TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

1
LỰA CHỌN THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN 500KV VIỆT
NAM
OPTIMAL SELECTION OF REACTIVE COMPENSATORS FOR
VIETNAM’S 500KV POWER SYSTEM

NGUYỄN HỒNG ANH
Đại học Đà Nẵng
LÊ CAO QUYỀN
Công ty CP Tư vấn Xây dựng Điện 4

TÓM TẮT
Có rất nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng thiết bị FACTS mà đặc biệt là sử
dụng các thiết bị phát nguồn công suất phản kháng cho hệ thống lưới điện 500kV
Việt Nam nhằm gia tăng biên độ ổn định điện áp cũng như ổn định quá độ đã
được đưa ra xem xét, tuy nhiên việc đánh giá chọn lựa thiết bị phát công suất nào
hợp lý (STATCOM hay SVC) cũng như dung lượng bù tối ưu trong phân tích chế
độ xác lập, quá độ là chưa được quan tâm. Bài báo này nghiên cứu về các vấn
đề nêu trên nhằm đưa ra một giải pháp lắp đặt nguồn phát công suất kháng hợp
lý (loại, vị trí, dung lượng) cho hệ thống lưới điện 500kV Việt Nam. Việc phân tích
sẽ chỉ căn cứ trên các yếu tố kỹ thuật mà không dựa trên yếu tố kinh tế. Trong
tính toán sẽ sử dụng hệ thống điện lưới 500kV Việt Nam giai đoạn đến năm 2015
(Tổng sơ đồ VI). Nhằm để tập trung đánh giá một cách sâu sắc, kế hoạch thực
hiện bù công suất kháng chỉ được nghiên cứu cho lưới điện 500kV Miền Nam là
nơi tập trung nhu cầu phụ tải lớn và có thể gia tăng đột biến.
Các kết quả tính toán trào lưu công suất hệ thống, phân tích các đặc tính PV,
OPF, ổn định quá độ được khảo sát qua phần mềm PSS/E-30.
ABSTRACT

suất kháng như SVC, STATCOM có thể cung cấp trạng thái ổn định và điều khiển
điện áp quá độ có chất lượng cao so với kiểu bù rẽ nhánh thông thường.
Theo [1], phân tích bài toán lập kế hoạch bù công suất kháng sẽ xác định
được vị trí bù tối ưu và dung lượng bù hợp lý, tuy nhiên để quyết định chọn nguồn
phát công suất kháng nào hợp lý (phản ứng nhanh, linh hoạt đối với các hiện tượng
sự cố trong hệ thống) thì bài toán phân tích ổn định trong miền thời gian rất được
quan tâm.
2. Mô hình STATCOM và SVC trong hệ thống điện [2], [3], [4]
2.1. Mô hình Statcom:
STATCOM là một thiết bị chuyển
đổi nguồn áp (VSI-Voltage –Source
Inverter), nó chuyển đổi nguồn điện áp một
chiều thành điện áp xoay chiều để bù công
suất tác dụng hoặc công suất phản kháng
cho hệ thống. STATCOM là một thiết bị bù
ngang, nó điều khiển điện áp tại vị trí nó
lắp đặt đến giá trị cài đặt (Vref) thông qua
việc điều chỉnh điện áp và góc pha từ
STATCOM.
Bằng cách khống chế điện áp của
STATCOM, cùng pha với điện áp hệ
thống, nhưng có biên độ lớn hơn, dòng điện
và công suất phản kháng chạy từ
STATCOM vào hệ thống, để nâng điện áp
lên. Ngược lại, nếu điều khiển điện áp của STATCOM thấp hơn điện áp hệ thống,
dòng điện và dòng công suất chạy từ lưới vào STATCOM, do vậy hạn chế quá
điện áp trên lưới điện.
2.2. Mô hình SVC:
SVC là một thiết kế tổng hợp các phần tử: tụ điện, cuộn kháng, biến điện
thế, các thiết bị đóng cắt cùng với các thiết bị điều khiển, tất cả cùng hoạt động để

Các tính toán cho thấy công suất huy động sẽ truyền tải rất lớn trên 2
đường dây 500kV từ Pleiku đi vào Nam (Pleiku-ĐăkNông về Phú Lâm và Pleiku-
Di Linh về Phú Lâm).
Cầu Bông
Phú Lâm
Đức Hòa
Phần ổn định

Phần
mất
ổn
định
SM=1550MW
Tân Định
Hình 2: Sơ đồ bộ bù tĩnh SVC
Bù công suất kháng tối ưu cho
hệ thống điện Việt Nam TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

4
67.4+j199.5
Sông Buong 2,4
Xekaman 3
ĐăkMi 1,4
Đi Đà Nẵng
Thạnh Mỹ
Dốc Sỏi
Di Linh

454.4kV
1390.6+j901.6
199.2kV
600+j256.7
2x( 600+j360.0
93.8-j478
282.2+j113
144.2+j99.5
428.3-j62.1
239.7-j217.2
655.6-j209.5
509.2kV
416.6+j50.6
225.1kV
223.9kV
504.4kV
Yaly
PleiKu
482.3kV
227.0kV
1641.2+j1370.6
459.7kV
196.3kV
213.7kV
468.6+j58
2368+j1090.4
1199.8+j611
488.5kV
424.8+j711.4
276.8+j161.5

600+j347.4
2x(
879.6+j523
503.5kV
222.7kV
226.9kV
-42.3+j96.5
502.0kV
1270.2+j534.2
197.9kV
459.3kV
907.6+j849.5
458.5kV
1312.2+j675.4
593.5+j451.5
267.4+j410.2
1248.2+j739.6
834.2+j1001.8
991.4+j900.4
205.9kV
464.2kV
100+j100.0
3x(
100+j153.8
6x(
478.3kV
1123.8+j574.2
749.1+j418.8
473.5kV
210.7kV

điện áp thấp nhất là thanh cái Cầu Bơng (0,879pu).
Các kết quả phân tích đặc tính P-V cho thấy các thanh cái 220kV của các
TBA 500kV có điện áp giảm nhanh nhất là Cầu Bơng, Đức Hòa, Thủ Đức Bắc,
Phú Lâm, Tân Định.
Với giá trị cơng suất huy động nguồn 1550MW và hệ thống đang đứng tại
điểm sụp đổ điện áp, bất kỳ một trường hợp nhảy máy cắt đường dây 500kV nào
khu vực Miền Nam đều gây rã hệ thống.
Cơng suất huy động truyền tải từ miền Bắc vào miền Nam lúc này thơng
qua 2 đường dây 500kV Pleiku đi Đăk Nơng (894MW) và Pleiku đi Di Linh
(907MW), trong trường hợp sự cố bất kỳ một đường dây nào, đường dây kia sẽ tải
trên 1800MW và có thể vượt q khả năng tải cho phép trong thời gian sự cố của
các dàn tụ bù 2000A trên các đường dây này
S
cp
=1,1*500*srt(3)*2000=1903MVAr). Như vậy do khống chế cơng suất truyền
tải trên đường dây, chấp nhận giá trị huy động nguồn 1550MW làm cơ sở để tính
tốn OPF.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

5
Nhằm xem xét và khẳng định sự hợp lý của các thanh cái cần bù công suất
phản kháng, tiến hành phân tích OPF với hệ thống điện được đưa vào tính toán là
kịch bản chế độ huy động nguồn đến 1550MW.
Ràng buộc về giới hạn điện áp của các nút trong hệ thống điện đề nghị
chọn lựa như sau:
+ Điện áp đầu cực máy phát: 1,0pu đến 1,09 pu.
+ Các nút 220kV : 0,95pu đến 1,09 pu.
+ Các nút 500kV: 0,95pu đến 1,05 pu.
Các thanh cái 220kV của 9 TBA 500/220kV lưới điện Miền Nam như Thủ
Đ.Bắc, Cầu Bông, Phú Lâm, Đức Hòa, Sông Mây, Mỹ Phước, Tân Định, Mỹ Tho,

bù từ thanh cái 220kV
Cầu Bông, Thủ Đ.Bắc,
Phú Lâm tuần tự sang
các vị trí 220kV Mỹ
Phước, Sông Mây, Mỹ
Tho.
Phương án 2:
Điều chuyển thiết bị
200
205
210
215
220
225
230
235
CầuBông
NhàBè
TânĐịnh
SôngMây
MỹPhước
T.Đ.Bắc
ThốtNốt
ĐứcHoà
MỹTho
PhúLâm
Thanh cái 220kV
(KV)
Bù tối ưu
Phương án 1

gia tăng phụ tải
lambda_max =1.18.
Xác định loại nguồn phát công suất phản kháng tối ưu:
Hai thiết bị phát/thu công suất phản kháng với dung lượng tương đương
được đưa vào bài toán khảo sát ổn định trong miền thời gian là SVC và
STATCOM.
Trường hợp tính toán với kịch bản công suất huy động từ Miền Bắc vào
cho Miền Nam tại giá trị biên SM=1550MW với công suất truyền tải trên lưới điện
500kV kết nối giữa 2 Miền Trung và Nam khá lớn. Nhằm đánh giá khả năng nâng
cao độ ổn định của các thiết bị phát công suất kháng kịch bản sự cố được xem xét
là sự cố 3 pha vĩnh cữu trên đường dây 500kV từ Di Linh đi Tân Định, điểm sự cố
gần TBA 500kV Tân Định, rơle chính không làm việc, hệ thống rơle dự phòng đưa
tín hiệu cắt trễ với thời gian dao động từ 0,7sec đến 0,8sec.
Kết quả phân tích dao động góc pha tổ máy phát 1000MW Trà Vinh cho
thấy sau thời điểm cắt ngắn mạch t
cắt
=0,7sec; biên độ góc pha của máy phát Trà
Vinh trường hợp sử dụng nguồn bù công suất kháng bằng SVC lớn hơn so với
Phần ổn định

Phần
mất
ổn
định
SM=1850MW
SM=1550MW
Phú Lâm
Cầu Bông
Hình 6: Đặc tính P-V của các thanh cái 220kV TBA
500/220kV Cầu Bông, Đức Hòa, TĐ Bắc,

kháng bằng SVC đã mất ổn định, trong khi đó với trường hợp bù STATCOM hệ
thống vẫn đảm bảo sự ổn định.
Các tính toán trên có thể kết luận, đối với ổn định trong miền thời gian hệ
thống bù công suất kháng bằng STATCOM sẽ điều khiển nhanh, linh hoạt và tin
cậy hơn so với SVC.
3. Kết luận
Qua kết quả tính toán như trên, các kết luận có thể rút ra như sau:
- Kết quả phù hợp với lý thuyết đã nêu.
- Bù công suất phản kháng làm gia tăng thêm được biên độ ổn định điện
áp.
- Các thanh cái quan trọng để thực hiện bù trên lưới điện 500kV giai đoạn
năm 2015 là các thanh cái 220kV của các TBA 500/220kV:
+ TBA 500kV Cầu Bông: công suất bù tối ưu: 200MVAr.
+ TBA 500kV Phú Lâm: công suất bù tối ưu: 265MVAr.
+ TBA 500kV Đức Hòa: công suất bù tối ưu: 160MVAr.
+ TBA 500kV Tân Định: công suất bù tối ưu: 120MVAr.
- Đối với lưới điện 500kV Việt Nam, việc bù công suất kháng bằng
STATCOM cải thiện độ ổn định động tốt hơn so với bù SVC.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Optimal Allocation of shunt Dynamic Var Source SVC and STATCOM: A
Survey-Wenjuan Zhang, Student Member, IEEE, Fangxing Li, Senior
Member, IEEE, Leon M. Tolbert, Senior Member, IEEE.
[2] Static Voltage Stability Margin Enhancement Using STATCOM, TCSC and
SSSC-Arhit Sode-Yome, Nadarajah Mithulananthan Member, IEEE and
Kwang Y.Lee Fellow, IEEE.
[3] FACTS Modelling and Simulation in Power NetWorks– JOHN WILEY &
SONS, LTD.
[4] FACTS–Flexible Alternating Current Transmission Systems- Gabriela