công thức khai triển Fuorier, khai triển hàm f(x) có chu kỳ T như sau:
( ) ( )
n
0
k k
k 1
a
f x a cosk t+b sin k t
2 =
= + ω ω
∑
Trong đó:
( )
( )
T
2
k
0

T
2
k
0
2
T
4 2 x
a f x cosk dx
T T
4 2 x
b f x sin k dx
T T
π
ω =
π
=
π
=
∫
∫
Hơn nữa, ta có:
( )
T
2
k k
0
4 2 x
a 0;b f x sin k dx
T T
π

= =
∫
nếu f(x) là hàm số lẻ: f(-x) = -f(x)
( )
T
2
k k
0
4 2 x
b 0;a f x cosk dx
T T
π
= =
∫
nếu f(x) là hàm số chẵn: f(-x) = f(x)
Đặc tính điều chỉnh dòng điện theo góc cắt được thể hiện như hình 2.12.
Hình 1.8 Đặc tính điều chỉnh TCR theo góc cắt
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
12
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Bên cạnh thành phần cơ bản (k = 1), tín hiệu của dòng điện I chạy trong TCR
bao gồm cả các thành phần bậc cao (sóng hài) như 3, 5, 7… các sóng này có dạng
như hình 2.13.
Hình 1.9 Các sóng hài bậc cao trong phần tử TCR
Trên thực tế, các sóng hài bậc cao có ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ
thống điện và chúng được loại bỏ nhờ các thiết bị lọc F mắc song song với thiết
bị bù. Khi đó dòng điện trên hệ thống chỉ còn thành phần cơ bản.
( ) ( )
( )
min

min
dm dm
1 m 1 1 1
K
K
1
U U
I I . . I
X
X
= φ α = φ α ⇔ =
φ α
Như vậy, ta có thể hiểu TCR như là một cuộn kháng có trị số X
K
thay đổi được:
( )
min
K
K
1
X
X =
φ α
Từ đó ta thấy X
K
thay đổi liên tục từ X
Kmin
đến
Kmax
khi góc cắt α thay đổi liên

tục từ 90
0
đến 180
0
. Do vậy công suất phản kháng Q được tính bằng công thức:
Nên công suất phản kháng của TCR cũng thay đổi khi góc cắt α thay đổi. Do
các tính chất trên mà TCR là một thành phần quan trọng, đóng vai trò chính trong
thiết bị bù có điều khiển thyristor ứng dụng trong hệ thống điện.
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
13
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
CHƯƠNG 2
TĂNG DUNG LƯỢNG TRUYỀN TẢI
Sử dụng thiết bị bù có điều khiển cho phép biển đổi các đặc tính của
đường dây, công suất tự nhiên của đường dây và có thể đạt được chế độ
làm việc của đường dây, trong đó công suất truyền tải luôn luôn bằng công
suất tự nhiên của đường dây.
Khi có đặt SVC ở giữa đường dây với công suất đủ lớn thì việc kiểm
tra khả năng tải của đường dây không phải giữa các véc tơ điện áp ở đầu và
cuối đường dây mà chỉ giữa các điểm có khả năng giữ điện áp không đổi
(điểm có đặt SVC).
Công suất truyền tải của hệ thống điện thường được giới hạn bởi cấp
điện áp vận hành và điện kháng trong các máy biến áp của hệ thống.
Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây được cho bởi công thức
sau:
= sin δ, P
m
=
Trong đó:
- E là suất điện động của máy phát điện và bằng điện áp có

tại thanh cái máy phát.
- X: là điện kháng toàn bộ hệ thống điện.
- P: công suất truyền tải trên đường dây.
- P
m
: công suất lớn nhất mà đường dây có thể truyền tải được.
- δ: góc giữa điện áp đầu cực máy phát và điện áp tại điểm xét.
Công suất lớn nhất mà đường dây có thể truyền tải được hay chính là
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
14
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
công suất truyền tải lớn nhất của hệ thống mà vẫn đảm bảo được tính ổn định
P
m
đạt được với góc δ = 90
0
và có giá trị bằng: P
m
=
Đây chính là giới hạn ổn định của công suất truyền tải của hệ thống.
Với việc sử dụng các thiết bị SVC tại các điểm trên đường dây truyền
tải sẽ có xu hướng làm tăng khả năng tải của đường dây truyền tải bởi vì
điện áp được cung cấp thêm bởi các SVC tại điểm đấu SVC. Và khi có thiết
bị SVC có công suất đủ lớn được nối tại một điểm của đường dây sao cho
điện kháng của hệ thống điện về 2 phía của SVC bằng nhau (hình vẽ 2.4) thì
khả năng truyền tải công suất của hệ thống điện sẽ bằng :
= 2 sin và điện áp U = E
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
15
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS

Hình 2.1 Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có và không có SVC
Điều đó có nghĩa là giới hạn của trạng thái ổn định bây giơ tại góc δ =
180
0
, và giá trị công suất max của đường dây truyền tải tăng 2 lần.Nếu đường
dây truyền tải với lượng công suất nhỏ hơn giá trị công suất max và để giữ
trạng thái ổn định thì thiết bị SVC cần phải có lượng công suất max là
Q
cmax
= 4P
m
. Trên thực tế công suất các thiết bị bù thường nhỏ hơn cũng
được chấp nhận vì lí do kinh tế. Nếu một thiết bị bù có công suất giới hạn
được vận hành lớn hơn công suất của nó thì nó sẽ hoạt động như một kháng
bù ngang có công suất không đổi. Điều đó có nghĩa rằng điện áp tại điểm giữa
không đổi và bằng giá trị E.
Khi đó công suất tác dụng truyền tải giảm và được tính theo công thức
sau:
c
m
m
P 1
.sin
Q
P
1
4P
= δ
−
Việc tăng khả năng truyền tải công suất của hệ thống điện có thể thực

hiện được trong hệ thống điện thực tế với các thiết bị SVC nối tại các vị trí
chiến lược mà có thể tìm ra bằng việc nghiên cứu dòng điện phụ tải.
Chức năng bình thường nhất của một SVC là điều chỉnh điện áp và trào
lưu công suất phản kháng tại điểm nó được nối vào mạng lưới. Điều này
cũng dễ hiểu vì công suất phản kháng có tác dụng rất lớn đối với cường độ
điện áp, mà SVC là một thiết bị có khả năng tạo hoặc thu hút công suất
phản kháng ảnh hưởng bởi sự biển đổi của công suất tải như việc đóng cắt
các phần tử của hệ thống điện: các đường dây, các nhóm tụ bù, kháng bù,
các máy biến áp. Với công suất tải lớn thì điện áp sẽ bị giảm đáng kể thậm
chí bị sụt mạnh. Điều đó là nguyên nhân dẫn đến sự tác động của Relay
điện áp thấp. Quá điện áp là nguyên nhân gây lên hiện tượng bão hòa mạch từ
trong máy biến áp, mà cũng là nguyên nhân làm tăng vọt các thành phần sóng
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
16
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
hài trong các máy phát điện. Điều đó, dẫn đến hiện tượng cộng hưởng các
thành phần sóng hài và có thể là sự cộng hưởng trong các tụ bù, trên đường
dây truyền tải và trong các đường cáp. Điều này có thể dẫn đến sự tác
động của chống sét van và có thể là nguyên nhân phá hỏng các chống sét van
này. Sự cộng hưởng vềnhiệt của các tụ điện và các động cơ có thể pháp
hỏng các thiết bị điện của hộ tiêu thụ.
Sự thay đổi điện áp tại nút phụ tải cuối cúng của hệ thống thiếu hụt công
suất là một hàm phụ thuộc vào công suất tải của toàn hệ thống và có thể
minh họa bằng
ví dụ đơn giản như hình 2.1.
Hình 2.2 Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC
Trong đó:
E: là điện áp của hệ thống.
X
e

: là điện kháng của hệ thống điện tính đến thanh cái của phụ tải.
Điện áp tại thanh cái phụ tải của hệ thống sẽ có xu hướng giảm thieo
chiều tăng của công suất tải nếu không có phần tử bù công suất phản kháng
và được thể hiện trên đường đặc tính (a) của hình 2.2. Sự cung cấp công
suất phản kháng của thiết bị SVC với dải thông số định mức tại điểm đấu
phụ tải sẽ giữ cho điện áp phụtải ít biến đổi hơn và thể hiện trên đường đặc
tính (b) của hình 2.2.
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
17
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Tuy nhiên, nêu thiết bị SVC không có giới hạn về công suất phát thì
điện áp trên thanh cái của phụ tải có thể được giữ giá trị không đổi và
được thể hiện trên đường đặc tính (c) của hình 2.2.
Hình 2.3 Sự thay đổi của điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có
SVC
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
18
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
CHƯƠNG 3
CẢI THIỆN KHẢ NĂNG ĐIỀU CHỈNH TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN
Khả năng truyền tải điện dọc theo một hành lang truyền tải bị giới hạn bởi một
vài yếu tố, ví dụ: giới hạn độ ổn định ở trạng thái ổn định, giới hạn quá độ - ổn định
và hãm hệ thống. Trong các trường hợp nhất định, một hệ thống năng lượng có thể
tăng cường việc hãm điện của một hệ thống để đảm bảo việc truyền tải điện không
có dao động ổn định. Một bối cảnh điển hình của độ lớn của các yếu tố khác nhau
đặc biệt, nơi mà việc hãm điện đóng một vai trò quyết định.
Các dao động trong một hệ thống bị gây ra bởi các nhiễu khác nhau. Nếu hẹ
thống khong được bù nối tiếp, một chuỗi điển hình của các tần số dao động mở rộng
từ một vài phần trăm của 1Hz tới gần 2Hz. Một vài mô hình của dao động có thể

tồn tại trong một hệ thống điện phức tạp và đa liên kết.
Các đặc tính của các dao động máy phát được quyết định bởi hai thành phần
momen; momen đồng bộ hóa và momen hãm. Momen đồng bộ hóa đảm bảo rằng
góc rotor của các máy phát khác nhau không rời ra xa theo một nhiễu động lớn( nói
cách khác momen đồng bộ hóa quyết định tần số dao động. Trong khi đó, momen
hãm ảnh hưởng tới thời gian suy giảm của các dao động. Thậm chí nếu một hệ
thống điện là ổn định, các dao động có thể duy trì trong một khoảng thời gian dài
mà không có momen hãm đủ lớn.
Hình 3.1 So sánh các giới hạn khác nhau trên dòng năng lượng.
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
19
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
3.1 Nguyên lý của điều khiển hỗ trợ SVC
Các SVC được sử dụng chủ yếu để điều khiển điện áp, chúng không góp phần
vào hãm hệ thống. Theo những phân tích dưới đây thì thấy rằng bằng cách sử dụng
việc điểu khiển hỗ trợ một bộ bù điện kháng tĩnh cải thiện một cách đáng kể việc
hãm điện năng của một hệ thống điện
Xem xét một hệ thống SMIB , bộ bù công suất phản kháng kiểu tĩnh điều
khiển điện áp điểm giữa tới V
m
. Theo đó,
V
1
= | V
1
| sin t+δ
V
m
= | V
m

| sin t+
V
2
= | V
2
| sin t
Trong đó, để đơn giản hóa, giả sử rằng |V
1
| = |V
2
| = V
Phương trình dao động truyền tĩnh hóa cho hệ thống này với điện năng đầu
vào cơ ổn định. Năng lượng điện P
E
(=P
C
) được truyền tải dọc theo đường dây.
m
E
VV
P sin
X/ 2 2
δ
=
Một thay đổi tăng dần trong năng lượng điện nhận được bằng cách tuyến tính
hóa như sau:
E E E
E m
m
P P P

P V V
V V
∂ ∂ ∂
∆ = ∆ + ∆ + ∆δ
∂ ∂ ∂δ
Theo vào đó giả sử điện áp đầu phát là hằng số, do đó. ΔV=0. Thay thế Δ P
e
thì kết quả là:
( )
2
E E
m
2
m
d
P P
M V 0
dt V
∆δ
∂ ∂
+ ∆ + ∆δ =
∂ ∂δ
Phương trình trên thể hiện một trạng thái động tín hiệu nhỏ của một hệ thống,
trong đó tác động của máy bù kháng tĩnh điện được thể hiện bởi giới hạn giữa.
E
m
m
P
V
V

 
 
∂
∆
 
 ÷
∂
 
 
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
20
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Nếu máy bù kháng tĩnh điện được hoạt động để duy trì giữa V
m
là một hằng số
một cách chặt chẽ, như được làm để điều khiển điện áp, delta V
m
trở thành zero,
trong trường hợp đó phương trình được tối giản thành.
( )
2
E
2
d
P
M 0
dt
∆δ
∂
+ ∆δ =

∂δ
Phương trình đặc tính tương ứng với các phương trình trên là:
2
E
0
1 P
s 0
M
∂
+ =
∂δ
Các nghiệm của phương trình trên năm trên trục ảo, kết quả là tạo nên các dao
động không được hãm trong góc rotor delta với một tần số là:
E
n 0
1 P
M
∂
ω =
∂δ
Trong đó delta = hệ số năng lượng đồng bộ hóa
Một cách rõ ràng rằng một máy bù kháng tĩnh điện đang hoạt động ở một chế
độ điều khiển điện áp thuần túy thì không thể cung cấp bất kỳ hãm hệ thống nào cả.
Tuy nhiên, một máy bù kháng tĩnh điện có thể góp phần hãm hệ thống nếu nó được
phép để điều chỉnh điện áp điểm giữa thay vì duy trì nó là một hằng số một cách
chặt chẽ. Đặc biệt, điện áp điểm giữa có thể được điều chỉnh như là một hàm của
d(delta)/dt, theo đó:
( )
m
d

V K
dt
∆δ
∆ =
Trong đó K = hằng số,
Phương trình dao động tăng dần đã được hiệu chỉnh:
( ) ( )
2
E E
0 0
2
m
d d
P P
M K 0
dt V dt
∆δ ∆δ
∂ ∂
+ + ∆δ =
∂ ∂δ
Phương trình đặc tính tương ứng là:
s
2
+2ξs+ = 0
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
21
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
Trong đó:
E
m

K P
2
M V
∂
ξ =
∂
Với việc đưa ra điều khiển điều chỉnh điện áp, máy bù kháng tĩnh điện biến
đổi hệ thống năng lượng ( điện) thành một hệ thống hãm tính cực. Từ phương trình
6.35 có thể thấy rằng các nghiệm nằm ở nửa trái của mặt phẳng s, và bất kỳ một dao
động nào trên góc motor sẽ suy giảm theo thời gian. Một đặc tính điều khiển them
bào được đặt tên là điều khiển phụ trợ, điều khiển phụ, hoặc là điều khiển hãm dao
động điện(PSDC). Một tín hiệu hiệu quả trong việc cải thện hãm hệ thống, như
được thấy trong phân tích này, là sự biến thiên trong tần số bus F, nó liên quan tới
các dao động góc rotor như sau:
( )
d
f
dt
∆δ
≅ ∆
Một cái nhìn sau hơn mang tính trực giác vào cơ chế của PSDC có thể hiểu
như sau: ở bất kỳ thời điểm nào, nếu
d / dt∆
hoặc
f
∆
là dương, có thể hiểu rằng
rotor đang có xu hướng tăng tốc từ việc tích trữ năng lượng động năng bên trong đó.
Nếu việc tích trữ này có thể loại trừ bằng điều chỉnh việc điều khiển máy bù kháng
tĩnh điện để mà đầu ra năng lượng điện của máy phát được gia trong các khoảng

thời gian cụ thể, điều này yêu cầu một sự gia tăng trong điện áp đầu cuối của máy
bù kháng tĩnh điện. Mặt khác, nếu
d / dt∆
là âm, điều này thể hiện việc giảm tốc của
rotor, đầu ra năng lượng điện của máy phát bị giảm bằng cách giảm điện áp đầu ra
của máy bù kháng tĩnh điện thông qua tác động của bộ điều khiển hãm.
Trong một vài tình huống, để đạt được việc hãm nhanh chóng, đầu ra của bộ
điều khiển hãm phụ trợ được đưa trực tiếp vào bộ điều khiển đánh lửa. Bộ điều
chỉnh điện áp hoàn toàn được bỏ qua và các trễ liên quan tới bộ điều khiển điện áp
bị loại trừ.
Trong một vài tình huống, để đạt được việc hãm nhanh chóng, đầu ra của bộ
điều khiển hãm phụ trợ được đưa trực tiếp vào bộ điều khiển đánh lửa. Bộ điều
chỉnh điện áp hoàn toàn được bỏ qua, và các trễ liên quan tới bộ điều khiển điện áp
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
22
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
bị loại trừ.
Cac bộ điều khiển phụ trợ của máy bù kháng tĩnh điện tăng cường một cách
đáng kể tính linh động và khả năng hoạt động của máy bù kháng tĩnh điện mà
không yêu cầu bất cứ một sự tăng thêm về định mức của máy bù kháng tĩnh điện.
3.2 Những sự đóng góp về momen của các bộ điều khiển bù kháng
tĩnh điện:
Tác động của các thiết bị động tới trạng thái của các mô hình cơ điện khác
nhau có thể được giải thích thông qua các momen hãm và đồng bộ hóa liên quan.
Một cách tiếp cận mang tính phân tích có thể giải thích bây giờ, trong đó các biến
của hệ thống được tách ra thành các thành phần của mô hình và mỗi một mô hình
điện cơ được coi là hoàn toàn độc lập. Cuối cùng, các đáp ứng của mỗi mô hình
được kết hợp để tạo nên đáp ứng của hệ thống tổng quát.
Một cách biểu diễn đơn giản của một mô hình điện cơ trong một hệ thống điện
không bao gồm mấy bù kháng tĩnh điện được mô tả trong hình 3.2 . Theo hình này, Mi

là ký hiệu của quán tính tác động của tất cả các máy tác động lên mô hình, D
i
và K
i
ký
hiệu cho các hệ số đồng bộ hóa và hãm. Một cách tương ứng, Wb ký hiệu tần số cơ sở
của hệ thống, và delta l và Wi ký hiệu tần số và góc của mô hình cơ điện thứ i.
Hình 3.2 biểu đồ khối thể hiện đóng góp của momen đồng bộ hóa và hãm của một
hệ thống năng lượng
i
i
i
K
M
ω =
Cũng vậy
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
23
Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
s=j2πf
i
Trong đó f
i
là tần số mô hình.
Cần nhấn mạnh rằng các momen đồng bộ hóa và hãm là các đóng góp kết hợp
của các bộ điều khiển của tất cả các thiết bị động có mặt trong hệ thong, bao gồm
các hệ thống kích hoạt máy phát. Các đóng góp của máy bù kháng tĩnh điện được
tách ra riêng biệt.
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
24

Hiệu quả của sử dụng SVC trong FACTS
KẾT LUẬN CHUNG
Sau khi tìm hiểu nguyên lý làm việc, tính năng của thiết bị bù công suất phản
kháng kiểu tĩnh (SVC), ta rút ra một số kết luận sau:
Thiết bị SVC làm cho hệ thống điện vận hành linh hoạt trong các chế độ bình
thường và sự cố đồng thời làm tăng độ tin cậy và tính kinh tế trong vận hành của hệ
thống điện lên rất nhiều. Hơn nữa, việc sử dụng chúng trong hệ thống điện còn làm
tăng chất lượng điện năng, đặc biệt tại các nút phụ tải quan trọng cần yêu cầu cao về
độ ổn định điện áp.
Việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị SVC trong hệ thống điện Việt Nam sẽ cải
thiện được việc ổn định điện áp tại nút có đặt SVC trong những trường hợp sự cố
nặng nề và làm giảm được tổn thất công suất trong toàn hệ thống. Tuy nhiên do giá
thành SVC còn tương đối cao( 40-60USD/KVAr) nên việc sử dụng chúng cần phải
tính toán thêm về mặt hiệu quả kinh tế.
Họ và tên: Lê Thanh Sơn Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV:CA120090
25