Nghiên cứu điều khiển thiết bị bù tĩnh SVC ứng dụng trong ổn

Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập tại lớp Cao học Kỹ thuật điện - Thiết bị điện khóa
2013-2015, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi đã được đào tạo và tích lũy
nhiều kiến thức cho bản thân cũng như phục vụ công việc. Đặc biệt là khoảng thời
gian thực hiện đề tài: ‘‘Nghiên cứu điều khiển thiết bị bù tĩnh SVC ứng dụng
trong ổn định hệ thống điện’’.
Tôi xin bày tỏ lòng tri ân tới các thầy, cô Bộ môn Thiết bị điện – Điện tử Viện Điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và làm luận văn.
Đặc biệt tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS.Trần Văn
Thịnh đã dành nhiều thời gian và công sức hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành
luận văn này.
Mặc dù bản thân cũng đã cố gắng, song với kiến thức còn hạn chế và thời
gian có hạn, luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong
nhận được sự chỉ bảo của các thầy, cô, sự góp ý của bạn bè và đồng nghiệp nhằm
bổ sung hoàn thiện luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015
Học viên

Hoàng Thị Mỹ

HV: Hoàng Thị Mỹ

1

Lớp 13BKTĐ - TBĐ

Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, những nội
dung đƣợc trình bày trong luận văn do chính bản thân tôi thực hiện. Các số liệu,
kết quả tính toán là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn

Hoàng Thị Mỹ

HV: Hoàng Thị Mỹ

2

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU

10

CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN…………………………………………
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………….

13
13

1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI SIÊU CAO ÁP ………… 15
1.3. PHƢƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN ĐƢỜNG
DÂY……………………………………………………………………………… 17
1.4. CÁC THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ………………...........

19

1.4.1. CUỘN KHÁNG BÙ NGANG ……………………………………………. 20
1.4.2. TỤ BÙ DỌC……………………………………………………………….

20

1.4.3. TỤ BÙ TĨNH………………………………………………………………

21

1.4.4. MÁY BÙ ĐỒNG BỘ…………………………………………………......

21

1.5. MỘT SỐ THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG
FACTS……………………………………………………………………………

22

1.5.1. THIẾT BỊ BÙ TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC ……………………………

22

1.5.2. THIẾT BỊ BÙ DỌC CÓ ĐIỀU KHIỂN TCSC…………………………… 24
1.5.3. THIẾT BỊ BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN STATCOM ……….……….

26

1.5.4. THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN GÓC PHA BẰNG THYRISTOR TCPAR……

28

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1………………………………………………………...

30

CHƢƠNG 2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN SVC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN……………………………. 31
2.1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SVC…………………………………...

31

2.1.1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THYRISTOR………………………

32

HV: Hoàng Thị Mỹ

3

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

2.1.2. KHÁNG ĐIỀU CHỈNH BẰNG THYRISTOR - TCR ……………...……

34

2.1.3. TỤ ĐÓNG MỞ BẰNG THYRISTOR - TSC……………………………..

41

2.1.4. KHÁNG ĐÓNG MỞ BẰNG THYRISTOR - TSR ………………………

42

2.2. ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH CỦA SVC………………………………………

44

2.3. ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT CỦA SVC TRONG SƠ ĐỒ ĐIỀU CHỈNH 45
ĐIỆN ÁP ……………………...………………………………………………….
2.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BÙ SVC……………………..........

47

2.4.1. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN THYRISTOR………………………………. 47
2.4.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SVC. ………………………………………… 50
2.5. MÔ HÌNH HÓA PHẦN TỬ SVC ĐỐI VỚI CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ
THỐNG ĐIỆN …………………………………………………………………...

59

2.5.1. ĐẶC ĐIỂM CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN……………… 59
2.5.2. MÔ HÌNH HÓA PHẦN TỬ SVC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN………….

59

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2………………………………………………………

64

CHƢƠNG 3 KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA SVC TRONG ỔN ĐỊNH HỆ
THỐNG ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK……………….
3.1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SVC.

65
65

3.1.1. TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK………………… 65
3.1.2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA THYRISTOR………………………… 70
3.2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TCR VÀ TSC TRONG
SVC……………………………………………………………………………….
3.2.1. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG PHẦN TỬ TCR…………………………………….

72
72

3.2.2. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG PHẦN TỬ TSC…………………………………….. 74
3.3. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ BÙ SVC…………………………………... 75
3.4. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG KHỐI ĐIỀU KHIỂN SVC…………………………… 77
3.4.1. KHỐI ĐO LƢỜNG ……………………………………………………….

78

3.4.2. KHỐI ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP …………………………………………..

78

3.4.3. KHỐI PHÂN PHỐI ……………………………………………………….

79

3.4.4. KHỐI PHÁT XUNG……………………………….…………………….

80

HV: Hoàng Thị Mỹ

4

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

3.5. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BÙ SVC TRÊN LƢỚI
TRUYỀN TẢI………………………………………….………………………… 81
3.5.1. THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG.

81

3.5.2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG………………………………………………….

85

3.5.3. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ DÕNG ĐIỆN TRÊN
PHẦN TỬ TCR…………………………………………………………………..

91

3.5.4. KHẢO SÁT HIỆN TƢỢNG XUNG LỖI TRÊN CÁC TỔ HỢP TSC…..

92

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3..………………………………………………………

94

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN…………………………..

95

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………….…………

97

HV: Hoàng Thị Mỹ

5

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Đồ thị véc tơ U và I của đường dây khi có tụ bù dọc

17

Hình 1.2. Hiệu quả của bù dọc trên đường dây cao áp

18

Hình 1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của SVC

23

Hình 1.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCSC

25

Hình 1.5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của STATCOM

28

Hình 1.6. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCPAR

29

Hình 2.1. Cấu tạo của SVC

32

Hình 2.2. Nguyên lý cấu tạo của thyristor

32

Hình 2.3. Điều khiển xoay chiều mạch thuần trở dùng thyristor

33

Hình 2.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCR

34

Hình 2.5. Dạng sóng điện áp và dòng điện của TCR khi thay đổi góc mở α

36

Hình 2.6. Dạng sóng của tín hiệu dòng điện của TCR khi α0=900 và khi
α0>900

37

Hình 2.7. Đặc tính điều chỉnh dòng điện TCR theo góc cắt

40

Hình 2.8. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TSC

42

Hình 2.9. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TSR

43

Hình 2.10. Đặc tính volt-ampe của SVC

45

Hình 2.11. Đặc tính điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng của SVC

46

Hình 2.12. Nguyên tắc điều khiển thắng đứng “arccos”

48

Hình 2.13 Sơ đồ khối của hệ điều khiển Thyristor

49

Hình 2.14. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển các van SVC

50

Hình 2.15. Sơ đồ khối đo lường trong hệ thống điều khiển

51

Hình 2.16. Phương pháp tìm giá trị điện áp bằng đổi hệ quy chiếu

52

Hình 2.17. Phương pháp tìm giá trị điện áp bằng phân tích Fourier

53

Hình 2.18. Sơ đồ khối bộ lọc của khối đo điện áp

54

Hình 2.19. Bộ điều chế xung dạng tương tự

55

Hình 2.20. Mô hình số 1 hệ thống điều khiển theo IEEE

56

HV: Hoàng Thị Mỹ

6

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

Hình 2.21. Mô hình số 2 hệ thống điều khiểntheo IEEE

57

Hình 2.22. Đặc tính làm việc của SVC

61

Hình 3.1. Các thư viện con trong Simulink

66

Hình 3.2. Khối thư viện con Electrical

67

Hình 3.3. Khối Thư viện con Elements

67

Hình 3.4. Khối Thư viện con Machines

68

Hình 3.5. Khối đo công suất

68

Hình 3.6. Khối đo dòng điện và khối đo điên áp

68

Hình 3.7. Khối Display và khối Scope

68

Hình 3.8. Khối Thư viện conPower Electronics

69

Hình 3.9. Các khối trong thư viện của Simulink

69

Hình 3.10. Mô hình mạch điều khiển Thyristor

70

Hình 3.11. Đồ thị điện áp, dòng điện sau chỉnh lưu

71

Hình 3.12. Sơ đồ mô phỏng TCR

73

Hình 3.13. Kết quả mô phỏng TCR

74

Hình 3.13: Sơ đồ mô phỏng TSC

74

Hình 3.14. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện sử dụng SVC

75

Hình 3.15. Cấu trúc bên trong của tổ hợp TCR

75

Hình 3.16. Cấu trúc bên trong của một tổ hợp TSC

76

Hình 3.17. Cấu trúc khối điều khiển SVC

76

Hình 3.18. Cấu trúc khối đo lường

77

Hình 3.19. Khối điều chỉnh điện áp

78

Hình 3.20. Cấu trúc bên trong của khối phân phối

79

Hình 3.21. Cấu trúc bên trong khối phát xung

80

Hình 3.22. Cấu trúc một khối phát xung nhỏ(khối AB)

81

Hình 3.23. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện- chưa có SVC

86

Hình 3.24. Kết quả mô phỏng khi điện áp nguồn thay đổi- chưa có SVC

87

Hình 3.25. Kết quả mô phỏng đáp ứng động của SVC khi điện áp nguồn 89
thayđổi
HV: Hoàng Thị Mỹ

7

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

Hình 3.26.: Đáp ứng của nhóm van TCR AB

91

Hình 3.27. Đồ thị khảo sát hiện tượng phát xung mở lỗi trong các khối TSC

92

HV: Hoàng Thị Mỹ

8

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1.

FACTS

Flexible AC Transmission Systems

2.

GPG

Gate Pulse Generation

3.

GTO

Gate Turn - Off thyristor

4.

HTĐ

Hệ thống điện

5.

MSR

Mechanically Switched Reactor

6.

NPN

Negative Positive Negative

7.

PNP

Positive Negative Positive

8.

STATCOM

Static Synchronous Compensator

9.

SVC

Static Var Compensators

10.

TCPAR

Thyristor Controlled Phase Angle Regulator

11.

TCR

Thyristor Controlled Reactor

12.

TCSC

Thyristor Controlled Series Compensator

13.

TSC

Thyristor Switched Capacitor

14.

TSR

Thyristor Switched Reactor

15.

UPFC

Unified Power Flow Controller

16.

SS

Synchronizing System

HV: Hoàng Thị Mỹ

9

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Điện năng là dạng năng lƣợng đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trên
thế giới do nó có ƣu điểm rất quan trọng là dễ dàng chuyển đổi sang các dạng năng
lƣợng khác. Hơn nữa, điện năng còn là dạng năng lƣợng dễ dàng trong sản xuất,
trong vận chuyển và sử dụng.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, Hệ
thống điện của mỗi quốc gia ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu trƣớc sự phát
triển lớn mạnh của nền kinh tế xã hội. Nguồn điện phải đáp ứng đƣợc những yêu
cầu về công suất và chất lƣợng điện năng. Vấn đề công suất phát ra phải đƣợc đƣa
đến và tận dụng một cách hiệu quả nhất, ít lãng phí về mặt kinh tế là một vấn đề
quan trọng trong vận hành hệ thống điện. Tổn hao công suất làm ảnh hƣởng đến
chất lƣợng nguồn điện và kinh tế, để giảm tổn hao ổn định hệ thống điện thì một
trong những biện pháp khá hữu hiệu là bù công suất phản kháng cho hệ thống điện.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử, công nghiệp
chế tạo các thiết bị điện tử công suất lớn và kỹ thuật đo lƣờng điều khiển trong hệ
thống điện, nên các thiết bị bù dùng thyristor đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rất
nhiều trong toàn hệ thống điện. Các thiết bị bù dọc và bù ngang điều chỉnh nhanh
bằng thyristor hay triắc đã đƣợc ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc nâng
cao ổn định chất lƣợng điện năng của hệ thống điện. Các thiết bị này cho phép
chúng ta vận hành hệ thống điện một cách linh hoạt, hiệu quả cả trong chế độ bình
thƣờng hay sự cố nhờ khả năng điều chỉnh nhanh công suất phản kháng và các
thông số khác (trở kháng, góc pha) của chúng.
Vì vậy, việc nghiên cứu thiết bị bù dọc và bù ngang có khả năng điều chỉnh
nhanh bằng thiristorhay triac (SVC) đối với việc nâng cao ổn định và chất lƣợng
điện áp của hệ thống điện là nhiệm vụ rất cần thiết. Vì vậy, tác giả chọn đề tài
‘‘Nghiên cứu điều khiển thiết bị bù tĩnh SVC ứng dụng trong ổn định hệ thống
điện’’

HV: Hoàng Thị Mỹ

10

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI
NGHIÊN CỨU
Mục đích nghiên cứu: Trong khuôn khổ của Luận văn, tác giả sẽ đi vào tìm
hiểu phƣơng pháp bù công suất phản kháng trong hệ thống điện bằng thiết bị bù
SVC, hƣớng tới đề xuất giải pháp ổn định lƣới điện bằng phƣơng pháp tự động bù
công suất phản kháng.
Đối tƣợng nghiên cứu: thiết bị bù tĩnh SVC (Static Var Compensators)
Phạm vi nghiên cứu gồm: Tìm hiểu lý thuyết về cấu tạo, nguyên lý hoạt
động và đặc tính điều chỉnh của thiết bị SVC. Khảo sát hoạt động của thiết bị SVC
bằng các phần mềm mô phỏng mạch điện.
3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các tài liệu sách kỹ thuật và trên mạng
internet về các vấn đề có liên quan tới đề tài
- Phƣơng pháp Mô phỏng: Ứng dụng phần mềm Matkab- Simulink nhằm
củng cố lý thuyết, tính chính xác, đúng đắn của đề tài.
4. CÁC LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN
Những luận điểm, vấn đề chính tác giả đã nghiên cứu trong phạm vi luận
văn:
- Tổng quan về các thiết bị điều khiển công suất trong hệ thống điện.
- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các lợi ích khi sử dụng thiết bị bù SVC.

- Nghiên cứu hệ thống điều khiển SVC
- Ứng dụng phần mềm Matlab simulink để mô phỏng, phân tích và khảo sát
sự hoạt động của thiết bị bù SVC trong lƣới truyền tải xoay chiều.
5. CẤU TRÖC LUẬN VĂN
Chƣơng 1: Tổng quan về các thiết bị bù công suất phản kháng trong hệ thống
điện
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Đặc điểm của đƣờng dây truyền tải siêu cao áp
1.3. Phƣơng pháp bù công suất phản kháng trên đƣờng dây
1.4. Các thiết bị bù công suất phản kháng
HV: Hoàng Thị Mỹ

11

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

1.5. Một số thiết bị bù công suất phản kháng trong FACTS
Chƣơng 2: Nguyên lý hoạt động của SVC và mô hình hệ thống điều khiển
SVC trong hệ thống điện
2.1. Nguyên lý hoạt động của SVC
2.2. Đặc tính điều chỉnh của SVC
2.3. Đặc tính công suất của SVC trong sơ đồ điều chỉnh điện áp
2.4. Hệ thống điều khiển thiết bị bù SVC
2.5. Mô hình hóa phần tử SVC đối với chế độ xác lập của hệ thống điện
Chƣơng 3: Khảo sát hoạt động của SVC trong ổn định hệ thống điện bằng

các phần mềm Matlab Simulink
3.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng hệ thống điều khiển SVC
3.2. Mô phỏng hoạt động của các phần tử TCR và TSC trong SVC
3.3. Sơ đồ mô phỏng thiết bị bù SVC
3.4. Sơ đồ mô phỏng khối điều khiển SVC
3.5. Mô phỏng hoạt động của thiết bị bù SVC trên lƣới truyền tải
Sau đây là nội dung luận văn

HV: Hoàng Thị Mỹ

12

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BÙ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế nhu cầu năng lƣợng cũng ngày càng
gia tăng, trong đó năng lƣợng điện năng đóng vai trò cực kì quan trọng. Trong
những năm gần đây, hệ thống điện nƣớc ta đã có những bƣớc phát triển mạnh về hệ
thống các đƣờng dây truyền tải cũng nhƣ các nguồn điện. Ở nƣớc ta đã hình thành
hệ thống điện (HTĐ) hợp nhất từ khi đƣờng dây 500kV bắt đầu đƣa vào vận hành
năm 1994. Từ đó đến nay HTĐ Việt Nam liên tục phát triển cả về qui mô lẫn công
nghệ, trong quá trình vận hành đã xuất hiện nhiều vấn đề cấp thiết cần đƣợc giải
quyết. Trong đó vấn đề truyền tải điện năng có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc

liên kết điện giữa các vùng miền, kết nối các nhà máy điện và các trung tâm phụ tải,
cung cấp điện cho khắp mọi miền đất nƣớc.
Việc mở rộng quy mô, đồng thời hợp nhất các HTĐ nhỏ bằng các đƣờng
dây siêu cao áp vẫn đang tiếp tục đƣợc phát triểntại nhiều quốc gia, đây là một xu
thế phát triển tất yếu của các hệ thống điện hiện đại, nhằm nâng cao độ tin cậy, độ
linh hoạt trong vận hành, giảm chi phí vận hành và giảm giá thành điện năng, đáp
ứng yêu cầu kinh tế - kỹ thuật trong sản xuất, vận hành các hệ thống điện. Cụ thể:
+ Nâng cao độ dự trữ ổn định tĩnh của hệ thống, qua đó nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện, do công suất dự trữ chung của cả HTĐ hợp nhất là rất lớn
+ Tăng hiệu quả vận hành HTĐ do có khả năng huy động sản xuất điện từ
các nguồn điện kinh tế và giảm công suất đỉnh chung của toàn HTĐ lớn.
+ Giảm lƣợng công suất dự trữ trong toàn HTĐ do hệ thống lớn có khả năng
huy động công suất từ nhiều nguồn phát.
+ Giảm giá thành điện năng do tận dụng đƣợc công suất tại các giờ thấp
điểm của phụ tải hệ thống điện thành viên để cung cấp cho hệ thống khác nhờ chênh
lệch về múi giờ.

HV: Hoàng Thị Mỹ

13

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

+ Giảm đƣợc chi phí vận hành, đồng thời nâng cao tính linh hoạt trong việc
sửa chữa, đại tu các thiết bị trong toàn hệ thống.

Tuy vậy, việc mở rộng quy mô của hệ thống truyền tải điện cũng đặt ra các
yêu cầu kỹ thuật cần phải giải quyết: đảm bảo ổn định hệ thống, vấn đề thông tin
liên lạc, và đảm bảo chất lƣợng điện năng, trong đó chỉ tiêu quan trọng là chất
lƣợng điện áp.
Để đảm bảo sự vận hành bình thƣờng của hệ thống điện, một trong những
yêu cầu cơ bản là phải đạt đƣợc sự cân bằng giữa lƣợng công suất tác dụng và công
suất phản kháng phát ra với lƣợng công suất tác dụng và công suất phản kháng thu
vào, kể cả tổn thất điện năng trong lƣới.
Yêu cầu về công suất tác dụng trong hệ thống điện, cung cấp cho các phụ tải
và bù lƣợng công suất tổn thất trong quá trình truyền tải, đƣợc đáp ứng bằng công
suất tác dụng phát ra ở các nhà máy điện, mất cân bằng công suất tác dụng dẫn tới
sự thay đổi tần số của hệ thống. Sự cân bằng công suất tác dụng mang tính chất toàn
hệ thống, nghĩa là yêu cầu công suất một phụ tải tại một địa điểm có thể đƣợc đáp
ứng bằng cách tăng thêm ở máy phát điện tại một địa điểm khác. Nói khác đi công
suất tác dụng trong hệ thống điện có thể đƣợc điều khiển thống nhất.
Nếu nhƣ cân bằng công suất tác dụng có ảnh hƣởng đến tần số của hệ thống
thì sự cân bằng công suất phản kháng có liên hệ chặt chẽ với điện áp tại các nút của
hệ thống điện. Tại nơi nào có sự dƣ thừa công suất phản kháng, điện áp tại nơi đó sẽ
tăng lên, và ngƣợc lại, khi thiếu công suất phản kháng, điện áp tại nơi đó sẽ bị sụt
thấp. Việc truyền tải công suất phản kháng nhằm đáp ứng nhu cầu sẽ làm tăng tổn
thất trên đƣờng dây. Vì vậy, việc điều chỉnh nhằm đảm bảo sự cân bằng công suất
phản kháng thƣờng đƣợc giải quyết một cách cục bộ. Đó là lý do tại sao ngoài các
máy phát điện cần phải có các thiết bị sản xuất và tiêu thụ công suât phản kháng, đặt
phân bố trong lƣới điện, thƣờng gọi là các thiết bị bù vô công hay thiết bị bù công
suất phản kháng. Công suất phản kháng đóng vai trò hết sức quan trọng trong hệ
thống điện, mất cân bằng công suât phản kháng sẽ dẫn tới chất lƣợng điện áp không
đảm bảo, làm tăng tổn thất, hệ thống mất ổn định…
HV: Hoàng Thị Mỹ

14

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI SIÊU CAO ÁP
Trƣớc hết, ta xét xem dòng công suất phản kháng do bản thân đƣờng dây
sinh ra. Khác với các đƣờng dây cao áp, quá trình truyền tải điện xoay chiều trên
đƣờng dây siêu cao áp liên quan đến quá trình truyền sóng điện từ dọc theo đƣờng
dây. Điện trƣờng của đƣờng dây ít thay đổi trong quá trình vận hành vì điện áp trên
đƣờng dây đƣợc khống chế trong giới hạn cho phép (thƣờng ±10% V), song từ
trƣờng lại thay đổi trong dải khá rộng theo sự thay đổi của dòng điện tải của đƣờng
dây.
+ Năng lƣợng điện trƣờng trung bình trong một chu kỳ, tính trên một đơn vị
chiều dài của một pha đƣờng dây là:
WE = C.Uf2
trong đó:

(1.1)

- C: điện dung của đƣờng dây (F);

-

- Uf : điện áp pha củađƣờng dây (V).
+ Công suất điện trƣờng của ba pha của đƣờng dây có chiều dài l là:
QE = 3.ω.C.Uf2.l

trong đó:

(1.2)

- ω: tần số góc (rad/s)

+ Năng lƣợng từ trƣờngtrung bình trong một chu kỳ, tính trên một đơn vị
chiều dài của một pha đƣờng dây là:
WM = L.I2
trong đó:

(1.3)

- L: Điện cảm của đƣờng dây (H);
- I: Dòng điện trên đƣờng dây (A).

+ Công suất từ trƣờng của đƣờng dây ba pha có chiều dài l là:
QM = 3.ω.WM.l=3.ω.L.I2.l (1.4)
+ Công suất phản kháng do đƣờng dây sinh ra đƣợc xác định nhƣ là hiệu
giữa công suất điện trƣờng và từ trƣờng:
Q = QE - QM = 3.ω.C.Uf2.l - 3.ω.L.I2.l

L. I 2
Q  3. .l.C .U 2f  1 
 C .U 2
f







(1.5)

(1.6)

+ Khi công suất phản kháng của đƣờng dây bằng 0, ta có:
HV: Hoàng Thị Mỹ

15

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội


L.I 2
1


2
 C .U f

trong đó:


  0  I  U f



- ZC 

C Uf

 I TN
L ZC

(1.7)

L
: là tổng trở sóng của đƣờng dây (Ω);
C

- ITN: dòng điện tự nhiên ITN(A)
Khi đó, đƣờng dây tải dòng điện tự nhiên ITN. Đối với đƣờng dây dài hữu
hạn, hiện tƣợng này xảy ra khi điện trở phụ tải tác dụng bằng tổng trở sóng X C của
đƣờng dây. Đây là chế độ tải công suất tự nhiên. Trong trƣờng hợp này, đƣờng dây
siêu cao áp không tiêu thụ hay phát thêm công suất phản kháng.
PTN 

3U 2f

(1.8)

ZC

Khi tính toán các chế độ vận hành của đƣờng dây siêu cao áp, do cấp điện áp
cao nên lƣợng công suất phản kháng mà đƣờng dây sinh ra là khá lớn. Đặc biệt, khi

đƣờng dây không mang tải thì lƣợng công suất phản kháng phát ra rất lớn, gây nên
hiện tƣợng quá điện áp ở cuối đƣờng dây. Để hạn chế hiện tƣợng này, ngƣời ta
thƣờng dùng các biện pháp kỹ thuật khác nhau nhƣ:
+ Tăng số lƣợng dây phân pha, để giảm điện kháng và tổng trở sóng của
đƣờng dây, tăng khả năng tải của đƣờng dây
+ Bù thông số đƣờng dây bằng các thiết bị bù dọc và bù ngang để giảm bớt
cảm kháng và dung kháng của đƣờng dây làm cho chiều dài tính toán rút ngắn lại.
+ Phân đoạn đƣờng dây bằng các kháng điện bù ngang có điều khiển đặt ở
các trạm trung gian trên đƣờng dây.
+ Đặt các thiết bị bù tĩnh ở các trạm nút công suất trung gian và trạm cuối để
nâng cao ổn định điện áp tại các trạm này.
Việc bù thông số của đƣờng dây siêu cao áp làm tăng khả năng tải của đƣờng
dây và qua đó nâng cao tính ổn định. Các biện pháp thƣờng đƣợc áp dụng và đem
lại hiệu quả cao là bù dọc và bù ngang trên các đƣờng dây siêu cao áp.

HV: Hoàng Thị Mỹ

16

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

1.3. PHƢƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN ĐƢỜNG DÂY
Bù công suất phản kháng trên lƣới hệ thống điện gắn liền với điều chỉnh điện
áp.
Các đƣờng dây siêu cao áp có chiều dài lớn thƣờng đƣợc bù thông số thông

qua các thiết bị bù dọc và bù ngang.Mục đích chủ yếu của việc đặt các thiết bị bù
là nâng cao khả năng tải của đƣờng dây và san bằng điện áp phân bố dọc đƣờng
dây. Hơn nữa, bù thông số còn nâng cao tính ổn định tĩnh, ổn định động, giảm sự
dao động công suất… làm cho việc vận hành hệ thống điện một cách linh hoạt và
hiệu quả hơn. Đây là biện pháp rất cần thiết cho các đƣờng dây cao áp có chiều
dài lớn [4].
a, BÙ DỌC (Series compensation)là hệ thống các bộ tụ đƣợc đặt nối tiếp trên các
dây dẫn của đƣờng dây truyền tải. Bù dọc làm giảm tổng trở tƣơng đƣơng của
đƣờng dây, là nguyên nhân chính gây nên sụt áp trên đƣờng dây truyền tải, đặc biệt
trong chế độ nặng tải. Khi mắc thêm tụ nối tiếp vào đƣờng dây thì điện kháng tổng
của mạch tải sẽ giảm xuống còn (X L - XC). Giả sử góc lệch  giữa dòng điện phụ tải
I và điện áp cuối đƣờng dây U2 không đổi thì độ lệch điện áp U1 ở đầu đƣờng dây
và góc lệch pha  giữa vectơ điện áp giữa hai đầu đƣờng dây giảm xuống đáng kể
(tƣơng ứng với vec tơ U’1 và ’ trên hình 1.1).
U1
-jIXC


U’1



U2

jIXL

IR

I

Hình 1.1. Đồ thị véc tơ U và I của đường dây khi có tụ bù dọc
HV: Hoàng Thị Mỹ

17

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

Tụ bù dọc còn giúp làm tăng độ dự trữ ổn định tĩnh cho HTĐ, làm tăng khả
năng truyền tải của đƣờng dây.
Công suất truyền tải trên đƣờng dây khi có tụ bù dọc đƣợc xác định theo biểu
thức:
P' 

U 1 .U 2
sin  (1.9)
XL  XC

Khi bù dọc dễ thấy do X∑ = XL - XC giảm xuống nên sau khi bù giới hạn
truyền tải công suất của đƣờng dây sẽ tăng lên:
k  X L /( X L  X C ) (1.10)

Đặc trƣng cho mức độ bù dọc của đƣờng dây ta có thuật ngữ hệ số bù dọc
KC:
KC 

XC
100 % (1.11)
XL

Thông thƣờng, đối với các đƣờng dây cao áp thì hệ số bù dọc K C từ 40 - 75%
tuỳ theo chiều dài của đƣờng dây
L

C

L

L

Có bù dọc

U

L

U/δF

UT

UF

C

U/δT

Có bù dọc

U

Không có bù
Không có bù

δ
900

P

π

0
b) Ổn định điện áp

a) Ổn định điện áp

Hình 1.2. Hiệu quả của bù dọc trên đường dây cao áp
.
HV: Hoàng Thị Mỹ

18

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

b, BÙ NGANG (shunt compensation hay paralleel compensation) là việc đặt các
kháng điện đấu từ đƣờng dây xuống đất, có tác dụng làm giảm sự tăng điện áp trên
đƣờng dây đặc biệt trong chế độ tải nhẹ, hoặc chế độ mất tải.
Dòng điện IL của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung đƣờng
dây phát ra do chúng ngƣợc chiều nhau. Nhờ đó mà công suất phản kháng do đƣờng
dây phát ra sẽ bị tiêu hao một lƣợng đáng kể và qua đó có thể hạn chế đƣợc hiện
tƣợng quá áp ở cuối đƣờng dây.
Một tác dụng khác của kháng bù ngang là nó làm giảm dòng điện nạp của
đƣờng dây. Khi đƣờng dây ở chế độ không tải hoặc non tải, một vấn đề cần quan
tâm là dòng điện điện dung do dung kháng của đƣờng dây sinh ra. Dòng điện này
không đƣợc vƣợt quá dòng điện định mức của đƣờng dây. Đối với những đƣờng
dây siêu cao áp, đƣờng dây dài, dòng điện dung này là tƣơng đối lớn.
Đặc trƣng cho mức độ bù ngang trên đƣờng dây là hệ số bù ngang KL:
KL 

IL
Q
100 %  L 100 % (1.12)
IC
QC

trong đó:
QL: Công suất phản kháng của kháng bù ngang
QC: Công suất phản kháng của điện dung đƣờng dây phát ra.
Đối với các đƣờng dây có cấp điện áp 500kV, tổng công suất của các kháng
bù ngang trên đƣờng dây thƣờng bằng (60–70)% công suất phản kháng do điện
dung đƣờng dây phát ra.
Bằng cách sử dụng hiệu quả cả tụ bù dọc và kháng bù ngang ta có thể làm

tăng lƣợng công suất truyền tải mà vẫn đảm bảo đƣợc các ràng buộc về điện áp. Các
tụ bù dọc và kháng bù ngang cần đƣợc đặt phân bố trên từng đoạn của đƣờng dây
dài. Tụ bù dọc phải có khả năng nối tắt, kháng bù ngang phải có khả năng cắt ra
đƣợc khi cần.
1.4. CÁC THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Trong thực tế, ngƣời ta đã thiết kế và chế tạo ra các thiết bị bù chuyên dụng
khác nhau nhƣ các thiết bị bù ngang (cuộn kháng bù ngang, tụ điện bù dọc, máy
HV: Hoàng Thị Mỹ

19

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

bù đồng bộ và các bộ bù bằng tụ điện tĩnh điện) nhằm giải quyết các vấn đề nêu ra
ở trên
1.4.1. CUỘN KHÁNG BÙ NGANG
Cuộn kháng bù ngang là loại cuộn kháng đƣợc đấu từ các thanh cái đƣờng
dây xuống đất với các mục đích tiêu thụ công suất phản kháng do đƣờng dây sinh
ra. Mỗi đoạn đƣờng dây luôn sinh ra một lƣợng công suất phản kháng phân phối
dọc theo chiều dài đƣờng dây, tuy nhiên trong tính toán nguời ta thƣờng coi nhƣ
công suất này phân phối tập trung vào hai đầu đƣờng dây. Để triệt tiêu hoàn toàn
công suất phảng kháng do đƣờng dây sinh ra có thể đặt hai kháng điện tại hai đầu
đƣờng dây.
Tuy nhiên công suất phản kháng phát ra của đƣờng dây (nguồn công suất
phản kháng) rất có lợi nên trong tính toán thiết kế thƣờng ngƣời ta bù không hoàn

toàn (khoảng 70%). Phần còn lại có thể cân bằng với một phần công suất phản
kháng tiêu thụ.
Cuộn kháng bù ngang thƣờng đƣợc chế tạo có trị số cố định, khi cần điều
chỉnh điện áp có thể dùng cuộn kháng bù ngang đóng cắt đƣợc theo từng cấp, đó là
biện pháp kinh tế nhất để tiêu thụ bớt công suất phản kháng và điều chỉnh đƣợc. Đa
số các cuộn kháng bù ngang đƣợc dùng cho các đƣờng dây dài siêu cao áp trên
không, dùng cho các đƣờng cáp ngầm cao áp và siêu cao áp trong các khu vực
thành phố lớn.
1.4.2. TỤ BÙ DỌC
Khi tiến hành bù dọc cho đƣờng dây bằng các tụ bù tĩnh, thì các thiết bị bù
công suất phản kháng có tác dụng rất tốt đến khả năng truyền tải điện năng của
đƣờng dây. Việc dùng tụ bù dọc nâng cao khả năng giữ ổn định của hệ thống do
việc ta có thể làm thay đổi đƣợc góc truyền tải, dẫn tới khả năng dự trữ ổn định
động rất cao. Khi có sự thao tác nào đó trong lƣới nhƣ: cắt ra hoặc đóng vào một
phụ tải lớn thì trong lƣới sẽ có một sự dao động công suất, nhƣng nhờ có sự tác
động của các thiết bị bù công suất phản kháng mà dao động công suất này nhanh
chóng bị dập tắt.
HV: Hoàng Thị Mỹ

20

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

1.4.3. TỤ BÙ TĨNH
Tụ bù tĩnh là một hoặc một dãy tụ điện nối với nhau và nối song song với

phụ tải với mục đích sản xuất ra công suất phản kháng cung cấp trực tiếp cho phụ
tải, điều này làm giảm công suất phản kháng phải truyền tải trên đƣờng dây. Tụ bù
tĩnh cũng thƣờng đƣợc chế tạo không đổi (nhằm giảm giá thành). Khi cần điều
chỉnh điện áp có thể dùng tụ điện bù tĩnh đóng cắt đƣợc theo cấp, đó là biện pháp
kinh tế nhất cho việc sản xuất ra công suất phản kháng. Các tụ điện bù tĩnh đƣợc
dùng rộng rãi để hiệu chỉnh hệ số công suất trong các hệ thống phân phối điện nhƣ:
hệ thống phân phối điện công nghiệp, thành phố, khu đông dân cƣ và nông thôn,
một số các tụ bù tĩnh cũng đƣợc đặt ở các trạm truyền tải.
Tính ƣu việt của tụ bù tĩnh là chi phí thấp đặc biệt không gây tổn thất phụ
và việc áp dụng rất linh hoạt, khuyết điểm chủ yếu của chúng là cung cấp ít công
suất phản kháng khi có rối loạn hoặc thiếu điện, bởi vì dung lƣợng của công suất
phản kháng tỷ lệ bình phƣơng với điện áp. Tuy nhiên nếu dùng chúng kết hợp
nguồn công suất phản kháng thì không có trở ngại gì tới việc dùng rộng rãi các tụ
bù ngang.
1.4.4. MÁY BÙ ĐỒNG BỘ
Máy bù đồng bộ là một máy điện đồng bộ chạy không tải dùng để phát hoặc
tiêu thụ công suất phản kháng. Máy bù đồng bộ là phƣơng pháp cổ truyền để điều
chỉnh liên tục công suất phản kháng. Các máy bù đồng bộ thƣờng đƣợc dùng trong
hệ thống truyền tải, chẳng hạn ở đầu vào các đƣờng dây tải điện dài, trong các trạm
biến áp quan trọng và trong các trạm biến đổi dòng điện một chiều cao áp.
Các máy bù đồng bộ ngày nay thƣờng đƣợc trang bị hệ thống kích từ nhanh,
có bộ kích từ chỉnh lƣu, có nhiều phƣơng pháp khởi động khác nhau nhƣng phƣơng
pháp hay dùng là khởi động đảo chiều.
Có thể coi máy bù đồng bộ là thiết bị bù có thể điều chỉnh trơn duy nhất
trƣớc khi có kỹ thuật điều khiển công suất lớn bằng thyristor. Ƣu điểm của loại này
là phạm vi điều chỉnh rộng từ phát đến tiêu thụ công suất phản kháng, điều chỉnh

HV: Hoàng Thị Mỹ

21

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

bằng cách thay đổi kích từ. Nhƣợc điểm của loại này là giá thành cao và gây tổn
thất phụ, tốc độ điều chỉnh chậm.
1.5. MỘT SỐ THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG FACTS
Các thiết bị bù trên thƣờng không có hệ thống tự động điều chỉnh, hoặc có
điều chỉnh nhƣng rất chậm (máy bù đồng bộ), việc điều chỉnh công suất phản kháng
của các thiết bị bù đƣợc thực hiện đơn giản: thay đổi từng nấc (điều chỉnh số lƣợng
các bộ tụ, đóng cắt kháng điện…).
Trong những năm gần đây, sự phát triển vƣợt bậc trong lĩnh vực điều khiển
tự động, đặc biệt kỹ thuật điện tử công suất, các thiết bị điện tử công suất lớn đã tạo
ra các thiết bị bù có khả năng điều chỉnh nhanh bằng việc đóng mở Thyristor trong
phạm vi rộng. Đó là các thiết bị bù ngang có điều khiển SVC (Static Var
Compensator), cuộn kháng điều khiển bằng Thyristor TCR (Thyristor Controlled
Reactor), thiết bị bù dọc có điều khiển TCSC (Thyristor Controlled Series
Compensator)… cho phép điều chỉnh trơn với tốc độ nhanh luồng công suất phản
kháng. Các thiết bị điện tử công suất lớn còn giúp tạo ra trong hệ thống điện những
thiết bị điều chỉnh nhanh công suất tác dụng và công suất phản kháng, mang đến
khái niệm: FACTS (Flexible AC Transmission Systems) - 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 nhƣ
tức thời, ngăn cản dao động ổn định điện áp, tăng cƣờng độ ổn định của hệ thống
điện, cải thiện chất lƣợng điện năng [6,8].
1.5.1. THIẾT BỊ BÙ TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂNSVC

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. SVC đƣợc xây dựng với nhiều mô
hình thiết kế khác nhau, tuy nhiên các sơ đồ điều khiển đƣợc sử dụng trong hầu hết
các hệ thống là giống nhau. SVC đƣợc cấu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm [8]:
+ Kháng điện điều chỉnh bằng thyristor TCR: có chức năng điều chỉnh liên
tục công suất phản kháng tiêu thụ.

HV: Hoàng Thị Mỹ

22

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

+ Kháng điện đóng mở bằng thyristor - TSR: có chức năng tiêu thụ công suất
phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
+ Bộ tụ điện đóng mở bằng thyristor - TSC: có chức năng phát công suất
phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
Ngoài ra các thiết bị bù ngang có điều khiển còn đƣợc thiết kế thêm bộ phận
lọc sóng hài bậc cao.
Các thiết bị SVC thƣờng đƣợc đặt ở những nơi có yêu cầu điều chỉnh điện áp
chính xác. Việc điều chỉnh điện áp thƣờng dùng các bộ điều khiển có phản hồi
(closed-loop). Việc điều chỉnh điện áp đƣợc tiến hành từ xa bằng hệ thống SCADA
hoặc bằng tay theo giá trị đặt.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị bù SVC nhƣ trên hình 1.3.
Lƣới điện

MB
A

TCR

TSR

TSC

b)

a)
Hình 1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của SVC
a) Cấu tạo của SVC
b) Nguyên lý hoạt động của SVC

HV: Hoàng Thị Mỹ

23

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

Sử dụng SVC cho phép nâng cao khả năng tải của đƣờng dây một cách đáng
kể mà không cần dùng đến những phƣơng tiện điều khiển đặc biệt và phức tạp trong

vận hành. Các chức năng chính của SVC bao gồm [6,8]:
- Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp.
- Điều khiển trào lƣu công suất phản kháng tại nút đƣợc bù.
- Giới hạn thời gian và cƣờng độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn
mạch...) trong hệ thống điện.
- Tăng cƣờng tính ổn định của hệ thống điện.
- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện nhƣ 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 nhƣ:
- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.
- Tăng cƣờng khả năng truyền tải của đƣờng dây.
- Giảm góc làm việc  làm tăng cƣờng khả năng vận hành của đƣờng dây.
- Giảm tổn thất công suất và điện năng.
1.5.2. THIẾT BỊ BÙ DỌC CÓ ĐIỀU KHIỂNTCSC
Nhƣ đã nêu trong phần 1.1, các thiết bị bù dọc có điều khiển dùng để cải tạo
thông số của đƣờng dây dài. Những đƣờng dây dài, bị hạn chế khả năng tải theo
điều kiện ổn định hoặc tổn thất điện áp sẽ đƣợc cải thiện đáng kể nhờ áp dụng tụ bù
dọc.
Phần tử TCSC là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của đƣờng dây và hoạt
động trong điều kiện ổn định của hệ thống điện. Nó đƣợc tổ hợp từ một hay nhiều
module TCSC, mỗi một module bao gồm hai thành phần cơ bản [6,8]:
- Thành phần cảm kháng có thể thay đổi đƣợc điện dung nhờ bộ điều chỉnh
thyistor.
- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử nhƣ thyristor; thyristor
điều khiển cực khóa (GTO) ...

HV: Hoàng Thị Mỹ

24

Lớp 13BKTĐ - TBĐ


Viện Điện

Trường ĐHBK Hà Nội

Ngoài ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ nhƣ bộ lọc tần số nhằm lọc bỏ các
sóng hài bậc cao, thiết bị đóng ngắt phục vụ các chế độ vận hành của TCSC trong
các chế độ khác nhau của hệ thống điện.
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của TCSC nhƣ hình 1.4.

Vùng không hoạt động

Z

C
I
L
Cảm
kháng

Thyristor
HT điều khiển

Dung
kháng

900

1800

a)b)
Hình 1.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCSC
a)Cấu tạo của TCSC
b) Nguyên lý hoạt động của TCSC
Khi dùng thyristor điều khiển dòng điện chạy cuộn cảm L có thể xem nhƣ
thay đổi giá trị L, khi đó điện kháng tƣơng đƣơng của TCSC đƣợc tính nhƣ sau [4]:
Z td 

1
1
 ( C 
)I C
L

(1.13)

Theo (1.13) khi L thay đổi trong khoảng Lmin ≤ L ≤ Lmax, Ztd sẽ thay đổi từ
Ztd max ≥ L ≥ Ztd min
Nhờ tính năng thay đổi nhanh giá trị ZTCSC cho nên TCSC đƣợc sử dụng để
điều khiển thay đổi tổng trở của đƣờng dây nhằm nâng cao ổn định động cho hệ
thống khi có sự cố xảy ra [6]:
P

HV: Hoàng Thị Mỹ

U 1 .U 2
X dd  X TCSC

25

sin  (1.14)

Lớp 13BKTĐ - TBĐ