Nghiên cứu ổn định điện áp bằng thiết bị STATCOM và SVC trên lưới điện 500KV việt nam

Luận văn thạc sĩ Mục lục
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang v GVHD: TS.Trương Việt Anh

MC LC

Trang tựa Trang
Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học i
Lời cam đoan ii
Lời cảm ơn iii
Tóm tắt iv
Mục lục v
Danh sách các chử viết tắt và kí hiệu vi
Danh sách các hình viii
Chng I. TNG QUAN 01
1.1 Mục đích và lý do chọn đề tài 01
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 01
1.3 Phạm vi nghiên cứu 02
1.4 Các bước tiến hành 02
1.5 Điểm mới của luận văn 02
1.6 Giá trị thực tiễn của luận văn 02
1.7 Nội dung dự kiến 03
Chng II: N ĐNH ĐIN ÁP TRONG H THNG ĐIN 04
2.1 Đặt vấn đề 04
2.2 Phân tích những sự cố tan rã hệ thống điện gần đây 05
2.3. n định điện áp 07
2.4. Kết luận 11
Chng III: TNG QUAN V CÔNG NGH FACTS 12
3.1 Đặt vấn đề 12
3.2 Lợi ích khi sử dụng thiết bị FACTS 12
3.3 Một số thiết bị FACTS 13

3.4 Kết luận 26
Chng IV: S DNG PHN MM MATLAB/SIMULINK Đ MÔ PHNG
STATCOM VÀ SVC TRONG HTĐ  VIT NAM 27
4.1 Đặt vấn đề 27
4.2 Xây dựng mô hình mô phỏng cho hệ thống điện 500kV Việt Nam 27
4.3 Mô phỏng và kết quả đáp ứng động của STATCOM và SVC khi đặt ở trạm Đà Nẵng
trong lưới điện 500 kV Việt Nam 37
4.4 Mô phỏng và kết quả đáp ứng động của STATCOM và SVC khi đặt ở trạm Hà Tĩnh
trong lưới điện 500 kV Việt Nam 45
4.5 Nhận xét kết quả mô phỏng 57
Chng V: KT LUN VÀ HNG NGHIểN CU PHÁT TRIN 58
5.1 Kết luận 58
5.2 Hướng nghiên cứu phát triển 58
5.3 Kiến nghị 58
TƠi liu tham kho 60
Phụ lục 61

Luận văn thạc sĩDanhsáchcácchữviếttắtvàkýhiệu

HVTH: NguyễnKha LyTrangviGVHH: TS. TrươngViệtAnh


DANH SÁCH CÁC CH VIT TT VÀ KÝ HIU
CĐXL : Chếđộxáclập
CSPK : Côngsuấtphảnkháng
CSTD :Côngsuấttácdụng
HTĐ : Hệthốngđiện
HT : Hệthống
NM : Ngắnmạch
FACTS :Flexible AC Transmission Systems - Hệthốngtruyềntảiđiệnxoay

chiềulinhhoạt .
GTO :Gate Turn - Off Thyristor - Khóađóngmở
STATCOM :Static Synchronous Compensator -Thiếtbịbùngangđiềukhiển
bằngthyristor
SVC :Static Var Compensator - Thiếtbịbùtĩnhđiềukhiểnbằngthyristor
TCR :Thyristor Controlled Reactor - khángđiệnđiềukhiểnbằngthyristor
TCSC :Thyristor Controlled Series Compensator - Thiếtbịbùdọcđiều
khiểnbằngthyristor
TSR : Thyristor Switched Reactor - Khángđiệnđóngmởbằngthyristor
TSC : Thyristor Switched Capacitor - Tụđiệnđóngmởbằngthyristor

Luận văn thạc sĩ Danh sách các hình
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang viii GVHD: TS.Trương Việt Anh

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang

Hình 3.1. So sánh các chức năng của từng thiết bị bù có ĐK bằng thyristor. 13
Hình 3.2. Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC. 14
Hình 3.3. Sự thay đi của điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có SVC. 15
Hình 3.4. Quan hệ thời gian và điện áp quá áp 15
Hình 3.5. Mô hình vị trí SVC 17
Hình 3.6. Sự thay đi P và Q khi có SVC đối với mô hình SMIB 17
Hình 3.7. Đường cong góc – công suất đối với mô hình SMIB 18
Hình 3.8. Đặc tính công suất khi có và không có SVC 20
Hình 3.9. Sơ đ nguyên lý và hoạt động của TCSC 21
Hình 3.10. Sơ đ cấu trúc Statcom 23
Hình 3.11. đ nguyên lý hoạt động của Statcom 24
Hình 3.12. Nguyên lý bù của bộ bù 24
Hình 3.13. Trạng thái hấp thụ công suất phản kháng của bộ bù 25

Hình 3.14. Trạng thái phát công suất phản kháng của bộ bù 26
Hình 4.1. Mô hình mô phỏng hệ thống điện 500kV Việt Nam 28
Hình 4.2. Hợp thoại thiết lập tham số cho bộ điều khiển STATCOM 29
Hình 4.3. Hợp thoại thiết lập tham số cho bộ điều khiển SVC 29
Hình 4.4. Hợp thoại thiết lập tham số cho NMĐ Hòa Bình 30
Hình 4.5. Hợp thoại thiết lập tham số cho ngun điện từ NMĐ Yaly 30
Hình 4.6. Hợp thoại thiết lập tham số cho ngun điện từ miền Nam 31
Luận văn thạc sĩ Danh sách các hình
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang viii GVHD: TS.Trương Việt Anh

Hình 4.7. Hợp thoại thiết lập tham số cho ngun điện từ miền Bắc 31
Hình 4.8. Hợp thoại thiết lập tham số cho đường dây L1 32
Hình 4.9. Hợp thoại thiết lập tham số cho đường dây L2 32
Hình 4.10. Hợp thoại thiết lập tham số cho đường dây L3 33
Hình 4.11. Hợp thoại thiết lập tham số cho đường dây L4 33
Hình 4.12. Hợp thoại thiết lập tham số cho đường dây L9 34
Hình 4.13. Hợp thoại thiết lập tham số cho đường dây L10 34
Hình 4.14. Hợp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào thanh cái Hòa Bình 35
Hình 4.15. Hợp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào thanh cái Hà Tĩnh 35
Hình 4.16. Hợp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào thanh cái Đà Nẵng 36
Hình 4.17. Hợp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào thanh cái Pleiku 36
Hình 4.18. Hợp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào thanh cái Di Linh 37
Hình 4.19. Hợp thoại thiết lập tham số cho phụ tải nối vào thanh cái Nho Quan 37
Hình 4.20. Mô hình mô phỏng hệ thống khi có xảy ra ngắn mạch 38
Hình 4.21. Hợp thoại thiết lập tham số cho sự cố ngắn mạch pha A chạm đất 39
Hình 4.22. Tín hiệu ngõ ra của STATCOM và SVC ở thanh cái Đà Nẵng khi HTĐ
bị sự cố ngắn mạch 1 pha 39
Hình 4.23. Kết quả đáp ứng điện áp tại nút Đà Nẵng khi bị sự cố NM 1pha 40
Hình 4.24. Kết quả đáp ứng điện áp Vmes và Vref tại thanh cái Đà Nẵng khi đặt
thiết bị STATCOM khi hệ thống bị sự cố ngắn mạch 1pha 40

Hình 4.25. Kết quả đáp ứng điện áp khi đặt STATCOM và SVC ở thanh cái Đà
Nẵng khi hệ thống bị sự cố ngắn mạch 1pha 41
Hình 4.26. Kết quả đáp ứng công suất phản kháng khi đặt STATCOM và SVC ở
thanh cái Đà Nẵng khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 1pha 41
Luận văn thạc sĩ Danh sách các hình
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang viii GVHD: TS.Trương Việt Anh

Hình 4.27. Hợp thoại thiết lập tham số cho sự cố ngắn mạch 2pha 42
Hình 4.28. Mô hình tín hiệu ngõ ra của STATCOM và SVC ở trạm Đà Nẵng ở chế
ngắn mạch 2pha 43
Hình 4.29. Kết quả đáp ứng điện áp tại nút Đà Nẵng khi bị sự cố NM 2pha 43
Hình 4.30. Kết quả đáp ứng điện áp Vmes và Vref tại thanh cái Đà Nẵng khi đặt
thiết bị STATCOM khi hệ thống bị sự cố ngắn mạch 2pha 44
Hình 4.31. Kết quả đáp ứng điện áp khi đặt STATCOM và SVC ở thanh cái Đà
Nẵng khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 2pha 44
Hình 4.32. Kết quả đáp ứng công suất phản kháng khi đặt STATCOM và SVC ở
thanh cái Đà Nẵng khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 2pha 45
Hình 4.33. Mô hình tín hiệu ngõ ra của STATCOM và SVC ở trạm Hà Tĩnh ở chế
độ bình thường 46
Hình 4.34. Kết quả đáp ứng điện áp tại nút Hà Tĩnh khi Hệ thống điện làm việc
bình thường 46
Hình 4.35. Kết quả đáp ứng điện áp và công suất phản kháng tại thanh cái Hà Tĩnh
khi đặt thiết bị STATCOM khi HTĐ làm việc bình thường 47
Hình 4.36. Kết quả đáp ứng điện áp Vmes và Vref của SVC khi HTĐ làm việc bình
thường 47
Hình 4.37. Kết quả đáp ứng công suất phản kháng khi đặt STATCOM và SVC ở
thanh cái Hà Tĩnh khi HTĐ làm việc bình thường 48
Hình 4.38. Mô hình mô phỏng hệ thống khi có xảy ra ngắn mạch 49
Hình 4.39. Hợp thoại thiết lập tham số cho sự cố ngắn mạch pha A chạm đất 50
Hình 4.40. Mô hình tín hiệu ngõ ra của STATCOM và SVC ở thanh cái Hà Tĩnh

khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 1 pha. 50
Hình 4.41. Kết quả đáp ứng điện áp tại nút Hà Tĩnh khi bị sự cố NM 1 pha 51
Luận văn thạc sĩ Danh sách các hình
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang viii GVHD: TS.Trương Việt Anh

Hình 4.42. Kết quả đáp ứng điện áp Vmes và Vref tại thanh cái Hà Tĩnh khi đặt
thiết bị STATCOM khi hệ thống bị sự cố ngắn mạch 1 pha 51
Hình 4.43. Kết quả đáp ứng điện áp khi đặt STATCOM và SVC ở thanh cái Hà
Tĩnh khi hệ thống bị sự cố ngắn mạch 1 pha 52
Hình 4.44. Kết quả đáp ứng công suất phản kháng khi đặt STATCOM và SVC ở
thanh cái Hà Tĩnh khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 1 pha 52
Hình 4.45. Mô hình mô phỏng hệ thống khi có xảy ra ngắn mạch 2 pha 53
Hình 4.46. Hợp thoại thiết lập tham số cho sự cố ngắn mạch 2 pha 54
Hình 4.47. Kết quả đáp ứng điện áp tại nút Hà Tĩnh khi bị sự cố NM 2pha 54
Hình 4.48. Kết quả đáp ứng điện áp Vmes và Vref tại thanh cái Hà Tĩnh khi đặt
thiết bị STATCOM khi hệ thống bị sự cố ngắn mạch 2pha 55
Hình 4.49. Kết quả đáp ứng điện áp khi đặt STATCOM và SVC ở thanh cái Hà
Tĩnh khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 2pha 55
Hình 4.50. Kết quả đáp ứng công suất phản kháng khi đặt STATCOM và SVC ở
thanh cái Hà Tĩnh khi HTĐ bị sự cố ngắn mạch 2pha 56




Chương I: Tng Quan GVHD: TS.Trương Việt Anh
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 1

Chng 1: TNG QUAN
1.1 Mục đích vƠ lý do chn đ tài
Trong những năm qua cùng với sự phát triển của nền kinh tế Hệ Thống

Điện Việt Nam cũng liên tục phát triển cả về qui mô lẫn công nghệ. Từ khi mới
hình thành năm 1994 tng chiều dài đường dây truyền tải 500kV là 1.487 km, đến
nay đã tăng lên 3.758 km và theo qui hoạch đến năm 2015 sẽ tiếp tục mở rộng và
phát triển đạt tng chiều dài 4.500 km. Hệ Thống điện Việt Nam hiện nay, có các
đường dây siêu cao áp 500 kV liên kết nhiều nhà máy điện công suất lớn và các
trung tâm phụ tải với đ thị phụ tải khác nhau. Trào lưu công suất trong hệ thống sẽ
liên tục thay đi theo chế độ vận hành, kết quả thông số chế độ cũng liên tục thay
đi, đặc biệt là điện áp tại các nút thay đi trong phạm vi rộng và dễ dàng rơi ra
ngoài phạm vi cho phép. Đối với các Hệ Thống điện này không thể sử dụng các
thiết bị bù cố định để điều chỉnh điện áp, vì nếu chọn dung lượng bù để điều chỉnh
điện áp thỏa mản ở chế độ này thì sẽ không thỏa mản ở chế độ khác. Ví dụ tại một
nút trên đường dây truyền tải ở chế độ 1 có điện áp 1,08pu lớn hơn giới hạn cho
phép (Ucpmax) và ở chế độ 2 có điện áp 0,96pu nằm trong giới hạn cho phép, nếu
lắp đặt kháng bù ngang để đưa điện áp ở chế độ 1 về 1,0pu thì ở chế độ 2 điện áp sẽ
thấp hơn giới hạn cho phép. Ngược lại tại một nút chế độ 1 có điện áp 1,04pu nằm
trong giới hạn cho phép và ở chế độ 2 có điện áp 0,9pu thấp hơn giới hạn cho
phép(Ucpmin), nếu lắp đặt tụ bù ngang để đưa điện áp ở chế độ 2 về 1,0pu thì điện
áp ở chế độ 1 sẽ lớn hơn giới hạn cho phép. Trong trường hợp này chỉ có thể sử
dụng các thiết bị bù có điều khiển như SVC và STATCOM mới có khả năng điều
khiển nhanh lượng công suất phản kháng trao đi với Hệ Thống để giử n định điện
áp nút khi thay đi chế độ vận hành. Từ các phân tích nêu trên cho thấy đối với Hệ
Thống điện Việt Nam cần thiết phải sử dụng thiết bị bù có điều khiển để lắp đặt
nhằm nâng cao chất lượng điện áp và độ tin cậy vận hành cho Hệ Thống.
1.2 Mục tiêu và nhim vụ ca lun văn
Phân tích các giới hạn n định của hệ thống điện, trong đó đi sâu phân tích giới
hạn n định điện áp. Tìm hiểu các nguyên nhân gây mất n định điện áp đã xảy ra
Chương I: Tng Quan GVHD: TS.Trương Việt Anh
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 2

trong hệ thống điện. Vùng có điện áp thấp nhất trong lưới truyền tải điện, biện pháp

nâng cao n định điện áp. Nghiên cứu để xây dựng mô hình điều khiển điện áp của
hệ thống điện để từ đó mô phỏng các chế độ vận hành của hệ thống điện, đánh giá
mức độ n định điện áp thực tế của mạng điện.
Mô phỏng mô hình trên phần mềm Matlab/Simulink để quan sát khả năng n
định điện áp khi ứng dụng thiết bị STATCOM và SVC trong lưới điện truyền tải.
Đánh giá hiệu quả thiết thực trong việc nâng cao n định điện áp cho hệ thống
điện do thiết bị STATCOM và SVC mang lại, từ đó rút ra kết luận và xem xét khả
năng đưa thiết bị STATCOM và SVC vào lưới điện truyền tải 500kV của Việt Nam.
1.3 Phm vi nghiên cu
Nghiên cứu phần mềm Matlab/Simulink/ STATCOM hoặc SVC mô phỏng mô hình
hệ thống điện 500kV Việt Nam để phân tích các giới hạn n định của hệ thống điện,
trong đó đi sâu nghiên cứu và phân tích giới hạn n định điện áp.
1.4 Các bc tin hành
 Thu thập và đọc hiểu các tài liệu liên quan từ cán bộ hướng dẫn, sách, các bài
báo, phiên dịch các tài liệu viết bằng tiếng Anh trên phương tiện truyền thông mạng
internet. Sau đó phân tích và tng hơp các tài liệu dựa trên cơ sở của luận văn.
 Khảo sát n định điện áp, phương pháp nghiên cứu đánh giá n định điện áp.
 Giới thiệu và ứng dụng thiết bị bù công suất phản kháng sử dụng công nghệ
FACT
 Nghiên cứu phần mềm Matlab, đặc biệt là mô hình Hệ Thống điện 500kV
trên Matlab/Simulink /STATCOM và SVC.
1.5 Đim mi ca lun văn
Nghiên cứu phần mềm Matlab/Simulink/ STATCOM và SVC mô phỏng mô hình hệ
thống điện 500kV Việt Nam vận hành ở chế độ bình thường và chế độ ngắn mạch để
phân tích các giới hạn n định của hệ thống điện, trong đó đi sâu nghiên cứu và phân tích
giới hạn n định điện áp.
1.6 Giá tr thực tin ca lun văn
Chương I: Tng Quan GVHD: TS.Trương Việt Anh
HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 3

Luận văn đã xây dựng được mô hình mô phỏng Hệ Thống điện 500kV bằng mô
hình trên phần mềm Matlab/Simulink /
STATCOM và SVC, mô phỏng thành công
và chính xác, kết quả thu được của chương trình mô phỏng sẽ được dùng để đánh
giá một mạng điện cần nghiên cứu để từ đó đưa ra các phương thức vận hành thực
tế phù hợp nhằm đảm bảo n định điện áp cho hệ thống điện và nâng cao khả năng
truyền tải công suất.
Luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cho những ai quan tâm tới việc nghiên
cứu n định điện áp cho hệ thống điện.
1.7 Ni dung dự kin:
Chng I
: TNG QUAN.
Chng II
: N ĐNH ĐIN ÁP H THNG ĐIN.
Chng III
: TNG QUAN V CÔNG NGH FACTS.
Chng IV
: S DNG PHN MM MATLAB/SIMULINK Đ MÔ PHNG
STATCOM VÀ SVC TRONG H THNG ĐIN 500kV  VIT NAM.
Chng V
: KT LUN VÀ HNG NGHIÊN CU PHÁT TRIN.
TÀI LIU THAM KHO.
PH LC.

Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 4

CHNG II
N ĐNH ĐIN ÁP H THNG ĐIN
2.1. Đặt vn đ
Nh thực hiện chủ trương đi mới của Đảng, nền kinh tế Việt Nam từ năm 1985
đến nay đã tăng trưng với tốc độ bình quân 7%/năm. Nhiều khu công nghiệp lớn, khu
kinh tế m và khu dân cư mới được hình thành, để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện tăng
nhanh theo tốc độ tăng trưng của phụ tải, Nhà nước đã huy động một ngun vốn lớn để
đầu tư phát triển Hệ thống điện. Ngày 27/5/1994 đã đóng điện đưa đưng dây 500kV vào
vận hành kết nối HTĐ ba miền thành HTĐ hợp nhất Bắc-Trung-Nam, tạo điều kiện để
khai thác một cách hiệu quả các ngun điện hiện có truyền tải và cung cấp cho các hộ
tiêu thụ. Trong những năm qua HTĐ Việt Nam liên tục phát triển, đến nay lưới điện
500kV có tng chiều dài là 3466km và 11 trạm biến áp với tng công suất là 6600MVA.
Hiệu quả do các HTĐ hợp nhất mang lại là rất lớn, tuy nhiên trên các HTĐ hợp nhất có
các đưng dây siêu cao áp đã xuất hiện nhiều vấn đề kỹ thuật khá phức tạp cần được giải
quyết trong thiết kế cũng như vận hành. Một trong những vấn đề đó là lượng công suất
phản kháng do các đưng dây siêu cao áp sinh ra rất lớn tỉ lệ với bình phương điện áp, đã
gây ảnh hưng đến khả năng tải của đưng dây, tác động đến chế độ làm việc của máy
phát và phân bố điện áp trong các mạng điện áp thấp, đặc biệt là tác động đến n định
điện áp trong HTĐ. Để giải quyết vấn đề nầy thưng lắp đặt các tụ bù dọc và kháng bù
ngang trên các đưng dây truyền tải, trong HTĐ Việt Nam trên các đoạn đưng dây
500kV có khoảng cách lớn,  hai đầu được lắp đặt tụ bù dọc với mức độ bù là 60% và
kháng điện bù ngang với mức độ bù là 70%. Tuy nhiên trào lưu công suất trên các đưng
dây truyền tải thưng thay đi rất lớn, cho nên  chế độ tải nặng điện áp các nút giảm
xuống đáng kể và dễ dàng đẩy HTĐ rơi vào trạng thái mất n định. Đối với HTĐ Việt
Nam hiện nay công suất truyền tải trên đưng dây 500kV luôn  mức cao, công suất trên
đưng dây 500kV Pleiku – Đà Nẵng khoảng 1600MW và trên đưng dây 500kV Đà

Nẵng – Hà Tĩnh là 1200MW nên điện áp  các thanh cái 500kV Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Hà
Tĩnh thưng  mức thấp vào khoảng 475kV  giới hạn thấp nhất của điện áp vận hành
bình thưng và có thi điểm điện áp xuống đến 455kV. Do đó việc nghiên cứu đánh giá
n định và tìm các giải pháp để nâng cao độ dự trữ n định cho HTĐ Việt Nam là rất cần
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 5

thiết. Thực tế vận hành trong thi gian qua HTĐ Việt Nam đã có những sự cố liên quan
đến mất n định điện áp dẫn đến mất điện trên diện rộng xảy ra vào các ngày 17/5/2005,
27/12/2006, 20/7/2007 và ngày 04/9/2007 .Các hiện tượng tan rã lưới trên diện rộng
(black-out) cũng đã xảy ra đối với nhiều HTĐ trên Thế giới như: tại Ý ngày 28/9/2003,
Nam Thụy Điển và Đông Đan Mạch ngày 23/9/2003, phía Nam Luân Đôn ngày
28/8/2003, Phần Lan ngày 23/8/2003, Mỹ-Canada ngày 14/8/2003…, tất cả các trưng
hợp trên đều liên quan đến mất n định điện áp.
Hiện nay nước ta đang và sẽ rơi vào tình trạng thiếu ngun điện trong khi phụ tải
tăng nhanh, do đó các đưng dây truyền tải sẽ làm việc  công suất giới hạn cho phép và
điện áp tại các nút sẽ có nguy cơ sụt giảm mạnh xuống dưới mức cho phép và có thể tiến
đến mức giới hạn về n định điện áp. Mặt khác, nước ta đang trong giai đoạn thực hiện
vận hành thị trưng điện lực  khâu phát điện và sẽ tiến tới thị trưng bán buôn và sau đó
là thị trưng bán lẽ theo lộ trình Chính phủ đã đề ra. Khi đó phương thức điều độ vận
hành hệ thống điện sẽ phức tạp hơn nhiều và công suất truyền tải trong lưới điện sẽ phụ
thuộc không chỉ vào công suất phát của nhà máy điện, công suất tiêu thụ của phụ tải mà
còn phụ thuộc vào cả giá bán điện của các nhà máy, các hợp đng song phương… nên
việc nghiên cứu n định điện áp để đảm bảo an toàn trong vận hành hệ thống điện càng
được đặc biệt quan tâm.
2.2. Phân tích nhng sự c tan rã h thng đin gn đơy
2.2.1. Nhng sự c tan rã h thng đin gn đây trên th gii:
Trong vòng hơn 20 năm, đã có rất nhiều sự cố tan rã HTĐ xảy ra trên khắp thế
giới với những hậu quả vô cùng to lớn, thậm chí  các nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản,

Tây Âu…
 Sự cố tan rã HTĐ tại Florida – Mỹ ngày 17/05/1985: Một sự cố phóng điện dẫn đến
việc cắt ba đưng dây 500kV đang mang tải nhẹ dẫn đến sụp đ điện áp và tan rã
hoàn toàn HTĐ trong vòng vài giây. Lượng tải bị mất khoảng 4292 MW. Nguyên
nhân của sự cố tan rã HTĐ là quá trình sụp đ điện áp trong khoảng thi gian quá
độ.
 Sự cố tan rã HTĐ Tokyo – Nhật Bản ngày 23 tháng 7 năm 1987: Toàn bộ thủ đô
Tokyo có thi tiết rất nóng, dẫn đến lượng tải tiêu thụ do điều hòa nhiệt độ tăng cao.
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 6

Sau thi gian bui trưa, lượng tải tăng lên khoảng 1% /1 phút (tương đương với 400
MW/1 phút). Mặc dù, các tụ bù đã được đóng hết, nhưng điện áp của HTĐ vẫn bắt
đầu giảm thấp trên hệ thống truyền tải 500kV. Sau khoảng 20 phút, thì điện áp bắt
đầu giảm xuống còn khoảng 0,75 p.u (đơn vị tương đối) và kết quả là các hệ thống
bảo vệ rơle tác động ngắt một số phần của hệ thống truyền tải và xa thải lượng phụ
tải 8000MW. Nguyên nhân chính là quá trình sụp đ điện áp trong khoảng thi
gian dài hạn. Các đặc tính phụ tải phụ thuộc điện áp của các thiết bị điều hòa là
nguyên nhân chính dẫn sự suy giảm điện áp.
2.2.2. Các nguyên nhân ca sự c tan ra h thng đin.
Thông thưng, một sự cố tan rã HTĐ là một hiện tượng phức tạp, với nhiều
nguyên nhân khác nhau. Một HTĐ bị tan rã là kết quả của một quá trình chia tách, mất
đưng dây, máy phát điện… liên tục cho đến khi bị phân chia hoàn toàn thành các vùng,
khu vực cách ly nhau. Trong luận văn này, chúng tôi tng kết một số các nguyên nhân
chính như sau:
- Nguyên nhân đầu tiên bắt đầu từ khâu qui hoạch và thiết kế
- Quá trình vận hành HTĐ
- Quá trình bảo dưỡng thiết bị
- Ngoài ra con nhiều nguyên nhân khách quan khác, như sự hư hỏng bất thưng của

thiết bị bảo vệ, hệ thống quản lý năng lượng (Energy System management - ESM),
hệ thống đánh giá trạng thái (state estimator-SE) và hệ thống đánh giá sự cố ngẫu
nhiên thi gian thực (real time contingency analysis-RTCA) đã làm cho các kỹ sư
vận hành không thể giám sát và đánh giá tình trạng làm việc cũng như việc đưa ra
các biện pháp kịp thi. Hay hiện tượng thiên nhiên cũng là một trong những
nguyên nhân dẫn đến việc tăng lên bất thưng của phụ tải hay hư hỏng thiết bị
được xem là những điều kiện bất lợi ban đầu cho HTĐ, là nguyên nhân bắt ngun
các sự cố.
2.2.3. C ch xẩy ra sự c tan rã h thng đin
Trong phần trước, chúng tôi đã tóm tắt các sự cố tan rã HTĐ xảy ra gần đây trên
thế giới, nhưng các cơ chế xảy ra sự cố rất khác nhau từ hệ thống đơn lẻ đến hệ thống liên
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 7

kết. Tuy nhiên tất cả các sự cố trên đều có một quá trình chung đó là HTĐ đi từ trạng thái
vận hành bình thưng (có thể rất gần với giới hạn an ninh/ n định) đến mất n định và
cuối cùng là chia tách, sụp đ thành các hệ thống riêng biệt. Cơ chế chung đó chính là sự
mất n định của HTĐ.
2.3. n đnh đin áp
2.3.1 Các đnh nghĩa v n đnh đin áp
Khái niệm n định điện áp là khả năng của một HTĐ vẫn còn duy trì được giá trị
điện áp n định  tất cả các nút trong HTĐ sau khi trải qua một sự cố từ điều kiện vận
hành xác lập bình thưng ban đầu.
Vấn đề về n định điện áp còn có thể được chia nhỏ thành các vấn đề nhỏ hơn,
tương ứng là n định điện áp khi có kích động lớn và khi có dao động nhỏ.
 n đnh đin áp khi có kích đng ln: là khả năng của HTĐ vẫn còn duy trì được
các giá trị điện áp n định sau khi có kích động lớn, chẳng hạn như hư hỏng trong
HTĐ, mất ngun phát điện, hoặc các sự cố trên mạch điện. Việc xác định n định
điện áp khi có kích động lớn cần phải khảo sát đáp ứng phi tuyến của HTĐ trong

một khoảng thi gian đủ để thu nhận được hoạt động và tương tác của các thiết bị,
chẳng hạn như động cơ điện, ULTC (bộ chỉnh áp dưới tải của máy biến áp), và bộ
hạn chế dòng kích từ của máy phát (OEL- bộ hạn chế trạng thái bị kích thích quá
mức).
 n đnh đin áp khi có dao đng nh: là khả năng của HTĐ vẫn còn duy trì được
điện áp n định khi chịu các tác động nhỏ, chẳng hạn như, tải thay đi tăng. Dạng n
định này chịu tác động bi các đặc trưng của tải, các điều khiển mang tính chất liên
tục, và các điều khiển ri rạc vào một điểm thi gian cho trước. Khái niệm này rất
hữu ích khi xác định, vào thi điểm bất kỳ, cách thức mà điện áp trên hệ thống đáp
ứng với các thay đi hệ thống nhỏ. Với các giả thiết thích hợp, các phương trình của
hệ thống có thể được tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc để phân tích và do
đó cho phép tính toán được thông tin độ nhạy rất hữu ích trong việc nhận dạng các
yếu tố ảnh hưng đến n định điện áp. Tuy nhiên, quá trình tuyến tính hóa này
không tính đến các ảnh hưng phi tuyến, chẳng hạn như MBA với bộ điều áp dưới
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 8

tải, (bước điều chỉnh áp ri rạc, và trễ thi gian ). Do đó, việc kết hợp các phân tích
tuyến tính và phi tuyến thưng được sử dụng để phối hợp với nhau. Khoảng thi
gian nghiên cứu n định điện áp có thể thay đi từ vài giây đến hàng chục phút. Do
đó n định điện áp còn có thể được phân chia thành hiện tượng ngắn hạn và dài hạn.
 n đnh đin áp ngn hn: liên quan đến tính chất động của các thành phần tải tác
động nhanh, chẳng hạn như: động cơ cảm ứng, tải điều khiển điện tử. Trưng hợp
này thi gian nghiên cứu cần đến một vài giây và các kỹ thuật và việc phân tích yêu
cầu phải giải các phương trình vi phân.
 n đnh đin áp dƠi hn: liên quan đến các thiết bị tác động chậm hơn, chẳng hạn,
ULTC, tải nhiệt điều khiển tĩnh, và các bộ giới hạn kích từ (OEL). Thi gian nghiên
cứu có thể đến vài phút hoặc nhiều phút, và việc mô phỏng trong khoảng dài hạn cần
được sử dụng để phân tích hoạt động động của HTĐ. Thông thưng, tính n định

được xác định bi việc mất các thiết bị chứ không phải tính nghiêm trọng của kích
động ban đầu. Tính không n định có nguyên nhân là sự mất cân bằng trong khoảng
dài hạn (khi tải cố gắng khôi phục lại công suất của nó vượt quá khả năng của HT
truyền tải và các ngun kết nối).
2.3.2 Sự mt n đnh và sụp đ đin áp
Sự mất n định điện áp: xuất phát từ các thay đi của tải tiêu thụ công suất vượt
quá khả năng của hệ thống truyền dẫn và hệ thống phát
Sự sụp đ điện áp: là quá trình mà qua đó chuỗi các sự cố liên quan đến sự không
n định điện áp và cuối cùng dẫn đến tan rã HTĐ hoặc điện áp thấp bất thưng trong
phần lớn khu vực của HTĐ.
2.3.3. Mt s tiêu chuẩn thực dụng khác phân tích n đnh đin áp
2.3.3.1. Phơn tích đ nhy
Chỉ tiêu được thiết lập dựa trên cơ s hệ phương trình CĐXL viết cho độ lệch nhỏ ( sắp sỉ
tuyến tính quanh điểm cân bằng ).  dạng chung, ta có thể viết gọn theo kí hiệu vectơ:

0),(
0),(




UQ
UP
(2.1)
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 9

Trong đó: P = {P
1

, P
2
, …P
N
}; Q = { Q
1
, Q
2
, …Q
N
}


= {

1
,

2
, …

N
}; U = { U
S+1
, U
S+2
, …U
N
}
Với các độ lệch nhỏ hệ có dạng :











U
Q
U
P













P
P

.









U
=








Q
P
(2.2)
Ký hiệu gọn các ma trận con trong ma trận hệ số của hệ phương trình ( ma trận jacobi ) ,
có thể viết:




QV

PV
J
J






Q
P
J
J
.









U
=









Q
P
(2.3)
Cho
P
= 0 ta có
 
 
   
UJUJJJJQ
RPVPQQV



1

(2.4)
Độ nhạy của Q theo U được xác định bi ma trận sau:

 

R
J
 
PVPQQV
JJJJ
1




Sau khi chéo hóa ma trận [J
R
] thì mỗi phần tử sẽ tương ứng với độ nhạy một nút. Thật
chất đó cũng chính là tỉ số
i
i
U
Q


tính cho mỗi nút I khi
P
= 0. Nút có J
R
càng lớn thì
càng n định.Chỉ tiêu độ nhạy chủ yếu chỉ có ý nghĩa so sánh, nút có độ nhạy càng nhỏ
gần giới hạn n định nên là nút yếu về phương diện n định.
2.3.4.2. Phân tích giá tr riêng
Thay vì cần tính lần lượt các hệ số độ nhạy bằng cách giải phương trình (2. 4) hoặc chéo
hóa ma trận J
R
có thể phân tích n định điện áp nút trực tiếp trên cơ s các trị riêng và
vectơ riêng của ma trận J
R
. Giả thiết phân tích và nhận được các ma trận giá trị riêng và
vectơ riêng của J
R

. Theo công thức khai triển ma trận theo giá trị riêng và vectơ riêng ta
có: J
R
=

:
Trong đó:
nxn

: là vectơ riêng bên phải của J
R
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 10



nxn

: là vectơ riêng bên trái của J
R


nxn

: là ma trận giá trị riêng của J
R
0

0

1



nxn

0

0
2







n


0
0
;

nxn


1


2

…
n

;

nxn

1


2

…
n

t
;
Ta có:
QJU
R

1
vì
1
R
J
=


1
nên
QU 


1


Do
1

là ma trận chéo nên ta có:

i
i
n
j
jj
i
QU 




1

Khi

> 0 điện áp và công suất phản kháng thay đi cùng hướng, điện áp nút n định.
Ngược lại,


< 0 điện áp nút không n định. Hơn nữa, nút

i
nhỏ sẽ kém n định và là
nút yếu.
2.4. Kt lun
n định điện áp là khả năng duy trì điện áp tại tất cả các nút trong hệ thống nằm
trong một phạm vi cho phép (tuỳ vào tính chất mỗi nút mà cho phép điện áp dao động
trong những phạm vi khác nhau)  điều kiện vận hành bình thưng hoặc sau các kích
động. Hệ thống sẽ đi vào trạng thái không n định khi xuất hiện các kích động như tăng
tải đột ngột hay thay đi các điều kiện của mạng lưới hệ thống, … Các thay đi đó có thể
làm cho quá trình giảm điện áp xảy ra và nặng nhất là có thể rơi vào tình trạng không thể
điều khiển điện áp, gây ra sụp đ điện áp. Nhân tố chính gây ra mất n định điện áp là hệ
thống không có khả năng đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng trong mạng. Các thông
số có liên quan đến sụp đ điện áp là dòng công suất tác dụng, công suất phản kháng
cùng với điện dung, điện kháng của mạng lưới truyền tải.
Mất n định điện áp hay sụp đ điện áp là sự cố nghiêm trọng trong vận hành hệ
thống điện, làm mất điện trên một vùng hay trên cả diện rộng, gây thiệt hại rất lớn về
Chương II: n định điện áp HTĐ GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 11

kinh tế, chính trị, xã hội. Vì vậy, việc phân tích n định điện áp cần được quan tâm nhiều
hơn nữa và có những biện pháp để ngăn ngừa sụp đ điện áp.

Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 12

CHNG 3:
TNG QUAN V CÔNG NGH FACTS
3.1. Đặt vn đ
Trước đây các thiết bị bù thường không có tự động điều chỉnh điện áp, hoặc có
điều chỉnh nhưng rất chậm (máy bù đng bộ ) hoặc bù từng nấc. Với sự phát triển vượt
bậc trong lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt kỹ thuật điện tử công suất như thyristor
công suất lớn đó cho phép thực hiện các thiết bị bù điều khiển nhanh, thực tế các thiết bị
bù dùng thyristor có thể thay đi công suất từ 0 đến trị số định mức không quá 1/4 chu kỳ
tần số điện công nghiệp.
FACTS là hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt sử dụng thiết bị điện tử
công suất hoạt động ở chế độ tự động với dòng điện và điện áp cao, cho phép điều khiển
bù công suất phản kháng gần như tức thời, ngăn cản dao động để n định điện áp, hệ số
công suất của hệ thống một cách nhanh chóng.
Mặt khác việc định hướng phát triển hệ thống được căn cứ trên cơ sở dự báo phụ tải,
tuy nhiên trong quá trình vận hành không phải lúc nào cũng đảm bảo cân bằng giữa cung
và cầu dẫn đến tình trạng hệ thống điện sẽ có thời điểm bị quá tải. Thêm vào đó, do khả
năng tải của đường dây bị giới hạn bởi các yếu tố nhiệt độ, điện dung và độ n định, nếu
không có sự điều khiển hợp lý, sẽ không tận dụng hết khả năng tải của các đường dây.
Việc sử dụng thiết bị FACTS sẽ góp phần giải quyết việc vận hành hệ thống điện một
cách khoa học, nâng cao hiệu quả đường dây tải điện hiện có, đáp ứng yêu cầu thực tế đặt
ra. Đặc biệt ở những nơi yêu cầu về cung cấp điện an toàn và tin cậy.
3.2. Lợi ích khi s dụng thit b FACTS
Các u đim khi s dụng thit b FACTS
Sử dụng thiết bị FACTS cho phép:
+ Nâng cao khả năng giữ n định điện áp, giảm dao động công suất làm cho việc
vận hành HTĐ linh hoạt và hiệu quả hơn.
+ Điều khiển trào lưu công suất phản kháng theo yêu cầu
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 13

+ Tăng khả năng tải của đường dây gần tới giới hạn nhiệt
+ Tăng độ tin cậy, giảm tn thất hệ thống
Tuy nhiên giá thành các thiết bị FACTS là rất cao so với khả năng tài chính nước ta
hiện nay. Do đó, khi nghiên cứu áp dụng thiết bị FACTS cần phải phân tích các chỉ tiêu
kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn giải pháp phù hợp.
Phạm vi sử dụng thiết bị FACTS [1]

Bng 3.1: So sánh các chức năng của từng thiết bị bù có điều khiển bằng thyristor
3.3. Mt s thit b FACTS
3.3.1. Thit b bù tĩnh điu khin bằng thyristor ( SVC )
Những thiết bị bù ngang có điều khiển (SVC - Static Var Cojmpensator) đầu tiên
được cho ra đời vào khoảng giữa thập kỷ 70 nhờ ứng dụng các công nghệ mới của ngành
sản xuất chất bán dẫn. Sự xuất hiện của SVC đã mở ra một kỷ nguyên mới cho việc phát
triển các thiết bị thuộc hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS- Flexible
Alternating Current Transmission Systems). Được sử dụng từ hàng chục năm nay, SVC
đã khẳng định được các ưu điểm của mình trong việc vận hành lưới điện và khả năng
mang lại những lợi ích kinh tế to lớn cho hệ thống. Trong hệ thống truyền tải điện năng,
SVC được sử dụng với các mục đích chính sau:
- n định điện áp trong các hệ thống yếu.
- Tăng khả năng truyền tải của đường dây.
- Giảm tn thất điện năng truyền tải.
- Tăng cường khả năng điều khiển điện áp.
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 14

- Ôn hòa các dao động công suất.
a) Điu chnh đin áp vƠ trƠo lu công sut
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 đi 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 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 về nhiệt của các tụ điện và các động cơ có thể pháp hỏng các thiết bị
điện của hộ tiêu thụ. Sự thay đi điện áp tại nút phụ tải cuối cùng 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 3.2 sau đây:

Hình 3.2: Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng SVC [2].
Trong đó :
E: Điện áp của hệ thống.
Xc: Là điện kháng của hệ thống điện tính từ thanh cái 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
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 15

đặc tính (a) của Hình 3.3. 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 phụ tải ít biến đi hơn và thể
hiện trên đường đặc tính (b) của Hình 3.3.

Tuy nhiên, nếu 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 đi và được thể hiện trên đường đặc
tính (c) của Hình 3.3.

Hình 3.3: Sự thay đi của điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có SVC.
b) Gii hn thi gian vƠ cng đ quá áp khi xy ra sự c
Chức năng quan trọng nhất là giới hạn thời gian và cường độ quá áp khi xảy ra sự
cố bình thường khi mất tải đột ngột tại một điểm trên đường dây hoặc ngắn mạch yếu. Vì
SVC có thể phản ứng trong vòng 10ms nên thời gian quá áp sẽ được giảm xuống thấp
hơn thời gian chỉnh định bảo vệ của hệ thống rơ le.
Do đó cac rơ le không cần tác động cắt sự cố và tính chất tải điện sẽ được nâng cao.
Quan hệ quá áp với thời gian được thể hiện ở Hình 3.4.

Hình 3.4: Quan hệ thời gian và điện áp quá áp [3].
Đặc điểm này rất quan trọng đối với đường dây siêu cao áp như đường dây 500kV
Bắc-Nam của nước ta vì nó có chiều dài rất lớn (1487km), nhiều tình huống cắt ngắn
mạch một phía các đoạn đường dây có thể dẫn đến hiện tượng quá áp.
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 16

Trong hệ thống điện hợp nhất của nước ta, quá điện áp xảy ra trong những trường
hợp sau:
 Cắt đường dây Phú Lâm- Hóc Môn.
 Loại bỏ phụ tải chính của hệ thống điện Miền Nam
 Loại bỏ phụ tải ở HTĐ Miền Nam khi bộ tụ bù tại Phú Lâm vẫn tác động.
 Hòa đng bộ.
 Sửa chữa định kì kháng bù ngang tại Đà Nẵng.
 Sửa chữa định kì kháng bù ngang tại Phú Lâm.
 Sửa chữa định kì tụ bù dọc.

 Khi tự đóng lại một pha.
 Đường dây 500kV bị cắt trọng mọi trường hợp.
 Các sự cố khác.
c) Ôn hòa dao đng công sut hu công
Dao động công suất là một hiện tượng có thể xảy ra sau một quá trình quá độ: như
mất tải hoặc thình lình giảm công suất phát tại ngun hoặc tự động đóng lại sau khi xảy
sự cố… Hệ thống tải điện càng yếu thì hiện tượng này càng dễ xảy ra. Đây là một vấn đề
lớn đối với đường dây siêu cao áp 500kV của nước ta. Trong hệ thống điện hợp nhất của
nước ta, dao động công suất có thể xảy ra trong các trường hợp sau:
 Loại bỏ phụ tải Phú Lâm.
 Loại bỏ phụ tải Đà Nẵng.
 Sự cố ngắn mạch 3 pha.
 Sự cố tại nhà máy thủy điện Hòa Bình.
 Sửa chữa định kì các máy phát điện Miền Bắc.
 Sửa chữa định kì các máy phát điện Miền Nam.
Khi có dao động công suất, SVC sẽ được điều khiển nhằm kìm hãm bằng cách thay
đi góc mở của thyristor của SVC một cách gần như tức thời.
d) Gim cng đ dòng đin vô công
Giảm cường độ dòng điện vô công và như thế sẽ giảm bớt đi tn thất gây ra bởi
dòng điện này trên đường dây mà các nhà máy phát điện phải cung cấp. Nói chung là tiết
kiệm năng lượng và tăng năng suất của hệ thống điện.
e) Tăng kh năng ti ca đng dây
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 17

SVC được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện hiện đại đặc biệt ứng dụng trong
đường dây truyền tải. Trong lưới điện cao áp, SVC được sử dụng để điều khiển điện áp
và một số mục tiêu khác như điều khiển n định hệ thống điện. Những ứng dụng của
SVC là nâng cao độ n định, giảm dao động và cải thiện hiệu suất hệ thống HVAC.

Trong đó nâng cao khả năng tải của SVC đối với đường dây truyền tải là ứng dụng quan
trọng.

Hình 3.5: Mô hình vị trí SVC.
Xét hệ thống SMIB (single-machine infinite-bus) như Hình 3.5 có điện kháng đường
dây là X; điện áp thanh cái máy phát là V1 và áp thanh cái vô hạn là V20, công suất
truyền từ máy phát đến thanh cái vô hạn, khi đó:
12
sin
VV
P
X


(3.1)
Để đơn giản, nếu V
1
= V
2
= V thì:

2
sin
V
P
X


(3.2)

Hình 3.6: Sự thay đi P vƠ Q khi có SVC đi vi mô hình SMIB [4].
Sự biến thiên công suất tác dụng và phản kháng mô tả trong Hình 3.6. Công suất tối
đa có thể truyền tải khi không có SVC tương ứng với =90
o
.
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 18

2
max
V
P
X

(3.3)
SVC kết nối với đường dây tại điểm giữa và điện áp thanh cái của SVC là Vm/2.
Công suất trên nửa đường dây phần kết nối máy phát và SVC được thể hiện sau:
12
sin
/ 2 2
C
VV
P
X


(3.4)
Công suất trên nửa đường dây còn lại, phần kết nối thanh cái vô hạn và SVC được
thể hiện tương tự (2.30), giả sử Vm= V1= V2= V thì trở thành:

2
2
sin
2
C
V
P
X


(3.5)
Từ biểu đ được mô tả trong Hình 2.17, công suất truyền tải tối đa trên đường dây
như sau:
2
max
2
C
V
P
X

(3.6)
Công suất tối đa truyền tải trong trường hợp không có bù là tại /2=90
o
, khi có SVC
tại vị trí điểm giữa thì góc n định giữa máy phát và thanh cái vô hạn là từ 90
o
đến 180
o
.

Nếu đường dây truyền tải được chia thành n phần bằng nhau, khả năng truyền tải
công suất như sau:
2
'
sin
/
c
V
P
X n n


(3.7)
2
4
1 cos
2
SVC
V
Q
X





(3.8)
Quan hệ giữa góc n định và công suất được thể hiện trong Hình 2.18.

Hình 3.7: Đường cong góc – công suất đối với
mô hình SMIB [4]:
(a) không có bù
(b) SVC đặt ở giữa không giới hạn định mức
(c) bù dọc đặt cố định ở giữa
(d) SVC đặt ở giữa định mức giới hạn
Chương III: Tng quan về công nghệ FACTS GVHD: TS.Trương Việt Anh

HVTH: Nguyễn Kha Ly Trang 19


Đường cong (a) cho thấy mối quan hệ góc n định và công suất trong trường hợp
không có bù.
Đường cong (b) cho thấy mối quan hệ góc n định và công suất khi SVC lý tưởng
công suất phản kháng định mức lớn .
Đường cong (c) là quan hệ góc n định và công suất đối với trường hợp vị trí tụ bù
dọc cố định tại giữa đường dây, đường cong này dựa trên điện kháng tương đương giữa
máy phát và thanh cái vô hạn.
Đường cong (d) là trường hợp tụ cố định ở giữa đường dây, chứng tỏ rằng khả năng
truyền tải công suất tối đa trong thực tế sẽ thấp hơn nhiều so với giới hạn lý thuyết nếu
như định mức của SVC là có giới hạn.
f) Cân bằng các phụ ti không đi xng
Cân bằng các phụ tải không đối xứng do SVC có khả năng giữ điện áp n định theo
từng pha riêng rẽ nên nó làm cho độ không đối xứng của phụ tải giảm xuống. Sự không
đối xứng và sự xuất hiện của các tải một pha đều có ảnh hưởng đến chất lượng điện áp

trong hệ thống điện.
Đó là nguyên nhân của sự không đối xứng điện áp và sự quá tải trong các phần tử
hệ thống như máy phát và có thể làm hỏng các máy điện quay.
Bằng việc b sung các kháng điện bù ngang có thể đạt được sự cân bằng phụ tải, sự
cân bằng điện áp và hiệu chỉnh được hệ số công suất.
Để cân bằng các phụ tải không đối xứng như các lò điện, xe lửa…thì giải pháp được
đề ra là mắc các phần tử kháng điện vào giữa các pha của hệ thống.
g) Ci thin n đnh sau sự c.
Để cho hệ thống điện giữ được trạng thái n định sau các nhiễu loạn lớn do việc loại
trừ các sự cố bằng tác động của các phần tử bảo vệ. Hệ thống phải giữ công suất truyền
tải trên đường dây nhỏ hơn giá trị công suất giới hạn n định. Mức công suất lớn nhất hệ
thống có thể truyền tải sau những sự cố mà vẫn đảm bảo trạng thái n định của hệ thống
(được giữ nhỏ hơn giá trị công suất truyền tải thực tế trong điều kiện bình thường) được
gọi là giới hạn n định quá độ.
Xét hệ thống điện đơn giản như Hình 3.8
.
Công suất truyền tải trước sự cố là P1 và đường đặc tính (1).