Khảo sát và thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng 100mvar cho lưới điện 220kv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-----------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG 100MVAR CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV

NGUYỄN NGỌC THĂNG

Hà Nội – 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-----------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG 100MVAR CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV

NGUYỄN NGỌC THĂNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN TRỌNG THUẦN

Hà Nội – 2009


Lời nói đầu
Trong thời gian qua, cùng với sự phát triển kinh tế với tốc độ cao, nhu cầu
tiêu thụ điện của nước ta tăng trưởng không ngừng, đặc biệt trong q trình cơng
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, từng bước hội nhập vào nền kinh tế khu vực và
thế giới. Để đảm bảo cung cấp điện an toàn và ổn định, đáp ứng yêu cầu phát triển
kinh tế xã hội của cả nước, hệ thống điện Việt Nam đã có những bước phát triển
mạnh mẽ.
Từ giữa năm 1994, với việc đưa vào vận hành đường dây siêu cao áp 500 kV
Bắc - Trung - Nam có chiều dài gần 1500 km, hệ thống điện Việt Nam trở thành hệ
thống điện hợp nhất với đầy đủ các đặc trưng của hệ thống lớn. Một mặt, hệ thống
điện hợp nhất cho phép khai thác tối đa các ưu điểm vận hành kinh tế ( phối hợp các
nguồn thủy - nhiệt điện, tối ưu hóa cơng suất nguồn...), mặt khác cho phép nâng
cao độ tin cậy cung cấp điện. Việc hợp nhất hệ thống còn là tiền đề thuận lợi cho
việc phát triển các loại nguồn điện công suất lớn và đấu nối vào hệ thống.
Tuy nhiên, với hệ thống điện hợp nhất có các đường dây siêu cao áp, một
trong những vấn đề quan trọng là tính ổn định trong quá trình vận hành. Trong các
hệ thống điện này, những sự cố do mất ổn định gây ra sẽ làm ngừng cung cấp điện
hoặc phân chia hệ thống thành từng phần riêng lẻ.
Với việc áp dụng các thành tựu đã đạt được của công nghệ bán dẫn vào lĩnh
vực truyền tải điện, các linh kiện điện tử công suất lớn, điện áp cao như Thyristor,
GTO có thể sử dụng vào các hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt ( FACTS
- Flexible AC Transmission Systems ). FACTS đã góp phần vào việc giải quyết
những hạn chế trên đường dây truyền tải, nâng cao tính ổn định và tận dụng triệt để
các thiết bị hệ thống hiện có.
Trên thế giới, nhiều hãng lớn như American SupperConductor của Mỹ,
Rongxin Power Electric Co.Ltd của Trung Quốc, Misubisi, SIEMEN ..v.v đã có
nhiều sản phẩm về thiết bị bù tĩnh có điều khiển SVC, STATCOM và thiết bị bù

dọc có điều khiển (TCSC) đã được ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc
nâng cao ổn định và chất lượng điện áp của hệ thống điện. Việc nghiên cứu các thiết
bị bù này đối với việc nâng cao ổn định và chất lượng điện áp của hệ thống điện
Việt Nam trong tương lai là nhiệm vụ rất cần thiết.

Lời nói đầu


Nhằm mở ra một hướng mới trong việc nghiên cứu, chế tạo thiết bị bù ngang
có điều khiển, em được giao đề tài “ Khảo sát và thiết kế thiết bị bù công suất phản
kháng tĩnh cho lưới điện 220 kV ” là đề tài tốt nghiệp của mình. Luận văn của em
đưa ra những nghiên cứu về khả năng ổn định điện áp tại nút phụ tải có mắc SVC
với đường dây cao áp 220 kV.
Bản luận văn tốt nghiệp của em được trình bày trong bốn chương với nội
dung chính như sau:
Chương 1:Tổng quan về bù cơng suất phản kháng trong hệ thống điện
Chương 2:Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đặc tính làm việc của thiết bị
bù tĩnh có điều khiển SVC
Chương 3: Tính tốn hệ thống bù công suất 100MVAR cho hệ thống điện
Chương 4: Thực hiện mơ phỏng hệ thống bằng Matlab/Simulink
Trong q trình thực hiện luận văn, được sự hướng dẫn chỉ bảo tận
tình của GS.TS.Nguyễn Trọng Thuần, em đã nỗ lực để hoàn thành những nội
dung đã đề ra. Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn, đồng
thời em cũng xin cảm ơn sự đóng góp ý kiến quý báu của các thầy cô trong bộ môn
Tự động hóa để luận văn của em được hồn thiện hơn.
Do hạn chế về thời gian, cũng như về kiến thức của bản thân, luận văn này
chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em rất mong sẽ nhận được các ý kiến phê bình các
nội dung chưa hồn thiện trong luận văn này.
Hà nội, ngày 15/11/2009
Tác giả thực hiện

NGUYỄN NGỌC THĂNG

Lời nói đầu


-1-

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN
1.1 Đặt vấn đề
Để thiết kế bù công suất phản kháng, trước hết ta cần biết về vai trò tác dụng
quan trọng của nó trong một hệ thống điện. Bù cơng suất phản kháng có tác dụng:
Điều chỉnh hệ số cơng suất thường là thực hiện việc cấp công suất phản
kháng càng gần tải càng tốt. Hầu hết các phụ tải công nghiệp, nông nghiệp tiêu thụ
nhiều công suất phản kháng. Vì thế dịng tải có khuynh hướng lớn hơn dịng điện
cần thiết để cung cấp riêng cho công suất sinh cơng vì vậy lãng phí do phải tăng
tiết diện dây, gây tổn thất điện áp cũng như điện năng lớn hơn yêu cầu thực tế.
Điều áp là một vấn đề quan trọng và đặc biệt cần thiết nếu trong luới điện có
các phụ tải có các phụ tải có nhu cầu công suất phản kháng luôn thay đổi. Trong
mọi trường hợp, sự biến thiên về nhu cầu công suất phản kháng sẽ gây ra sự biến
thiên điện áp tại điểm cung cấp làm ảnh hưởng đến hoạt động của các phụ tải đấu
nối tiếp vào điểm đó và làm tăng khả năng nhiễu loạn giữa các phụ tải ở gần. Để
ngăn ngừa việc này, các công tyGGG điện lực phải cố gắng duy trì điện áp trong
giới hạn quy định. Ở các nước, người ta quy định giới hạn thay đổi điện áp trong
khoảng ± 5% trong thời gian vài phút hay vài giờ, đến các giới hạn khắc nghiệt
đối với các tải lớn biến thiên nhanh gây ra độ dốc điện áp lớn, có hại cho việc vận
hành các thiết bị bảo vệ và hiện tượng chớp nháy gây khó chịu cho mắt người.
Trong trường hợp này thiết bị bù đóng vai trị quan trọng trong việc duy trì điện
áp trong giới hạn quy định.

Cân bằng phụ tải: Hầu hết các phụ tải xoay chiều lớn đều dùng điện ba
pha và được thiết kế vận hành ở chế độ cân bằng. Nếu các phụ tải hoạt động
không cân bằng làm tăng các thứ tự nghịch và thứ tự không của dịng điện. Các
thành phần này sẽ có tác động xấu như tổn thất trong động cơ và máy phát gây
dao động mômen ở các máy điện xoay chiều, gia tăng độ gợn sóng điện áp trong

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-2-

các bộ chỉnh lưu làm cho thiết bị điện hoạt động khơng đúng chế độ, làm tăng bão
hịa từ cho các máy biến áp và dịng trung tính vượt q mức cho phép. Một số
thiết bị ( bao gồm nhiều loại thiết bị bù) làm việc phụ thuộc vào việc vận hành
cân bằng để hạn chế sóng hài. Số lượng sóng hài trong sóng điện áp là thơng số
quan trọng của chất lượng nguồn điện được đặc trưng bởi phổ các dao động điều
hịa trên phổ tần cơng nghiệp cơ bản. Các sóng hài thường được hạn chế bởi các
bộ lọc, các bộ lọc này có nguyên tắc thiết kế khác với thiết bị bù. Tuy nhiên vấn
đề sóng hài thường nảy sinh cùng vấn đề phụ tải do đó vấn đề bù và lọc sóng hài
cùng được quan tâm.

1.2 Khái niệm hệ thống điện và phụ tải điện
1.2.1 Hệ thống điện
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây tải điện
và các thiết bị khác ( thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ...) được nối liền với
nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
Tập hợp các bộ phận của hệ thống điện (HTĐ) gồm các đường dây tải điện
và các trạm biến áp được gọi là lưới điện.

Điện năng truyền tải đến hộ tiêu thụ phải thỏa mãn các tiêu chuẩn phục vụ
( bao gồm chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện) và có chi phí sản xuất,
truyền tải và phân phối nhỏ nhất.
Các thiết bị dùng điện được gọi chung là phụ tải điện.
1.2.2 Phụ tải điện
Phụ tải điện gồm công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q yêu cầu tại
một điểm nào đó của lưới điện. Công suất tác dụng P là công suất sinh ra công, tiêu
hao năng lượng của nguồn điện. Công suất phản kháng Q thường là công suất sinh
ra từ trường, mang tính cảm, khơng tiêu thụ năng lượng của nguồn, nhưng dịng
điện do nó sinh ra khi chạy trong dây dẫn gây ra tổn thất công suất tác dụng và tổn
thất điện năng. Công suất P và Q có tương quan với nhau, được đặc trưng chung
bằng cơng suất biểu kiến S và cosϕ.
=
S

Chương 1

P2 + Q2

và

S = 3.U .I

(1.1)

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-3-

ϕ = arctg(Q/P)
P =S.cosϕ

;

Q = S.sinϕ

U là điện áp dây= 3U f là điện áp pha.
Xét dịng điện hình sin trong mạch :
i(t)= Imsin(ωt + ϕ)
Trong đó :

(1.2)
: trị số cực đại của dịng điều hịa.

Im

ωt + ϕ : góc pha.
ω

: tần số góc.

ϕ

: pha ban đầu.

Với dịng chu kỳ i(t) đã cho có thể tìm được trị số dịng không đổi I tương
đương về mặt tiêu tán năng lượng trong thời gian một chu kỳ T , nghĩa là trong một
mạch đơn giản thuần trở:
T

=
A R=
.I 2 .T

∫ R.i

2

(1.3)

(t )dt

0

Trị số dịng khơng đổi I tương đương về mặt tiêu tán với dòng chu kỳ i(t)
được gọi là giá trị hiệu dụng của dịng chu kỳ. Như vậy có thể viết:
i(t)= 2 .Isin(ωt + ϕ)

(1.4)

Xét mạch gồm các phần tử nối tiếp R-L-C với kích thích điều hịa :
u(t)=

2 .Usin(ωt + ϕ)

=

2 R.I.sin(ωt) +

+
=

2

(1.5)
2 ωL.I.sin(ωt + π/2)

1
.I.sin(ωt - π/2)
Cω

2 UR .sinωt +

2 UL .sin(ωt + π/2) +

2 UC.sin(ωt - π/2)

Theo quan hệ hiệu dụng giữa U và I ta có :
U
=
I

Chương 1

R 2 + (ω L −1/ ωC ) 2 =

R 2 + ( X L − X C )2 = Z

(1.6)

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-4-

hay : Z=

U
=
I

R2 + X 2

Ở đây ta thấy R và X đặc trưng cho hai quá trình năng lượng khác nhau hẳn
về bản chất ( tiêu tán và dao động).

UL
UL
UC

U

U
R

L

C

Ur

UL

UC

I

ϕ
I

UR

UC

Hình 1.1 Mạch R L C nối tiếp và đồ thị vectơ điện áp
Từ đồ thị véctơ ( hình 1.1) ta tìm được góc lệch pha giữa u và i :
tgϕ =

U L −UC X L − X C X
=
=
R
R
UR

(1.7)

hay ϕ = arctg(X/R)
R = Zcosϕ ; X = Zsinϕ

Xét sự tiêu thụ năng lượng xảy ra trong mạch điện có tải là điện trở và điện
kháng. Mạch điện được cung cấp bởi một điện áp :
u = Umsinωt

(1.8)

Dòng điện i lệch pha với u một góc ϕ :
i = Imsin(ωt - ϕ)

(1.9)

= Im(sinωt.cosϕ - sinϕ.cosωt)
= i' + i'
Với

i' = Imcosϕ.sinωt

(1.10)

i''= Imsinϕ.cosωt
= Imsinϕ.sin(ωt - π/2).
Chương 1

(1.11)

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-5-

Như vậy dòng điện i là tổng của hai thành phần :
i' - có biên độ Imcosϕ cùng pha với điện áp.
i'' - có biên độ Imsinϕ chậm pha với điện áp một góc π/2.
Cơng suất tương ứng với hai thành phần i' và i'' là :
+ P = U.I.cosϕ gọi là công suất tác dụng.
P = U.I.cosϕ = Z.I(I.cosϕ )=Z.I2.R/Z = R.I2

(1.12)

Vậy công suất tác dụng P là công suất biến năng lượng điện thành ra các
dạng năng lượng khác và sinh công.
+Q = U.I.sinϕ gọi là công suất phản kháng.
Q= U.I.sinϕ =Z.I(Isinϕ )=Z.I2.X/Z = X.I2

(1.13)

Vậy công suất phản kháng Q của một nhánh nói lên cường độ của q
trình dao động năng lượng.
Ta có thể biểu diễn quan hệ P,Q như sau:
0
U.I.cosϕ
Q

U.I.cosϕ

U

P

U.I

S

Hình 1.2. Đồ thị quan hệ giữa P và Q

1.3 Chế độ làm việc và cân bằng công suất trong hệ thống điện
1.3.1 Chế độ làm việc
Khi hệ thống điện hoạt động, tập hợp các quá trình xảy ra trong hệ thống điện
( hoặc một phần hệ thống điện) và trạng thái của nó trong một thời điểm hoặc trong
một khoảng thời gian nhất định gọi là chế độ của hệ thống điện.
Chế độ của hệ thống điện đặc trưng bởi các thống số chế độ, đó là: công suất
tác dụng P, công suất phản kháng Q, điện áp U, góc pha của điện áp , dịng điện I tại

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-6-

mọi điểm của hệ thống điện. Các thống số này biến thiên liên tục trong thời gian do
nhu cầu điện năng của phụ tải luôn biến đổi theo qui luật của sản xuất và đời sống
và do sự kiện bất thường khác( gọi chung là sự cố) như : ngắn mạch, hỏng hóc ngẫu
nhiên các tổ máy hoặc đường dây điện...
Chế độ xác lập là chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện, trong đó
các thơng số chế độ được coi không đổi. Chế độ quá độ là chế độ trong đó các
thống số chế độ biên đổi rất nhanh, mạnh. Chế độ quá độ bình thường là chế độ xảy
ra khi yêu cầu công suất phụ tải biến đổi rất nhanh, còn chế độ quá độ sự cố là chế
độ xảy ra khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện.
1.3.2. Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng

 Cân bằng công suất là điều kiện cần của chế độ xác lập, để có thể tồn tại
chế độ xác lập cịn phải có điều kiện đủ, đó là điều kiện ổn định tĩnh. Trong vận
hành hệ thống điện ln bị các kích động nhỏ, đó là sự biến đổi nhỏ cân bằng cơng
suất tác dụng. Các kích động này tác động lên cân bằng công suất cơ - điện ở trục
tuabin của các tổ máy phát làm cho tốc độ quay cơ học của tuabin bị biến đổi. Nếu
sau khi bị kích động này, máy phát có khả năng khơi phục lại chế độ ban đầu thì
máy phát có khả năng ổn định tĩnh. Khả năng ổn định tĩnh của hệ thống điện phụ
thuộc vào cấu trúc của nó và vào chế độ làm việc. Hệ thống điện phải có độ dự trữ
ổn định tĩnh nhất định, nghĩa là công suất tải thực cực đại trên một đường dây phải
nhỏ hơn công suất cực đại mà một đường dây có thể tải được theo điều kiện ổn định
tĩnh một khoảng cách ít nhất bằng độ dự trữ ổn định tĩnh.
 Công suất tác dụng và công suất phản kháng của nguồn điện phải luôn cân
bằng với công suất yêu cầu của phụ tải trong mọi thời điểm vận hành.

•

Nếu cơng suất tác dụng của nguồn điện nhỏ hơn yêu cầu của phụ tải thì
tần số sẽ giảm và ngược lại. Tần số là thước đo cân bằng công suất tác dụng. Khi
tần số nằm trong phạm vi cho phép quy định bởi tiêu chuẩn chất lượng điện năng
thì có nghĩa là đủ cơng suất tác dụng. Nếu tần số cao hơn thì cơng suất nguồn dư
thừa so với phụ tải, ngược lại nếu tần số thấp hơn thì cơng suất nguồn thiếu so với
phụ tải. Cân bằng cơng suất tác dụng có tính chất toàn hệ thống, tần số tại mọi nơi
trên hệ thống điện ln như nhau. Để có thể đáp ứng tức thời mọi biến đổi của nhu
cầu, công suất nguồn phải có dự trữ một lượng cơng suất nhất định, trong đó phần
lớn là dự trữ nóng( dưới dạng các máy phát chạy non tải), một phần có thể là dự trữ

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện

-7-

lạnh, tổ máy ở trạng thái nghỉ, khi sự cố xảy ra mới khởi động, tổ máy dự trữ lạnh
phải có thời gian khởi động và nhận tải nhanh, lượng công suất này được điều
khiển nhờ hệ thống điều chỉnh tần số. Như vậy công suất đặt của nguồn điện phải
lớn hơn yêu cầu phụ tải một lượng công suất dự trự sự cố Pdtsc.
Ngồi cơng suất dự trữ sự cố cịn phải đặt thêm cơng suất dự trữ bảo quản
Pdtbq để có thể bảo quản các tổ máy mà không ảnh hưởng đến phụ tải.
Công suất dự trữ sự cố được xác định ở thời điểm phụ tải cực đại năm, ở chế
độ này cân bằng công suất được xác định như sau :

∑P

Fdm

≥ ∑ Ppt + ∑ ∆P + Pdtcs + Pdtbq + Ptd

(1.14)

Trong đó:
- ∑ PFdm : tổng công suất định mức của nguồn điện.
- ∑ Ppt
-

: tổng công suất yêu cầu cảu phụ tải.

∑ ∆P

: tổng tổn thất công suất trên lưới điện và trong máy

biến áp.

- Ptd

: công suất tự dùng của các nhà máy điện.

- Pdtcs

: công suất dự trữ sự cố bằng khoảng từ
0-15%( ∑ Ppt +

∑ ∆P ) và lớn hơn công suất tổ

máy lớn nhất.
- Pdtbq

: công suất dự trữ bảo quản, nhu cầu cơng suất này
được tính theo điều kiện cụ thể của hệ thống.

•

Tương tự, với cơng suất phản kháng, nếu công suất phản kháng phát nhỏ
hơn yêu cầu thì điện áp sẽ giảm, cịn khi cơng suất phản kháng nguồn lớn hơn công
suất phản kháng yêu cầu của phụ tải thì điện áp sẽ tăng. Điện áp là thước đo cân
bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện. Nếu điện áp thấp hơn giới hạn qui
định bởi chất lượng điện áp thì có nghĩa là cơng suất phản kháng của nguồn thiếu
so với phụ tải, còn nếu điện áp cao hơn thì có nghĩa là cơng suất phản kháng nguồn
thừa.

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-8-

Khác với công suất tác dụng, cân bằng công suất phản kháng vừa có tính
chất hệ thống vừa có tính chất địa phương. Có nghĩa là chỗ này của hệ thống điện
có thể đủ cơng suất phản kháng nhưng chỗ khác lại thiếu.
Công suất phản kháng được đáp ứng một phần bởi các nhà máy điện, phần
còn lại được cấp nhờ các tụ bù, kháng điện được đặt một cách hợp lí trong hệ thống
điện. Hệ thống điện cần một lượng công suất phản kháng dự trữ chung để điều
chỉnh mức điện áp hệ thống khi nhu cầu biến đổi hoặc sự cố nhà máy điện. Cân
bằng công suất phản kháng được điều chỉnh nhờ hệ thống điều chỉnh điện áp.
Công suất bù Qb xác định từ điều kiện cân bằng công suất phản kháng trong
chế độ cực đại năm của hệ thống điện:
Q
=
b

∑ Q + ∑ ∆Q + ∑ ∆Q + ∑ Q
pt

l

B

td

+ Qdt − ∑ QC − ∑ QF

(1.15)

Trong đó :
-

∑Q

-

∑Q

= ∑ Ppti .tgϕ pti là cơng suất yêu cầu của phụ tải.

pt

= ∑ Pdmi .tgϕ dm là công suất nguồn điện phát được trong

F

chế độ định mức.
-

∑Q

= ∑ P tdi .tgϕ tdi là công suất phản kháng tự dùng.

-

∑ ∆Q

là tổn thất công suất phản kháng trong lưới điện.

-

∑ ∆Q

là tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp.

-

∑Q

td

l

B

C

là công suất phản kháng do đường dây sinh ra.

- Qdt là công suất phản kháng dự trữ khoảng
7÷8%( ∑ Q pt + ∑ ∆QB + ∑ Ql ).
1.4 Tổn thất điện áp trên đường dây truyền tải điện.
Xét đường dây có điện trở R, điện kháng X cấp điện cho phụ tải có cơng suất
S2 = P2 + jQ2 . Điện áp cuối đường dây là U2 điện áp nguồn là U1 và công suất của
nguồn cần cung cấp là S1 = P1 + jQ1 .

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-9-

U1

U2

Z.I

2

1
S1=P1 + jQ1

S2=P2 + jQ2

Hình 1.3 Mơ hình truyền tải điện
1.4.1 Tổn thất điện áp tính theo dịng điện , vectơ điện áp .

.

U1

.

δU

∆U
δ

O
ϕ

.

.

U2

∆U

I
Hình 1.4 Sơ đồ tổn thất điện áp
Dịng điện I có thể phân tích thành 2 thành phần thực IP( trùng với U2 ) và ảo
Iq ( vng góc với U2 )
.

I = Ip - j.Iq = I.cosϕ - j.I.sinϕ

(1.16)

Với Z= R + jX là tổng trở của đường dây.
Theo định luật Ohm ta có tổn thất điện áp pha trên đường dây tính cho 1 pha:
.

∆ U f = I.Z = (I p − jIq )(R + jX)= (I.cosϕ -j.I.sinϕ )(R + jX)

= (Icosϕ .R + I sinϕ .X) + j(I cosϕ .X - I sinϕ .R)
=
∆U f + jδ U f

(1.17)

Trong thực tế ta quan tâm đến tổn thất điện áp dây, vì trong lưới điện trên 1000
V chỉ có điện áp dây, do đó :

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-10-

.

∆ U = 3∆U f = 3 I.Z = 3(I p − jIq )(R + jX)
=

3 ( I.cosϕ - j.I.sinϕ)(R + jX)
= 3(Icosϕ.R + Isinϕ.X) + j 3(Icosϕ.X - Isinϕ.R)

(1.18)

= ∆U + jδU

Ta thấy tổn thất điện áp gồm 2 thành phần : ∆U trùng pha với U2 và
δ U vng góc với U2

∆U =3( Icosϕ .R + Isinϕ .X)

δ U = 3(Icosϕ .X - Isinϕ .X)

(1.19)

Điện áp đầu nguồn U1 là :
.

.

.

U
=1 U 2 + ∆ U

(1.20)

.

= U 2 + 3(Icosϕ .R + Isinϕ .X) + j 3(Icosϕ .X - Isinϕ .R)

Dựa vào đồ thị vectơ của điện áp ta có thể tính được modul và góc pha của điện áp
U1 ( so với trục U2) :
=
U
tgδ =

(U 2 + ∆U) 2 + δ U 2

δU

(1.21)

(U 2 + ∆U)

1.4.2 Tính tốn tổn thất điện áp theo cơng suất
Cơng suất tác của dụng phụ tải là P2, công suất phản kháng của phụ tải là Q2.
Nguồn cấp có cơng suất tác dụng là P1, công suất phản kháng là Q1.
Ta có
P2 = 3U 2 Icosϕ2
Q=
2

3U 2 Isinϕ2

S=
P2 + jQ 2
2

P1 = 3U1Icosϕ1
Q=
1

3U1Isinϕ1

S=
P1 + jQ1
1

(1.22)

(1.23)

Vì đường dây đồng nhất nên ϕ=
ϕ=
ϕ
1
2
Từ các cơng thức trên ta tính được :

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-11-

I cosϕ =

P2
P
= 1
3U 2
3U1

Q2
Q1
=

I sin ϕ =
3U 2
3U1

(1.24)

Thay (1.24)vào (1.19) ta được :
P R + Q2 X
∆U =2
U2
P X − Q2 R
δU = 2
U2

(1.25)

Trong lưới điện siêu cao áp có R<=
∆U

Q2 X
P2 X
=
δU
U2
U2

(1.26)

Từ hai cơng thức trên ta rút ra:

- Cơng suất phản kháng là ngun nhân chính gây ra tổn thất điện áp,
do đó để điều chỉnh điện áp thì phải điều chỉnh dịng cơng suất phản kháng.
- Công suất tác dụng gây ra độ lệch pha của điện áp (gócδ). Góc δ là
tiêu chuẩn xét khả năng tải của đường dây dài siêu cao áp.

1.5 Khái niệm chung về điều chỉnh điện áp.
1.5.1 Ảnh hưởng của điện áp đến hoạt động của hệ thống điện.
Điện áp trong hệ thống điện luôn biến đổi trong thời gian do:
-

Sự dao động thường xuyên hoặc ngẫu nhiên của phụ tải.

-

Sự cố trong hệ thống điện gây ra quá trình quá độ điện từ và có thể làm cho
một hoặc một số phần tử ngừng hoạt động đột ngột.

-

Sự thay đổi cấu trúc lưới.

-

Hoạt động của các thiết bị bảo vệ tự động.

-

Khởi động hoặc ngừng các tổ máy.

Sự biến đổi điện áp dẫn đến hậu quả :

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-12-

-

Ảnh hưởng đến công tác của hệ thống điện.

-

Điện áp tăng cao quá gây nguy hiểm cho thiết bị trong hệ thống điện, ví dụ
điện áp trên đường dây dài trong chế độ không tải tăng rất cao gây nguy
hiểm cho thiết bị và quá tải máy phát điện.

-

Điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh của hệ thống tải điện, giảm khả năng
ổn định động và độ ổn định tổng quát, và nếu thấp quá có thể gây mất ổn
định phụ tải.

Mức điện áp trong hệ thống điện ảnh hưởng rất lớn đến tổn thất công suất và
tổn thất điện năng trong hệ thống điện nhất là trên lưới siêu cao áp.
1.5.2 Nhiệm vụ của điều chỉnh điện áp.
Nhiệm vụ của điều chỉnh điện áp :
- Đảm bảo chất lượng điện năng cho thiết bị dùng điện.
- Đảm bảo hoạt động của hệ thống trong chế độ bình thường cũng như sự cố.

Nếu điện áp cao quá giới hạn cho phép sẽ làm thiết bị hỏng hoặc lão hóa nhanh.
Nếu thấp quá sẽ gây quá tải cho đường dây và máy biến áp, ảnh hưởng đến ổn định
của nhà máy điện và phụ tải.
- Đạt hiệu quả kinh tế, giảm ∆P và ∆A.
1.5.3 Quan hệ giữa công suất phản kháng và điên áp.
Nhu cầu công suất phản kháng thay đổi gây ra sự biến đổi điện áp. Tổn thất
điện áp được tính theo cơng thức:
.

ΔU=

P.R +Q.X P.X-Q.R
+j
=ΔU+ jδU
U
U

(1.27)

.

Khi phụ tải biến đổi làm cho Δ U biến đổi theo làm cho điện áp trên các nút
tải và toàn hệ thống điện thay đổi. Trong đó thành phần dọc trục ∆U làm biến đổi
modul của điện áp , còn thành phần δU làm biến đổi góc pha của điện áp. Trên lưới
hệ thống cấp điện áp 220-500 kV, điện trở R nhỏ hơn rất nhiều so với điện kháng X,
do đó có thể bỏ qua thành phần R :
.

ΔU=

Chương 1

Q.X P.X
+j
=ΔU+ jδU
U
U

(1.28)

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-13-

Ta thấy thành phần ∆U hoàn toàn phu thuộc vào cơng suất phản kháng Q tải
trên lưới điện. Cịn sự biến đổi công suất tác dụng chỉ làm thay đổi góc pha của điện
áp, thành phần này ít ảnh hưởng đến modul của điện áp.
Tóm lại trên lưới hệ thống, mức điện áp phụ thuộc vào dịng cơng suất phản
kháng trên các đường dây. Để điều chỉnh điện áp do đó phải điều chỉnh dịng cơng
suất phản kháng trong hệ thống điện. Điều chỉnh dịng cơng suất phản kháng chính
là điều chỉnh sự cân bằng công suất phản kháng.
Điều chỉnh điện áp và điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng là đồng
nhất với nhau. Khi điện áp tại một điểm nào đó của hệ thống điện nằm trong phạm
vi cho phép thì có nghĩa là cơng suất phản kháng của nguồn đủ đáp ứng yêu cầu của
phụ tải tại điểm đó. Nếu điện áp cao có nghĩa là thừa cơng suất phản kháng, cịn khi
điện áp thấp thì thiếu công suất phản kháng.
Công suất phản kháng thường thiếu trong chế độ max nên cần có nguồn bổ
sung. Cịn trong chế độ phụ tải min lại có nguy cơ thừa công suất do điện dung của
đường dây và cáp gây ra nên cần có thiết bị tiêu thụ.

1.6 Tổng quan về bù công suất phản kháng khi truyền tải.
1.6.1 Công suất phản kháng trên đường dây truyền tải
Quá trình truyền tải điện xoay chiều trên đường dây siêu cao áp liên quan
đến q trình truyền sóng điện từ dọc theo đường dây . Điện trường của đường dây
thường ít thay đổi trong quá trình vận hành vì điện áp của đường dây được khống
chế trong giới hạn cho phép ( với đường dây 500kV – không quá ± 10% ). Song từ
trường đường dây tạo ra có thể biến thiên trong một giới hạn rộng theo sự thay đổi
của dòng điện tải trên đường dây.
Trị số trung bình cho một chu kỳ của năng lượng điện trường tính trên đơn vị
chiều dài của một pha đường dây bằng:
WE =

1
C.U p2
2

(1.29)

Trong đó : Up – điện áp pha của đường dây
Cơng suất của điện trường 3 pha đường dây có chiều dài l:
3
3
QE = ωWE .l = ωC.U p2 .l
2
2

Chương 1

(1.30)

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-14-

Trị số trung bình cho một chu kỳ của năng lượng từ trường tính trên đơn vị chiều
của một pha đường dây ( khi tải dòng điện I) bằng :
WM =

1
L.I 2
2

(1.31)

Công suất của từ trường 3 pha đường dây có chiều dài l :
3
3
QM = ωWM .l = ωL.I 2 .l
2
2

(1.32)

Công suất phản kháng của đường dây được xác định như là hiệu công suất của điện
trường và từ trường.
3
3
L.I 2

2
2
2
Q = QE - QM = .ω.l (C.U p − L.I ) = .ω.l.C.U p (1 −
)
2
2
C.U p2

(1.33)

Khi công suất phản kháng của đường dây bằng không ( trong trường hợp công suất
của điện trường và từ trường cân bằng nhau ) ta có:
L.I 2
=0
1−
C.U p2

Từ đó : I = U p

C Up
=
= IH
L ZC

(1.34)

(1.35)

ZC gọi là tổng trở sóng của đường dây. Với các đường dây trên khơng khơng phân

pha trị số điện trở sóng ZC khoảng 400Ω , khi phân mỗi pha thành 4 dây trị số này
giảm xuống còn khoảng 270 Ω.
Dòng điện chạy trong đường dây ở trường hợp này được gọi là dòng điện tự
nhiên ( IH), nó tương ứng với trường hợp dịng điện chạy trong đường dây có chiều
dài vơ cùng lớn được nối với nguồn điện áp, khi ấy trên đường dây chỉ có sóng tới
mà khơng có sóng phản xạ. Đối với đường dây có chiều dài hữu hạn có thể xảy ra
trường hợp tương tự khi điện trở phụ tải tác dụng có trị số tổng trở sóng của đường
dây ZC. Chế độ làm việc của đường dây trong trường hợp này gọi là chế độ tải công
suất tự nhiên. Ở chế độ này đường dây không phát thêm cũng không tiêu thụ công
suất phản kháng.
Công suất tự nhiên của đường dây:

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-15-

PH =

3.U p2
ZC

(1.36)

1.6.2 Bù công suất phản kháng trên đường dây truyền tải
Khi đường dây không tải ( không tiêu thụ công suất tác dụng ) lượng công suất
phản kháng của điện trường phát ra rất lớn có thể gây quá điện áp ở một số phần
của đường dây. Để hạn chế mức quá điện áp không tải người ta dùng các kháng

điện bù ngang.
Khi tăng dần công suất tác dụng tải trên đường dây, lượng công suất phản
kháng thừa do đường dây phát ra sẽ giảm dần. Do vậy, các kháng điện bù ngang cần
phải được cắt ra. Việc cắt kháng điện bù ngang ra khỏi đường dây cần được kiểm
tra sao cho ở thời điểm cắt kháng điện , điện áp ở bất kỳ điểm nào ở trên đường dây
cũng không được vượt quá giới hạn tối đa cho phép. Khi công suất tải bằng công
suất tự nhiên thì các kháng điện phải được cắt ra hồn tồn hoặc phải làm sao cho
lượng công suất phản kháng các thiết bị bù từ bên ngoài đưa vào hoặc rút ra khỏi
đường dây phải bằng khơng. u cầu này có thể được thực hiện bằng nhiều cách:
1.Sử dụng kháng điện có điều khiển giới hạn điều chỉnh ( Q-Qdd). Đây là phương án
tốt nhất cả về kỹ thuật lẫn kinh tế.
2. Dùng kháng điện có cơng suất cố định kết hợp với máy bù đồng bộ. Phương án
này đảm bảo yêu cầu thay đổi công suất phản kháng từ -( QK+ QB) đến +( QK+ QB),
trong đó QK là cơng suất phản kháng điện, QB là công suất phản kháng máy bù đồng
bộ . Trong phương án này công suất của kháng điện có thể bé hơn phương án 1 tuy
nhiên giá tiền thiết bị cao hơn.
3. Dùng kháng điện có cơng suất cố định kết hợp với thiết bị bù tĩnh có khả năng
thay đổi cơng suất bù liên tục. Phương án này đảm bảo yêu cầu thay đổi công suất
phản kháng từ - QK đến + ( QBT+ QK), trong đó QBT là cơng suất của thiết bị bù tĩnh.
4. Điều khiển bằng đóng cắt các điện kháng có cơng suất cố định trong q trình
vận hành. Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh nhảy bậc và khả năng điều
chỉnh không cao.
Đối với đường dây dài, để đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật trong vận hành ổn định
của hệ thống và nâng cao năng lực chuyển tải của đường dây cần sử dụng các biện

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện

-16-

pháp kỹ thuật đặc biệt. Những biện pháp kỹ thuật thường dùng này để đảm bảo
những yêu cầu trên đối với những đường dây tải điện xoay chiều gồm :
a. Tăng số lượng dây phân nhỏ trong một pha của đương dây để giảm bớt điện
kháng và tổng trở sóng, tăng công suất tự nhiên và khả năng tải của đường
dây.
b. Bù thông sốc của đường dây bằng các thiết bị bù dọc và bù ngang để giảm
cảm kháng và dung dẫn của đường dây làm cho chiều dài tính toán của
đường dây rút ngắn lại.
c. Phân đoạn đường dây bằng các kháng điện bù ngang có điều khiển đặt ở các
trạm trung gian trên đường dây. Với đường dây 500kV, khoảng cách giữa
các trạm đặt kháng bù ngang không được quá 600km.
d. Đặt máy bù đồng bộ hoặc thiết bị bù tĩnh ở các trạm rút công suất trung gian
và trạm cuối.
Ở các đường dây dài cao áp hoặc siêu cao áp, khi không tải hoặc non tải, lượng
công suất phản kháng do đường dây phát ra rất lớn có thể gây quá điện áp ở một số
phần của đường dây. Để hạn chế mức quá áp, tăng khả năng tải của đường dây,
nâng cao ổn định người ta sử dụng phương án bù dọc và bù ngang.
1.7 Bù dọc và bù ngang đường dây.
Các đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn thường được bù thơng số 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 đường dây và san bằng điện áp phân bố dọc đường dây. Hơn
nữa, bù thông số cịn nâng cao tính ổn định tĩnh, ổn định động, giảm sự dao động
công suất làm cho việc vận hành hệ thống một cách linh hoạt và hiệu quả hơn. Đây
là biện pháp rất cần thiết cho các đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn, đặc biệt là
những đường dây có chiều dài gần 1/4 bước sóng như đường dây 500k Bắc- Nam ở
ViệtNam.
1.7.1 Bù dọc.
Trị số cảm kháng lớn của đường dây siêu cao làm ảnh hưởng rất xấu đến hàng

loạt chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng của đường dây như: góc lệch giữa đầu và
cuối đường dây, tổn thất công suất và điện năng trên đường dây cao, tính ổn định
điện áp tại các trạm giữa và cuối đường dây kém.

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-17-

Bù dọc là giải pháp làm tăng điện dẫn liên kết ( giảm điện kháng X của đường
dây) bằng dung kháng XC của tụ điện. Qua đó giới hạn truyền tải của đường dây
theo điều kiện ổn định tĩnh được nâng lên. Hơn nữa, giới hạn ổn định động cũng
tăng lên một cách gián tiếp do nâng cao thêm đường cong công suất điện từ.
Khi mắc thêm tụ vào đường dây thì điện kháng tổng của mạch tải điện sẽ giảm
xuống cịn ( XL- XC). Giả sử góc lệch ϕ giữa dòng điện phụ tải I và điện áp cuối
đường dây U2 khơng đổi thì độ lệch điện áp U1 ở đầu đường dây và góc lệch pha
δ giữa véc tơ điện áp giữa 2 đầu đường dây giảm xuống nhiều.
Qua đó ta thấy được hiệu quả của việc bù dọc:
a. Ổn định điện áp.
-

Giảm lượng sụt áp với cùng một công suất truyền tải.

-

Điểm sụp đổ điện áp được dịch chuyển xa hơn.
b. Ổn định về góc lệch δ
Làm giảm góc lệch δ trong chế độ vận hành bình thường, qua đó nâng cao độ

ổn định tĩnh của hệ thống điện.

-

Làm tăng giới hạn công suất truyền tải của đường dây.
+ Trước khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là :
Pgh =

U 1 .U 2
. sin δ
XL

Ta có giới hạn cơng suất truyền tải là Pgh =

(1.37)
U 1 .U 2
XL

(1.38)

+ Sau khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là :
Pgh =

U 1 .U 2
. sin δ
XL − XC

Ta có giới hạn cơng suất truyền tải là : Pgh =

(1.39)

U 1 .U 2
XL − XC

(1.40)

Ta thấy sau khi bù, giới hạn truyền tải công suất của đường dây tăng lên :
K=

Chương 1

XL − XC
lần
XC

(1.41)

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-18-

c. Giảm tổn thất cơng suất và điện năng.
-

Dịng điện chạy qua tụ C sẽ phát ra một lượng công suất phản kháng bù lại
phần tổn thất trên cảm kháng của đường dây.
Đặc trưng cho mức độ bù dọc của đường dây là hệ số bù dọc KC:
KC =

XL − XC

.100%
XC

(1.42)

Thông thường đối với các đường dây siêu cao áp thì hệ số bù dọc Kc từ 4075% tùy theo chiều dài từng đường dây.
1.7.2 Bù ngang.
Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có cơng suất cố định hay
các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các trạm biến áp. Kháng bù
ngang này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp của máy biến áp. Khi đặt ở phía
cao áp thì có thể nối trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được
điều khiển bằng khe hở phóng điện.
Dịng điện IL của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung đường dây
phát ra do chúng ngược chiều nhau. Nhờ đó mà cơng suất phản kháng do đường
dây phát ra sẽ bị tiêu hao một lượng đáng kể và qua đó có thể hạn chế được hiện
tượng quá áp ở cuối đường dây.
Việc lựa chọn dung lượng và vị trí đặt bù của kháng bù ngang có ý nghĩa rất
quan trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây siêu cao áp trong hệ
thống điện như chế độ vận hành non tải, khơng tải…của đường dây.
-

Trong chế độ khơng tải, phía nguồn khép mạch, phía tải hở mạch thì các nguồn
phát vẫn phải phát công suất tác dụng rất lớn để bù vào tổn thất điện trở của
đường dây và máy biến áp. Để khắc phục sự quá áp và quá tải máy phát ta phải
đặt kháng bù ngang tại một số điểm trên đường dây.

-

Trong chế độ non tải ( PTải < PTN) thì cơng suất phản kháng trên đường dây
thừa và đi về 2 phía của đường dây. Để đảm bảo được trị số cos ϕ cho phép

của máy phát, ta phải đặt kháng bù ngang ở đầu đường dây để tiêu thụ công
suất phản kháng.

-

Công suất phản kháng của đường dây phát ra trong chế độ không tải được tính
gần đúng như sau:

Chương 1

Tổng quan về bù cơng suất phản kháng trong lưới điện


-19-

QC = U dd2 .b0 .l

(1.43)

Trong đó : Udd : Điện áp danh định của đường dây
L : chiều dài đường dây.
- Đối với đường dây siêu cao áp có điện áp 330 ÷ 750kV thì có thể sử dụng
quan hệ gần đúng :
X 0 .b0 ≈ 1,15.10 −6 , Z C =

Nên ta có : b0 ≈

X0
b0

(1.44)

1,07.10 −3
ZC

Như vậy công suất phản kháng của đường dây siêu cao áp 500kV phát ra là :
QC =

U dd
.1,07.10 −3.l = 1,07.10 −3.l.PTN
ZC

(1.45)

Đặc trưng cho mức độ bù ngang trên đường dây là hệ số KL:
KL =

Q
IL
.100% = L .100%
QC
IC

(1.46)

Trong đó QL : Công suất phản kháng của kháng bù ngang
QC : Công suất phản kháng của điện dung đường dây phát ra
Đối với đường dây có cấp điện áp 500kV, tổng công suất của các kháng bù
ngang trên đường dây bằng 60 -70% công suất phản kháng do điện dung đường
dây phát ra.

Kháng điện bù ngang có điều khiển là một thiết bị tiêu thụ cơng suất phản
kháng có thể điều chỉnh công suất phản kháng tiêu thụ trong giới hạn từ Q0 đến
trị số danh định.
Kháng điện bù ngang vừa thực hiện chức năng của một kháng điện bình
thường vừa thay thế được các máy phát điện trong nhiệm vụ điều chỉnh công
suất trong hệ thống. Sử dụng kháng bù ngang có điều khiển trong nhiều trường
hợp cho phép nâng cao khả năng tải của đường dây một cách đáng kể.

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-20-

Cơng suất đặt của kháng bù ngang có điều khiển giống như kháng bình
thường, được tính tốn theo chế độ vận hành khơng tải đường dây. Nó phụ thuộc
vào cơng suất tự nhiên và chiều dài của đường dây.
Nếu ở các trạm nhận điện, ta đặt các kháng bù ngang có điều khiển với cơng suất
đủ lớn đảm bảo được chức năng bù ngang thông số đường dây và ở những điểm đặt
này có thể giữ điện áp khơng đổi. Như vậy, trong chế độ vận hành với công suất tải
trên đường dây thay đổi khơng cần phải đóng hoặc cắt kháng điện ra khỏi đường
dây.

Kết luận
Trong chương này, em đã tìm hiểu được tổng quan bù cơng suất phản kháng.
Qua đó thấy vai trị của việc bù cơng suất phản kháng là nâng cao tính tin cậy của
hệ thống điện, tăng khả năng truyền tải công suất trên đường dây, giảm tổn thất và
cải thiện hàng loạt các chỉ tiêu kĩ thuật của đường dây, đặc biệt của các đường dây
cao áp và siêu cao áp có chiều dài lớn. Các chế độ làm việc quá độ, chế độ xác lập

và cân bằng công suất trong hệ thống điện. Sự hình thành cơng suất phản kháng trên
đường dây cao thế khi truyền tải và biết tổn thất điện áp trên đường dây có ngun
nhân chính là cơng suất phản kháng. Đây là những vấn đề lý thuyết cơ bản khi
nghiên cứu hệ thống điện. Nó giúp em hiểu rõ bản chất của quá trình trao đổi năng
lượng trong hệ thống điện. Trong chương này em cũng trình bày hai phương pháp
bù công suất phản kháng là bù dọc và bù ngang trên đường dây. Đây là vấn đề quan
trọng trong ổn định hệ thống điện. Từ những lý thuyết có bản trên là cơ sở để em
nghiên cứu thiết kế bộ bù công suất phản kháng trong hệ thống điện ở chương sau.

Chương 1

Tổng quan về bù công suất phản kháng trong lưới điện


-21-

CHƯƠNG 2
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA
THIẾT BỊ BÙ TĨNH CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC

2.1 Đặt vấn đề
Trước đây, các thiết bị bù công suất phản kháng là các tụ bù tĩnh và máy
bù đồng bộ. Các thiết bị bù này ngày nay ít được dùng nữa vì chúng có nhiều hạn
chế.
Đối với tụ bù tĩnh. Bộ tụ song song lần đầu tiên sử dụng để hiệu chỉnh hệ

số công suất vào năm 1914. Thiết bị đóng ngắt thường sử dụng như rơ le và
cầu dao. Các phương pháp này dựa trên các chuyển mạch cơ học và các rơ le.
Nhược điểm là phản ứng chậm, khơng tin cậy, phát ra dịng điện khởi động cao,
đòi hỏi phải bảo dưỡng thường xuyên

Đối với máy bù đồng bộ. Máy bù đồng bộ đóng vai trị quan trọng trong điều
khiển công suất phản kháng và điện áp trong hơn 50 năm. Máy điện có thể cung cấp
điều khiển công suất phản kháng liên tục khi được sử dụng với mạch kích từ tự
động chính xác. Nhược điểm là đòi hỏi thiết lập nhiều và số lượng thiết bị khởi
động và bảo vệ đáng kể, chúng không thể điều khiển đủ nhanh để bù cho sự thay
đổi tải lớn. Ngoài ra, sự tổn thất của chúng là lớn hơn so với bù tĩnh, và chi phí thì
lớn hơn nhiều so với các bộ bù tĩnh.
Ngày nay, với sự ra đời của các thiết bị Thyristor công suất lớn và cùng với nó là
các thiết bị FACTS (Flexible AC Transmission System), trong đó có SVC (Static
Var Compensator ) là thiết bị FACTS thông dụng, đã khắc phục được các nhược
điểm nêu trên và mang lại hiệu quả rất cao trong vận hành hệ thống điện. Sự ưu việt
của SVC được thể hiện là: khả năng điều chỉnh nhanh, biên độ thay đổi khá lớn, độ
tin cậy cao và giảm bớt tổn thất. Ngoài ra, yêu cầu bảo hành bảo trì thấp do vắng
mặt các phần tử quay nên ngày nay nó đã được sử dụng rộng rãi trên tồn thế giới.

Chương 2

Cấu tạo và nguyên lý làm việc thiết bị bù tĩnh SVC