NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG ĐIỆN CHO LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ ÁP DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH TOÁN CHO LỘ 371 E28.2 HƯNG YÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐÀO XUÂN TIẾN
NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG ĐIỆN CHO LƯỚI PHÂN
PHỐI VÀ ÁP DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH
TOÁN CHO LỘ 371 E28.2 HƯNG YÊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: ĐIỆN
Mã số ngành:
Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Khánh
1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta có bước tăng trưởng một cách
ấn tượng, kéo theo đó là nhu cầu dùng điện tăng rất nhanh. Thực tế trên đòi hỏi
chúng ta phải đẩy nhanh tốc độ xây dựng các loại nhà máy điện, đồng thời tập trung
thiết lập một cấu trúc quản lý mới, tái cơ cấu công ty điện lực hiện nay đang thống
lĩnh ngành điện và từng bước xây dựng một thị trường điện cạnh tranh. Sự đồng thời
diễn ra trên đã tạo ra những thách thức đối với ngành điện Việt Nam. Tăng trưởng
của nhu cầu điện ở Việt Nam hiện nay chủ yếu do gia tăng nhu cầu điện của ngành
công nghiệp và gia tăng sử dụng điện cho sinh hoạt của người dân.
Ngoài việc cần sản xuất ra lượng điện năng đủ lớn, chúng ta biết rằng điện
năng tuy là một loại sản phẩm nhưng nó có những đặc điểm khác biệt không giống
bất kỳ các loại sản phẩm nào. Nó phụ thuộc đồng thời vào các quá trình sản xuất,
truyền tải, phân phối và tiêu thụ. Sở hữu những đặc tính khác biệt và trực tiếp tham
gia vào các quá trình sản xuất các dạng sản phẩm khác nhau, nó được coi là một nhân
tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của các sản phẩm này. Không những vậy với
sự ra đời và sử dụng rộng rãi của các thiết bị phụ tải nhạy cảm với chất lượng điện
như máy tính, các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle, hệ thống thông tin liên lạc, chúng
đòi hỏi phải được cung cấp điện với chất lượng cao. Việc suy giảm chất lượng điện
làm cho thiết bị vận hành với hiệu suất thấp, tuổi thọ bị suy giảm, ảnh hưởng trực
tiếp đến kinh tế không chỉ của mỗi cá nhân mà còn đối với toàn xã hội nhất là trong
thời kỳ mà Việt Nam đã gia nhập WTO. Do đó việc nâng cao chất lượng điện đặc

biệt là trong lưới điện phân phối mang một ý nghĩa chiến lược và cần sự phối hợp
nhận thức của toàn xã hội.
Trước những yêu cầu đó ngoài việc mở rộng, phát triển nguồn điện thì vấn đề
nghiên cứu, đưa ra các giải pháp đảm bảo các thông số chất lượng điện là một vấn đề
cấp bách hiện nay.
Mục đích nghiên cứu:
Cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các vấn đề về chất lượng điện năng của
2
lưới phân phối. Trong phạm vi luận văn này tác giả chủ yếu nghiên cứu về chất lượng
điện áp, các phương pháp đánh giá và biện pháp nâng cao chất lượng điện áp. Áp
dụng tính toán chất lượng điện áp bằng máy tính cho một lưới điện cụ thể.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu chung của đề tài tập trung chủ yếu ở lưới phân phối đó
là các lộ xuất tuyến đường dây trung áp của TBA 110 kV. Trong điều kiện thời gian
có hạn luận văn chủ yếu nghiên cứu các vấn đề về chất lượng điện trong lưới trung
áp, các lưới điện phân phối hình tia hay lưới điện kín nhưng vận hành hở và áp dụng
đánh giá thực tế cho lưới điện của một lộ xuất tuyến điển hình.
Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:
Vấn đề nâng cao chất lượng điện cho phép cải thiện chế độ làm việc kinh tế
của các thiết bị điện, đồng thời cho phép tiết kiệm điện năng, một nhiệm vụ cấp bách
mang tính toàn cầu nhất là trong điều kiện thị trường điện cạnh tranh. Việc áp dụng
khoa học công nghệ để nâng cao chất lượng điện như việc sử dụng các thiết bị bù
linh hoạt vào lưới phân phối được triểu khai ở nhiều nước trên thế giới đã mạng lại
hiệu quả rất cao. Tuy nhiên ở nước ta việc áp dụng các tiến bộ đó còn khá dè dặt và
chỉ mang tính manh mún ở một số địa phương và cơ sở sản xuất.
Nội dung chính của luận văn:
Luận văn thực hiện với nội dung sau:
Lời mở đầu.
Chương 1: Lưới phân phối và các vấn đề chung về chất lượng điện năng.
Chương 2: Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng điện năng trong lưới

phân phối.
Chương 3: Các phương pháp đánh giá chất lượng điện.
Chương 4: Các biện pháp nâng cao chất lượng điện
Chương 5: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán chất lượng điện áp cho
lưới điện tỉnh Hưng Yên.
Kết luận.
3
CHƯƠNG 1
LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
1.1 Tổng quan về lưới phân phối
1.1.1 Khái niệm chung
Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối
điện năng từ các trạm biến áp trung gian cho các phụ tải. Lưới phân phối nói chung
gồm 2 thành phần đó là lưới phân phối điện trung áp 6-35kV và lưới phân phối điện
hạ áp 380/220 V hay 220/110 V.
Lưới phân phối có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện và mang
nhiều đặc điểm đặc trưng:
1. Trực tiếp đảm bảo chất lượng điện cho các phụ tải.
2. Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ
tải. Có đến 98 % điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lưới phân
phối. Mỗi sự cố trên lưới phân phối đều có ảnh hưởng rất lớn đến sinh hoạt của nhân
dân và các hoạt động kinh tế, xã hội.
3. Sử dụng tỷ lệ vốn rất lớn: khoảng 50 % vốn cho hệ thống điện (35 % cho
nguồn điện, 15 % cho lưới hệ thống và lưới truyền tải).
4. Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng (40 ÷ 50) % tổn thất xảy ra trên lưới
phân phối.
5. Lưới phân phối trực tiếp cung cấp điện cho các thiết bị điện nên nó ảnh
hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, công suất và hiệu quả của các thiết bị điện.
1.1.2. Cấu trúc lưới phân phối

Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp. Lưới
phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35 kV, đưa điện năng từ các trạm
trung gian tới các trạm phân phối hạ áp. Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380/220
V hay 220/110 V cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện.
Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện năng
4
trong giới hạn cho phép tức là đảm bảo để các phụ tải hoạt động đúng với các thông
số yêu cầu đề ra. Về cấu trúc lưới phân phối thường là:
Lưới phân phối hình tia không phân đoạn, Hình 1.1, đặc điểm của nó là đơn
giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy thấp, không đáp ứng được các nhu cầu của các phụ tải
quan trọng.

MC
(1) (2) (3) (4) (5)
1 2 3 4 55
P
max1
P
max2
P
max3
P
max4
P
max5

Hình 1.1 - Lưới phân phối hình tia không phân đoạn
Lưới phân phối hình tia có phân đoạn, Hình 1.2, là lưới phân phối hình tia
được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn là các dao cách ly, cầu dao phụ tải,
hay máy cắt phân đoạn… các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc điều khiển từ

xa. Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị
điều khiển chúng.

(1) (2) (3) (4) (5)
1 2 3 4 55
MC
P
max1
P
max2
P
max3
P
max4
P
max5

Hình 1.2 - Lưới phân phối hình tia có phân đoạn
Lưới điện kín vận hành hở, Hình 1.3, lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc
2 nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng. Bình thường lưới vận hành hở,
khi có sự cố hoặc sửa chữa đường dây người ta sử dụng các thiết bị đóng cắt để điều
chỉnh hồ sơ cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện, các phân đoạn còn lại
vẫn được cấp điện bình thường.
5

(1) (2) (3) (4) (5)
1 2 3 4 55
(11) (10) (9) (8) (7)
10 9 8 7 56
(6)

MC
MC
Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4
Pmax5
Pmax10 Pmax9 Pmax8 Pmax7
Pmax6
Hình 1.3 - Lưới điện kín vận hành hở
Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước. Về
mặt nguyên tắc lưới có thể vận hành kín song đòi hỏi thiết bị bảo vệ, điều khiển phải
đắt tiền và hoạt động chính xác. Vận hành lưới hở đơn giản và rẻ hơn nhiều.
1.2 Các vấn đề chung về chất lượng điện năng
Chất lượng điện được đảm bảo nếu thiết bị dùng điện được cung cấp điện
năng với với tần số định mức của hệ thống điện và với điện áp định mức của thiết bị
đó. Nhưng việc đảm bảo tuyệt đối ổn định hai thông số này trong suốt quá trình làm
việc của thiết bị là không thể thực hiện được do các nhiễu loạn thường xuyên xảy ra
trong hệ thống, do sự phân phối không đều điện áp trong mạng điện và do chính quá
trình làm việc của các thiết bị ở các điểm khác nhau là hoàn toàn ngẫu nhiên. Cho
nên chất lượng điện năng không có giá trị tuyệt đối với các thông số và chúng được
coi là đảm bảo nếu tần số và điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh mức
chuẩn đã quy định.
Thực tế cho thấy chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất
lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số trên đường
dây khác nhau. Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của điện áp so với điện
áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc dao động hoặc điện áp ba
pha không cân bằng. Hơn nữa tính không đồng đều như tần số thay đổi, sự không
tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các
xung nhọn do các thu lôi sinh ra cũng có thể được lan truyền trong hệ thống cung
6
cấp. Các trường hợp này được mô tả trong Hình 1.4.

Hình 1.4 - Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi thông số lưới điện.
a) Dạng sóng điện áp lý tưởng.
b) Các dạng thay đổi của sóng điện áp.
Các xung nhọn, xung tuần hoàn và nhiễu tần số cao có tính chất khu vực. Nó
được sinh ra một số do quá trình phóng điện của các thu lôi, do tác động đóng cắt của
các van điện tử công suất, do hồ quang của các điện cực vì vậy chỉ có lan truyền
trong phạm vi và thời điểm nhất định. Cũng như vậy sự biến đổi tần số thường do các
lò trung, cao tần sinh ra và mức độ lan truyền cũng không lớn. Đối với hiện tượng
điện áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn như sự
sụt giảm điện áp do sự khởi động của các động cơ cỡ lớn hay quá điện áp do sự cố
chạm đất…
Để ngăn ngừa các hiệu ứng có hại cho thiết bị của hệ thống cung cấp trong
một mức độ nhất định, luật và các quy định khác nhau tồn tại trong các vùng khác
nhau để chắc rằng mức độ của điện áp cung cấp không được ra ngoài dung sai quy
định. Các đặc tính của điện áp cung cấp được chỉ rõ trong các tiêu chuẩn chất lượng
điện áp, thường được mô tả bởi tần số, độ lớn, dạng sóng và tính đối xứng của điện
áp 3 pha. Trên thế giới có sự dao động tương đối rộng trong việc chấp nhận các dung
sai có liên quan đến điện áp. Các tiêu chuẩn luôn luôn được phát triển hợp lý để đáp
lại sự phát triển của kỹ thuật kinh tế và chính trị.
Bởi vì một vài nhân tố ảnh hưởng đến điện áp cung cấp là ngẫu nhiên trong
không gian và thời gian, nên một vài đặc trưng có thể được mô tả trong các tiêu
7
chuẩn với các tham số tĩnh để thay thế cho các giới hạn đặc biệt. Một khía cạnh quan
trọng trong việc áp dụng các tiêu chuẩn là để xem xét ở nơi nào và ở đâu trong mạng
cung cấp, các đặc tính của điện áp là định mức. Tiêu chuẩn Châu Âu EN50160 chỉ rõ
các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng dưới các điều kiện
vận hành bình thường. Các đầu cuối cung cấp được định nghĩa là điểm kết nối của
khách hàng nối vào hệ thống công cộng.
EN50160 chỉ ra rằng trong các thành viên của Eropean Communities - Cộng
đồng Châu Âu, dải biến đổi giá trị hiệu dụng (RMS) của điện áp cung cấp trong 10

phút (điện áp pha hoặc điện áp dây) là ± 10 % với 95 % thời gian trong tuần. Với hệ
thống điện áp 3 pha 4 dây, là 230 V giữa pha và trung tính. Nói đúng ra, điều này có
nghĩa là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp.
Cũng có một số ý kiến cho rằng dung sai điện áp ± 10 % là quá rộng.
Tần số của hệ thống cung cấp phụ thuộc sự tương tác giữa các máy phát và phụ
tải, giữa dung lượng phát của các máy phát và nhu cầu của phụ tải. Điều này có nghĩa
là sẽ khó khăn hơn cho các hệ thống nhỏ, cô lập, để duy trì chính xác tần số so với các
hệ thống nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận. Trong Eropean Communities -
Cộng đồng Châu Âu tần số danh định của điện áp cung cấp quy định là 50 Hz. Theo
EN50160 giá trị trung bình của tần số cơ bản đo được trong thời gian hơn 10 s với hệ
thống phân phối nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận là 50 Hz ± 1 % trong suốt
95 % thời gian trong tuần và 50 Hz + 4 %/6 % trong 100 % thời gian trong tuần. Hệ
thống phân phối không nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận có dải dung sai tần
số là ± 2%. Dung sai tần số của EN50160 cũng giống với quy định hiện thời của
các nước thành viên.
Nghiên cứu về mức độ thay đổi điện áp ở khách hàng, một Công ty Điện lực ở
Anh đã ghi lại các giá trị điện áp cực đại và cực tiểu của một số khách hàng mỗi giờ
1 lần. Từ các thông tin giá trị trung bình của điện áp cực đại và cực tiểu trên khách
hàng vẽ được đồ thị:
8

Hình 1.5 - Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày.
Từ đồ thị ta nhận thấy sự phụ thuộc của giá trị điện áp vào các thời điểm trong
ngày, hay nói cách khác là phụ thuộc vào quy luật hoạt động của phụ tải.
Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định trong Luật Điện lực, Quy
phạm trang bị điện và Tiêu chuẩn kỹ thuật điện như sau:
1. Về điện áp:
- Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp được phép dao động trong
khoảng ± 5 % so với điện áp danh định và được xác định tại phía thứ cấp của máy
biến áp cấp điện cho bên mua hoăc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận trong hợp

đồng khi bên mua đạt hệ số công suất cosϕ ≥ 0,85 và thực hiện đúng biểu đồ phụ tải
đã thỏa thuận trong hợp đồng.
- Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp được dao động từ +5 %
đến -10 %.
2. Về tần số:
- Trong điều kiện bình thường, tần số hệ thống điện được dao động trong
phạm vi ± 0,2 Hz so với tần số định mức là 50 Hz.
- Trường hợp hệ thống chưa ổn định, cho phép độ lệch tần số là ± 0,5 %.
9
CHƯƠNG 2
CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI
2.1 Tần số
2.1.1 Độ lệch tần số:
Là hiệu số giữa giá trị tần số thực tế và tần số định mức: (f - f
n
)

gọi là độ lệch
tần số. Độ lệch tần số có thể biểu thị dưới dạng độ lệch tương đối:
n
n
f - f
Δf (%) = 100
f
(%); (2.1)
Chất lượng điện đảm bảo khi độ lệch tần số nằm trong giới hạn cho phép:
∆f
min
≤ ∆f ≤ ∆f

max
có nghĩa là tần số phải luôn nằm trong giới hạn: f
min
≤ f ≤ f
max
.
2.1.2 Độ dao động tần số:
Trong trường hợp tần số thay đổi nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%/s, sự biến
đổi đó gọi là dao động tần số. Một trong những nguyên nhân gây ra dao động tần số
là sự thay đổi đột ngột các tham số của hệ thống điện như khi xảy ra ngắn mạch, quá
trình đóng cắt tải…
2.1.3 Ảnh hưởng của sự thay đổi tần số:
Khi có sự thay đổi tần số có thể gây ra một số hậu quả xấu ảnh hưởng đến sự
làm việc của các thiết bị điện và hệ thống điện.
a) Với thiết bị điện.
Các thiết bị được thiết kế và tối ưu ở tần số định mức, biến đổi tần số dẫn đến
giảm năng suất làm việc của thiết bị.
Làm giảm hiệu suất của thiết bị điện ví dụ như đối với động cơ vì khi tần số
thay đổi sẽ làm tốc độ quay thay đổi, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của các động
cơ. Khi tần số tăng lên, công suất tác dụng tăng và ngược lại.
b) Đối với hệ thống điện
Biến đổi tần số ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị tự dùng
10
trong các nhà máy điện, có nghĩa là ảnh hưởng đến chính độ tin cậy cung cấp điện.
Tần số giảm có thể dẫn đến ngừng một số bơm tuần hoàn trong nhà máy điện, tần số
giảm nhiều có thể dẫn đến ngừng tổ máy.
Thiết bị được tối ưu hoá ở tần số 50 Hz, đặc biệt là các thiết bị cuộn dây từ
hoá như máy biến áp.
Làm thay đổi trào lưu công suất của hệ thống, tần số giảm thường dẫn đến
tăng tiêu thụ công suất phản kháng, đồng nghĩa với thay đổi trào lưu công suất tác

dụng và tăng tổn thất trên các đường dây truyền tải.
Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm là từ (45 ÷ 46) Hz, ở tần số này năng suất
của các thiết bị dung điện giảm, hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hưởng làm cho
các máy phát, động cơ bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng.
Ngoài ra sự biến đổi của tần số còn phá hoại sự phân bố công suất, kinh tế
trong hệ thống điện.
Các ảnh hưởng của tần số trong hệ thống điện đến chất lượng điện ta thấy rất
rõ trong phân tích trên. Tần số thay đổi là do có sự sai lệch về momen điện và momen
cơ trên trục máy phát. Do vậy những vấn đề về điều chỉnh sự cân bằng momen này
được thực hiện tại các nhà máy điện. Trong phạm vi nghiên cứu về lưới điện phân
phối ta coi tần số là không đổi và đi sâu nghiên cứu các vấn đề về điện áp do chúng là
một đại lượng biến đổi ở mọi điểm trên lưới điện và ảnh hưởng đến chất lượng điện
năng.
2.2 Điện áp nút phụ tải
2.2.1 Dao động điện áp
Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian
tương đối ngắn. Được tính theo công thức:
max min
n
U - U
ΔU = 100 (%)
U
; (2.2)
Tốc độ biến thiên từ U
min
đến U
max
không quá 1%/s. Phụ tải chịu ảnh hưởng
của dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần số xuất hiện
các dao động đó. Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp là do các thiết bị có

11
cosφ thấp và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng
và công suất phản kháng như: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép
cỡ lớn, …
Dao động điện áp được đặc trưng bởi hai thông số là biên độ và tần số dao
động. Trong đó, biên độ dao động điện áp có thể xác định theo biểu thức:
Q
k
Q
k
v = 100
1 - k
(%); (2.3)
Ở đây:
Q
BA
Q
k =
S
- Tỷ lệ công suất phản kháng so với công suất định mức của MBA;
Q - Lượng phụ tải phản kháng thay đổi đột biến, MVAr;
S
BA
- Công suất định mức của máy biến áp cấp cho điểm tải, MVA.
Như vậy, biên độ dao động điện áp sẽ phụ thuộc vào giá trị hệ số k
Q
. Với cùng
một sự biến đổi phụ tải Q như nhau, nếu công suất máy biến áp lớn hơn thì mức độ
dao động điện áp giảm, điều đó có nghĩa là máy biến áp có công suất càng lớn thì
mức độ dao động điện áp càng giảm, chất lượng điện năng của hệ thống càng được

đảm bảo. Tuy nhiên công suất của máy biến áp càng lớn thì dẫn tới nhiều yếu tố bất
lợi khác như tổn thất điện năng, dòng ngắn mạch cũng lớn hơn… Vì vậy việc giảm
biên độ dao động là bài toán rất phức tạp đòi hỏi chúng ta phải phân tích kỹ lưỡng
để làm dung hòa các yếu tố trên.
Khi cần đánh giá sơ bộ dao động điện áp khi thiết kế cấp điện, ta có thể tính
toán gần đúng như sau:
N
ΔQ
U = . 100
S
∆
(%); (2.4)
Dao động điện áp khi lò điện hồ quang làm việc:
B
N
S
U = .100
S
∆
(%); (2.5)
Trong đó:
∆Q - Lượng công suất phản kháng biến đổi của phụ tải;
S
B
- Công suất của máy biến áp lò điện hồ quang;
S
N
- Công suất ngắn mạch tại điểm có phụ tải làm việc.
12
Độ dao động điện áp được hạn chế trong miền cho phép, theo TCVN quy định

dao động điện áp trên cực các thiết bị chiếu sáng như sau:
cp
6Δt
ΔU = 1 + = 1 +
n 10
(%); (2.6)
Trong đó:
N - là số dao động trong một giờ;
∆t - Thời gian trung bình giữa hai dao động (phút).
Nếu trong một giờ có một dao động thì biên độ được phép là 7 %. Đối với các
thiết bị có sự biến đổi đột ngột công suất trong vận hành chỉ cho phép ∆U đến 1,5 %.
Còn đối với các phụ tải khác không được chuẩn hóa, nhưng nếu ∆U lớn hơn 15 % thì
sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ và các thiết bị điều khiển.
2.2.2 Độ lệch điện áp
2.2.2.1. Độ lệch điện áp tại phụ tải
Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện so với
điện áp định mức U
n
của mạng điện và được tính theo công thức:
n
n
U - U
= . 100
U
ν
(%); (2.7)
Độ lệch điện áp ν

phải thỏa mãn điều kiện: ν
-

≤ ν

≤ ν
+
trong đó : ν
-
, ν
+
là giới
hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp.
Độ lệch điện áp được tiêu chuẩn hóa theo mỗi nước. Ở Việt Nam quy
định:
- Độ lệch cho chiếu sáng công nghiệp và công sở, đèn pha trong giới hạn:
-2,5 % ≤ ν
cp
≤ +5 %.
- Độ lệch cho động cơ -5,5 % ≤ ν
cp
≤ +10 %.
- Các phụ tải còn lại. -5 % ≤ ν
cp
≤ +5 %.
Với các sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải mặc dù không gây ra mất điện
cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như rơle, máy cắt… Tuy
nhiên hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra. Do đó phải đảm bảo không được tăng quá 110 %
điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến khi sự cố bị loại trừ … Ngoài ra bên
13
cung cấp và khách hàng cũng có thể thoả thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có
thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được ban hành.
2.2.2.2. Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp

Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện. Trong lưới
phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể được nối với nó cả về không gian và thời
gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào). Vì vậy trong toàn bộ lưới phân phối hạ
áp điện áp phải thỏa mãn tiêu chuẩn: ν
-
≤ ν
-
≤ ν
+
.

∆UH
B
A
ν
Pmin
1
2
3
∆U
H1
∆U
H2
Pmax
P
+
ν
−
νB νA
L­íi h¹ ¸p

ν
ν
+
ν
−
Tr¹m ph©n phèi
MiÒn CL§A
MiÒn CL§A
Hình 2.1 Hình 2.2
Ta thấy rằng có hai vị trí và hai thời điểm mà ở đó chất lượng điện áp đáp ứng
yêu cầu thì tất cả các vị trí còn lại và trong mọi thời gian sẽ đạt yêu cầu về độ lệch
điện áp. Đó là điểm đầu lưới (điểm B) và điểm cuối lưới (điểm A), trong hai chế độ
max và chế độ min của phụ tải.
Phối hợp các yêu cầu trên ta lập được các tiêu chuẩn sau, trong đó quy ước số
1 chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min.
A1
A2
B1
B2

ν ν ν
ν ν ν
ν ν ν
ν ν ν
− +
− +
− +
− +

≤ ≤


≤ ≤


≤ ≤


≤ ≤

(2.8.1)
Từ đồ thị ta nhận thấy độ lệch điện áp trên lưới phải nằm trong vùng gạch
chéo, Hình 2.1, gọi là miền chất lượng điện áp.
Nếu sử dụng tiêu chuẩn (2.8.1) thì ta phải đo điện áp tại hai điểm A, B trong
14
cả chế độ phụ tải max và min.
Giả thiết tổn thất điện áp trên lưới hạ áp được cho trước, ta chỉ đánh giá tổn
thất điện áp trên lưới trung áp. Vì vậy ta có thể quy đổi về đánh giá chất lượng điện
áp chỉ ở điểm B là điểm đầu của lưới phân phối hạ áp hay điện áp trên thanh cái 0,4
kV của trạm phân phối.
Ta có:
A1 B1 H1
A2 B2 H2
U
U
ν ν
ν ν
= − ∆


= − ∆


(2.8.2)
Thay vào (2.8.1) ta được:

H1 B1 H1
H2 B2 H2
B1
B2
U U
U U
ν ν ν
ν ν ν
ν ν ν
ν ν ν
− +
− +
− +
− +

+ ∆ ≤ ≤ + ∆

+ ∆ ≤ ≤ + ∆


≤ ≤


≤ ≤

Nếu hai bất phương trình đầu thỏa mãn vế trái thì hai bất phương trình sau

cũng thỏa mãn vế trái và nếu hai bất phương trình sau thỏa mãn vế phải thì hai bất
phương trình đầu cũng thỏa mãn vế phải hệ trên tương đương với:
⇔
H1 B1
H2 B2
U
U
ν ν ν
ν ν ν
− +
− +

+ ∆ ≤ ≤


+ ∆ ≤ ≤


(2.8.3)
Ta có thể vẽ được đồ thị biểu diễn theo tiêu chuẩn (2.8.3) trên Hình 2.2 ứng
với hai chế độ công suất max và min của phụ tải.
Tiêu chuẩn này được áp dụng như sau:
Khi cho biết ∆U
H
trên lưới hạ áp ở hai chế độ max và min, ta lập đồ thị đánh
giá chất lượng điện như Hình 2.2. Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm phân phối
trong chế độ max và min, tính được ν
B1
, ν
B2

. Đặt hai điểm này vào đồ thị rồi nối bằng
một đường thẳng. Nếu đường này nằm trọn trong miền chất lượng (đường 3) thì độ
lệch điện áp trên lưới đạt yêu cầu, nếu nó có phần nằm ngoài miền chất lượng (đường
1, 2) thì độ lệch điện áp trên lưới không đạt yêu cầu và đòi hỏi chúng ta cần có các
biện pháp để điều chỉnh điện áp phù hợp đảm bảo cho độ lệch nằm trong miền giới
hạn.
15
2.2.2.3. Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối
Phân tích lưới phân phối với cấu trúc như hình vẽ sau:

E
∆U
TA
MBA PP
∆U
H
Ε
p
∆U
B
B A
MBA nguån
∆U
TA1
∆U
TA2
∆U
B1
∆U
B1

∆U
H2
∆U
H1
Εp
Ε
1
Ε
2
0
1
2
§D trung ¸p
L­íi h¹ ¸p
ν
B
ν
A
ν
+
ν
−
Hình 2.3 - Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối
Ở chế độ max, nhờ bộ điều áp dưới tải ở các trạm 110 kV nên điện áp đầu
nguồn đạt độ lệch E
1
so với điện áp định mức. Khi truyền tải trên đường dây trung
áp, điện áp sụt giảm một lượng là ∆U
TA
làm điện áp thanh cái đầu vào máy biến áp

phân phối giảm xuống (đường 1) nhưng tại máy biến áp phân phối có các đầu phân
áp cố định nên điện áp có thể tăng lên hoặc giảm, tuỳ theo vị trí đầu phân áp đến điện
áp E
p1
. Ở đầu ra của máy biến áp phân phối điện áp giảm xuống do tổn thất điện áp
∆U
B1
trong máy biến áp phân phối. Đến điểm A ở cuối lưới phân phối hạ áp điện áp
giảm xuống thấp hơn nữa do tổn thất ∆U
H1
trên lưới hạ áp.
Ở chế độ min cũng tương tự, ta có đường biểu diễn điện áp (đường 2). Nếu
đường điện áp nằm trọn trong miền chất lượng điện áp (miền gạch chéo) thì chất
lượng điện áp đạt yêu cầu, ngược lại là không đạt, khi đó cần phải có các biện pháp
điều chỉnh. Áp dụng tiêu chuẩn (2.8.1) ta có thể đánh giá được chất lượng điện áp tại
các nút cung cấp điện cho phụ tải và có thể chọn được đầu phân áp thích hợp với cấu
trúc lưới phân phối và các thông số vận hành cho trước. Song với tiêu chuẩn này ta
không so sánh được hiệu quả của các biện pháp điều chỉnh điện áp và không thể
16
lập mô hình tính toán để giải trên máy tính điện tử. Để khắc phục ta đưa ra tiêu
chuẩn tổng quát sau:
Từ sơ đồ trên ta lập được biểu thức tính toán:
B1 1 TA1 P B1
B2 2 TA2 P B2
A1 B1 H1
A2 B2 H2
E U +E U
E U +E U
U U
U U

ν
ν
ν
ν
= − ∆ − ∆


= − ∆ − ∆


= − ∆


= − ∆

(2.8.4)
Xét thêm độ không nhạy ε của thiết bị điều áp ta rút ra hai tiêu chuẩn:
U1 B1
U2 B2
U +ε ε
U +ε ε
ν ν ν
ν ν ν
− +
− +

+ ∆ ≤ ≤ −


+ ∆ ≤ ≤ −



(2.8.5)
Tiêu chuẩn (2.8.5) cho phép đánh giá chất lượng điện áp của toàn lưới hạ áp
tại điểm B là thanh cái của máy biến áp hạ áp khi đã biết tổn thất điện áp trong lưới
hạ áp ở chế độ max ∆U
H1
và chế độ min ∆U
H2
.

Hình 2.4 Hình 2.5
Tiêu chuẩn (2.8.5) được vẽ trên Hình 2.4 theo quan hệ với công suất phụ
tải, giả thiết quan hệ này là tuyến tính. Miền gạch chéo là miền chất lượng điện
áp, nghĩa là khi độ lệch điện áp nằm trong miền này thì chất lượng. Khi độ lệch
điện áp tại B nằm trong miền này thì chất lượng điện áp trong toàn lưới hạ áp
được đảm bảo và ngược lại.
Tiêu chuẩn này được vẽ trên Hình 2.5 với trục ngang là độ lệch điện áp ν
B1
,
chất lượng điện áp được đảm bảo khi ν
B1
nằm trong miền giữa ν
-
+ ∆U
1
+ε và ν
+
-

ε.
17
2.2.2.4 Ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của phụ tải
Trong thực tế ta thấy khi làm việc với các thiết bị điện sử dụng chất lượng
điện kém và điện áp thường xuyên dao động nó sẽ gây ra những tác động không tốt
đến sức khỏe người lao động, giảm hiệu suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị điện.
Ta có thể nhận thấy sự ảnh hưởng này đối với các thiết bị cụ thể như sau:
1. Đối với động cơ:
Mô men của động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp U đặt vào
động cơ. Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho momen quay thay
đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi
khi điện áp giảm quá 5% so với định mức. Vì vậy bất kỳ sự thay đổi điện áp nào
cũng tác động không tốt đến sự làm việc của các động cơ.
2. Đối với thiết bị chiếu sáng
Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp giảm 2,5 % thì
quang thông của đèn dây tóc giảm 9 %. Đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 10
% thì tuổi thọ của nó giảm (20÷25) %, với các đèn có khí, khi điện áp giảm xuống
quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì có thể cháy
bóng đèn. Đối với các đèn hình khi điện áp nhỏ hơn 95 % điện áp định mức thì chất
lượng hình ảnh bị méo. Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện,
các thiết bị tự động hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp. Như khi xảy ra dao
động điện áp nó sẽ gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt người lao động, gây nhiễu
máy thu thanh, máy thu hình và thiết bị điện tử. Chính vì thế độ lệch điện áp cho
phép đối với các thiết bị chiếu sáng và thiết bị điện tử được quy định nhỏ hơn so với
các thiết bị điện khác.

Hình 2.6 - Đặc tính của đèn sợi đốt.
18
2. Các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở
Công suất tiêu thụ trong các phụ tải loại này tỷ lệ với bình phương điện áp đặt

vào. Khi điện áp giảm hiệu quả đốt nóng của các phần tử giảm rõ rệt. Đối với các lò
điện sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế kỹ thuật của các lò
điện.
3. Đối với nút phụ tải tổng hợp
Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần
thì công suất tác dụng và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc
tính tĩnh của phụ tải.

0
P, Q
U
Q
P
U
n
U
gh
Hình 2.7 - Sự phụ thuộc của P, Q vào điện áp.
Ta thấy công suất tác dụng ít chịu ảnh hưởng của điện áp so với công suất
phản kháng. Khi điện áp giảm thì công suất tác dụng và công suất phản kháng đều
giảm, đến một giá trị điện áp U
gh
nào đó, nếu điện áp tiếp tục giảm công suất phản
kháng tiêu thụ tăng lên, hậu quả là điện áp lại càng giảm và phụ tải ngừng làm
việc, hiện tượng này gọi là hiện tượng thác điện áp, có thể xảy ra với một nút phụ
tải hay toàn hệ thống điện khi điện áp giảm xuống (70÷80) % so với điện áp định
mức ở nút phụ tải. Đây là một sự cố vô cùng nguy hiểm cần phải có biện pháp ngăn
chặn kịp thời.
4. Đối với hệ thống điện
Sự biến đổi điện áp ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của bản thân hệ

thống điện. Điện áp giảm sẽ làm giảm công suất phản kháng do máy phát điện và các
thiết bị bù sinh ra. Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải,
19
tăng độ cảm ứng từ trong lõi thép gây phát nóng cục bộ. Khi điện áp tăng quá cao có
thể chọc thủng cách điện.
2.2.3 Độ không đối xứng
2.2.3.1 Nguyên nhân
Trong mạng điện ba pha, ngoài các thiết bị điện ba pha còn có rất nhiều các
thiết bị điện 1 pha. Mặc dù nguồn điện là 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng đối xứng
và các phụ tải 1 pha được phân phối đều trên các pha khi thiết kế và lắp đặt… Tuy
nhiên các phụ tải 1 pha này lại luôn biến đổi và hoàn toàn mang tính ngẫu nhiên.
Vì vậy, trong quá trình vận hành chắc chắn không thể tránh được tình trạng làm
việc không đối xứng.
Sự xuất hiện không đối xứng trong hệ thống điện do nhiều nguyên nhân khác
nhau như:
- Do phụ tải: phụ tải một pha là phụ tải không đối xứng điển hình nhất như lò
điện, máy hàn, các thiết bị chiếu sáng và các phụ tải sinh hoạt… Các lò hồ quang ba
pha nói chung là phụ tải ba pha không đối xứng vì hồ quang trong ba pha thường
không đồng đều. Sự phân chia phụ tải một pha không đồng đều cho các pha cũng là
nguyên nhân gây mất đối xứng.
- Do bản thân các phần tử ba pha được hoàn thành không đối xứng hoàn toàn
như đường dây tải điện ba pha đặt đồng phẳng hay trên đỉnh của các tam giác đều mà
không hoán vị.
- Do áp dụng một số trường hợp đặc biệt như các đường dây “2 pha - đất”,
“pha - đường ray” chế độ không toàn pha, tức là chế độ đường dây 3 pha chỉ truyền
tải điện trên 1 hoặc 2 pha.
- Do sự cố ngắn mạch không đối xứng, đứt dây… Trong các tình trạng
làm việc này hiện tượng điện áp và dòng điện trên các pha có trị số khác nhau và
góc giữa 2 vectơ cạnh nhau khác 120°. Lúc này trong lưới điện ngoài thành phần
thứ tự thuận còn xuất hiện các thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không của

điện áp, dòng điện gây ảnh hưởng đến sự làm việc của thiết bị điện ba pha. Sự
không đối xứng còn gây ra nhiều vấn đề ảnh hưởng lớn đến hệ thống điện và các
20
phụ tải, do đó để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp thì không những các
nhà thiết kế mà cả các kỹ sư vận hành lưới điện và người sử dụng cũng phải cần
dành sự quan tâm đặc biệt cho vấn đề này.
Như vậy ta có thể thấy độ không đối xứng của lưới điện xuất hiện khi có
thành phần thứ thự nghịch trong nó. Đặc biệt là sự xuất hiện của điện áp thứ thự
nghịch. Độ không đối xứng được ký hiệu là K
2
và tính như sau:
• • •
2
A B C
2
2
n n
U +a U +a U
U
K = 100 = . 100 (%);
3U 3U
Với U
2
- Điện áp thứ tự nghịch ở tần số cơ bản;
K
2
≤ 1 % thì được xem là đối xứng.
2.2.3.2 Ảnh hưởng của không đối xứng lưới điện
Trong khi lưới điện bị mất đối xứng sẽ xuất hiện dòng thứ tự nghịch và thứ
tự không. Do điện trở thứ tự nghịch nhỏ hơn điện trở thứ tự thuận từ (5÷7) lần. Nên

với một giá trị nhỏ của điện áp U
2
cũng có thể làm cho dòng điện thứ tự nghịch lớn
gây lên đốt nóng thiết bị điện, đồng thời nó gây lên tổn thất thứ tự nghịch và thứ tự
không.
1. Đối với máy phát đồng bộ
Hiện nay đại bộ phận các máy phát điện đồng bộ thường làm việc trong lưới
trung tính cách ly, do đó trong chế độ không đối xứng không tồn tại thành phần dòng
thứ tự không mà qua chúng chỉ có thành phần thứ tự thuận và nghịch.
Hệ dòng thứ tự thuận sinh ra từ trường quay đồng bộ với rôto nên không quét qua
rôto và các tác dụng của nó giống như lúc máy phát có phụ tải đối xứng bình thường
(trong rôto không có dòng cảm ứng xoay chiều mà chỉ có dòng kích thích một chiều). Hệ
dòng thứ tự nghịch sinh từ trường quay ngược chiều rôto với vận tốc đồng bộ do đó nó
quét qua rôto với vận tốc bằng hai lần vận tốc đồng bộ và do đó trong mạch rôto sẽ có
dòng cảm ứng tần số 100 Hz. Dòng này gây nên tác dụng nhiệt và cơ đối với máy phát
điện đồng bộ.
Tác dụng nhiệt là do từ trường quay ngược cắt các mạch vòng khép kín của
21
phần quay và tĩnh của máy phát và nó sinh dòng cảm ứng cùng tồn tại thất phụ. Đối
với các máy phát nhiệt điện (tuabin máy phát) rôto của chúng là cả một khối thép lớn,
do đó dòng cảm ứng với tần số 100 Hz trong rôto cũng rất lớn. Ngoài ra vì tần số của
dòng trong rôto tương đối cao do đó hiệu ứng mặt ngoài mạnh, dòng rôto khép mạch
qua các chêm và đai. Vì vậy các tác dụng nhiệt của dòng cảm ứng tần số 100 Hz đối
với rôto máy phát nhiệt điện rất nguy hiểm. Đối với máy thuỷ điện, vì rôto cục lồi lên
dòng cảm ứng tần số 100 Hz nhỏ hơn nhiều so với máy phát nhiệt điện và chế độ
không đối xứng, tác dụng nhiệt không nguy hiểm như đối với máy phát nhiệt
điện.
Trong chế độ không đối xứng mômen của máy phát gồm hai thành phần: không
đổi dấu và đập mạch. Tác dụng của từ trường nghịch với cuộn kích thích sẽ sinh ra
mômen đổi dấu đập mạch với tần số 100, 200, 300 Hz,… Tuy nhiên trong thực tế chỉ

cần xét đến mômen đập mạch với tần số 100 Hz vì biên độ mômen tần số càng cao
càng nhỏ, thí dụ biên độ của mômen đập mạch với tần số 200 Hz chỉ bằng 10 % biên
độ của mômen đập mạch với tần số 100 Hz.
Để xác định mômen đập mạch sinh ra trong chế độ không đối xứng cần phải
xét máy phát cùng với mạch ngoài vì điện kháng thứ tự nghịch của máy phát không
chỉ phụ thuộc vào tham số của bản thân máy phát mà còn phụ thuộc vào cả mạch điện
không đối xứng bên ngoài. Tác dụng mômen đổi dấu đối với máy phát điện là gây
ứng suất phụ và rung.
2. Đối với động cơ không đồng bộ
Cuộn dây ba pha phần tĩnh của động cơ không đồng bộ được đấu tam
giác hoặc sao không dây trung tính, do đó trong chế độ không đối xứng phần
tĩnh của nó chỉ tồn tại các thành phần dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch.
Tác dụng từ trường quay của hệ dòng thứ tự thuận đối với rôto là sinh
mô men
không đồng bộ như trong chế độ đối xứng bình thường và khi đó
dòng rôto có tần
số f
1
s ( s ở đây là độ trượt giữa vận tốc quay của rôto và vận tốc đồng bộ, f
1
tần số
dòng phần tĩnh).
Từ trường quay của dòng thứ tự nghịch quay ngược chiều với rôto nên
22
sinh dòng cảm ứng trong rôto với tần số (2 - s).f
1
. Điện trở tác dụng tương đối
định mức của rôto động cơ không đồng bộ rất nhỏ (R
2
= 0,02 ÷ 0,03), điện

kháng tản từ của rôto cũng chỉ vào khoảng 0,1. Trong khi đó điện kháng từ
hoá của nó lại rất lớn (X
m
= 3 ÷ 4). Do đó điện kháng thứ tự nghịch của động
cơ không đồng bộ rất nhỏ và có thể coi như bằng điện kháng ngắn mạch của nó X
2
=
X
N
= (0,1 ÷ 0,3) tức là rất nhỏ so với điện kháng thứ tự thuận. Như vậy
ngay cả khi
điện áp thứ tự nghịch đặt vào rất nhỏ thì trong động cơ không
đồng bộ cũng có dòng
thứ tự nghịch rất lớn.
Trong chế độ không đối xứng đứt một pha phần tĩnh động cơ thì dòng hai pha
còn lại tăng gấp 3 lần dòng thứ tự thuận và nếu coi dòng này bằng định mức thì tổn
thất công suất trong phần tĩnh hai pha còn lại tăng ba lần, tổn thất trong rôto tăng hai
lần. Vì vậy trong chế độ không đối xứng động cơ không
đồng bộ phát nóng rất mạnh.
Mô men cực đại của động cơ không đồng bộ
trong chế độ không đối xứng có thể giảm
xuống đến hai lần.
3. Đối với đường dây các phần tử tĩnh khác
Có thể thấy rằng trong chế độ không đối xứng tổn thất trên đường dây và các
phần tử tĩnh khác tăng lên. Ví dụ trong chế độ đối xứng tổn thất ba pha đường dây có
dòng điện I và điện trở R là 3I
2
R. Còn trong chế độ không đối xứng, nếu dòng trong
pha này giảm đi ∆I, dòng trong pha kia tăng lên ∆I, còn dòng trong pha thứ ba vẫn là
I thì tổn thất trên đường dây khi đó là: R[(I+∆I)

2
+(I - ∆I)
2
+I
2
] = R(3I
2
+2∆I
2
).
23
Hình 2.8 - Sự phụ thuộc của tổn thất điện năng vào các hệ số KĐX.
Chế độ không đối xứng có thể dẫn đến quá tải các tụ điện bù, tụ lọc của thiết
bị chỉnh lưu và phản chỉnh lưu, làm phức tạp cho bảo vệ rơle. Vì điện áp khi đó có
thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp định mức nên công suất phát của tụ Q
C
của tụ có
thể tăng hoặc giảm, do đó có thể thay đổi sự đốt nóng của các pha khác nhau.
2.2.4 Độ không sin
Điện áp và dòng điện ba pha thay đổi theo chu kỳ hình sin với tần số cơ bản
50 Hz. Nhưng trong thực tế ta không bao giờ nhận được đường cong hình sin trọn
vẹn vì hầu hết các phần tử của hệ thống điện có đặc tính Vôn-Ampe là phi tuyến.
Điều đó dẫn đến sự xuất hiện của các tần số khác nhau làm cho điện áp và dòng điện
không sin đó là các sóng hài. Vậy sóng hài là gì?
2.2.4.1 Sóng hài
Ta biết rằng theo lý thuyết các nguồn tác động (là những tín hiệu được đưa
đến mạch) tồn tại trên lưới điện là các hàm điều hòa. Thực tế các nguồn tác động này
trong hệ thống điện không phải lúc nào cũng là hàm điều hòa, mà nó có thể có hình
dạng bất kỳ, bao gồm nhiều thành phần tần số trong đó có các thành phần tần số nào
đó (họa tần) khác với thành phần tần số cơ bản mà ta mong muốn sẽ ảnh hưởng nhất

định cho sự hoạt động của mạch và các phần tử trong hệ thống điện. Khi đó các đáp
ứng trong mạch cũng sẽ là các quá trình nhiều tần số.
24

Hình 2.9 - Các bậc sóng hài.
2.2.4.2 Các nguồn tạo sóng hài
Trong những năm gần đây, các thiết bị điện tử (như bộ điều chỉnh tốc độ
động cơ, các bộ chỉnh lưu điều khiển, máy vi tính, ...) đã gây ra nhiều vấn đề liên
quan đến sóng họa tần trong hệ thống điện. Đối với hệ thống truyền tải điện thì
ảnh hưởng chủ yếu do cảm kháng từ hóa phi tuyến của máy biến áp, thiết bị hồ
quang như: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các cuộn kháng điện trong các
thiết bị hoạt động dựa trên cơ sở cảm ứng điện từ. Đối với điều kiện vận hành
không cân bằng giữa các pha như điện áp hệ thống không cân bằng, tổng trở hệ
thống hay tải không cân bằng mỗi thành phần sóng hài có thể xảy ra trong ba
thành phần (thuận, nghịch, không). Ngoài ra các tụ bù trong lưới điện thường kết
hợp với cảm kháng lưới tạo ra mạch cộng hưởng làm khuếch đại các dòng hài có
tần số lân cận tần số cộng hưởng tồn tại trong lưới. Sau đây chúng ta nghiên cứu
một vài nguồn gây ra họa tần trong mạng điện.
1. Tải phi tuyến
Do ở tải phi tuyến tổng trở của nó thay đổi, dòng mà nó hấp thu sẽ không
sin mặc dù điện áp đặt vào có tính sin và từ đó có thể tạo nên nguồn dòng họa tần
bơm vào hệ thống. Các tải phi tuyến thường gặp như:
- Các quá trình chỉnh lưu điện áp.
25