KHẢO SÁT QUAN HỆ CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ
ĐIỆN ÁP TẠI NÚT PHỤ TẢI ĐỂ ĐÁNH GIÁ GIỚI HẠN
ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
AN INVESTIGATION INTO VOLTAGE AND POWER ACTIVE RELATION
AT THE LOAD BUS TO ESTIMATE VOLTAGE STABILITY LIMIT ĐINH THÀNH VIỆT – NGÔ VĂN DƯỠNG
Đại học Đà Nẵng
LÊ HỮU HÙNG
Công ty Truyền tải điện 2 - EVN TÓM TẮT
Bài báo trình bày phương pháp khảo sát quan hệ công suất tác dụng và điện áp (PV) tại nút
tải để tìm giới hạn ổn định điện áp làm cơ sở xây dựng miền làm việc cho phép theo điều kiện
giới hạn ổn định điện áp tại nút tải.
ABSTRACT
This paper presents a method of studying the relationship between the active power and
voltage (PV) at the load bus to identify the voltage stability limit. As a foundation for building a
permitted operation region working in complying with the voltage stability limit at the load bus. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhờ thực hiện chủ trương đổi mới của Đảng, nền kinh tế Việt Nam từ năm 1985 đến
nay đã tăng trưởng với tốc độ bình quân 7%/năm. Nhiều khu công nghiệp lớn, khu kinh tế mở
và khu dân cư mới được hình thành, để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện tăng nhanh theo tốc độ
tăng trưởng của phụ tải, Nhà nước đã huy động một nguồn vốn lớn để đầu tư phát triển Hệ
thống điện. Ngày 27/5/1994 đã đóng điện đưa đường dây 500kV vào vận hành kết nối HTĐ ba
miền thành HTĐ hợp nhất Bắc-Trung-Nam, tạo điều kiện để khai thác một cách hiệu quả các
nguồn điện hiện có truyền tải và cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Trong những năm qua HTĐ

lộ trình Chính phủ đã đề ra. Khi đó phương thức điều độ vận hành hệ thống điện sẽ phức tạp
hơn nhiều và công suất truyền tải trong lưới điện sẽ phụ thuộc không chỉ vào công suất phát
của nhà máy điện, công suất tiêu thụ của phụ tải mà còn phụ thuộc vào cả giá bán điện của các
nhà máy, các hợp đồng song phương… nên việc nghiên cứu ổn định điện áp để đảm bảo an
toàn trong vận hành hệ thống điện càng được đặc biệt quan tâm.

2. KHẢO SÁT QUAN HỆ PV TẠI NÚT PHỤ TẢI
Xét hệ thống điện đơn giản cấp điện cho phụ tải 2 từ nguồn 1 (HT: hệ thống) như hình
1 trong đó tất cả các đại lượng được xét trong hệ đơn vị tương đối (pu). Hình 1
Giả sử
111

 VV

,
222

 VV

là điện áp tại các nút 1 và 2.
Chọn điện áp

cos 


(2)
Từ (1) và (2) suy ra:
222
sin

VXP 
(3)

222
2
2
cos

VXQV  (4)
Bình phương 2 vế (3), (4) và cộng 2 phương trình với nhau để khử 
2
, ta được phương
trình trùng phương sau:
V
1
V
2
jX

HT

1


0. Khảo sát quan hệ PV trong các trường hợp sau:
a. Trường hợp cos

2
= 1 (Q
2
= 0):
Từ (5) ta có:



0
2
2
2
2
4
2
 XPVV
(6)
Với điều kiện V
2
 0, phương trình (6) có 2 nghiệm:
Phương trình bậc 2 đối với
2
2
V cho nghiệm:
 
 

= 0 (không tải) thì (7) sẽ cho 2 giá trị của
2
V
:
V
2a
= 1 Đây là chế độ bình thường.
V
2b
= 0 Đây là chế độ ngắn mạch tại nút 2.
Khi tăng dần phụ tải P
2
từ 0 lên thì từ (7) cho thấy điện áp V
2a
sẽ giảm dần, trong khi
V
2b
sẽ tăng dần cho đến khi gặp nhau tại 1 điểm G nào đó. Ta thể hiện 2 đường cong V
2a
, V
2b

trên đồ thị hình 2:


2 ghgh
XPXP 


(8)
Suy ra
X
P
gh
2
1
2

(9)
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7


V2a

V2b

Thay P
2gh
trong (9) vào (7) ta sẽ xác định được điện áp giới hạn tại nút 2:
7071,0
2
1
2

gh
V (10)
Nếu P
2
> P
2gh
thì (6) vô nghiệm, khi đó hệ thống không tồn tại chế độ xác lập.
b. Trường hợp cos

2
< 1 (Q
2


0):
Từ (5) ta có các nghiệm của điện áp
2
V như sau:

b
a
(11)
Thay
222

tgPQ 
vào (11) ta được:












2
44121
2
44121
2
2
2
2222
2
2

VV
22

. Từ (12) suy ra:
0441
2
2
2
22

ghgh
PXtgXP

(13)
Giải phương trình (13) xác định được 2 nghiệm P
2gh
, ta chọn P
2gh
dương:

2
2
2
cos2
sin1


X
P
gh

2
cos

XP
V
gh
gh

(16)
Từ (14) và (15) ta nhận thấy P
2gh
phụ thuộc cos
2
, sin
2
và X nghĩa là phụ thuộc tính
chất phụ tải và thông số đường dây, còn V
2gh
chỉ phụ thuộc tính chất phụ tải. Giả sử X=0,4pu
và cos
2
=0,8, xét 2 trường hợp sau:
- Phụ tải có tính cảm Q
2
> 0(sin
2
>0): P
2gh
= 0,7835pu; V
2gh3. KẾT LUẬN
Qua khảo sát quan hệ giữa điện áp và công suất nút tải (PV) cho thấy tồn tại điểm
(P
2gh
, V
2gh
), đây chính là điểm giới hạn ổn định điện áp nút tải. Điện áp giới hạn V
2gh
chỉ phụ
thuộc vào hệ số công suất của phụ tải mà không phụ thuộc vào điện kháng của đường dây.
Trong khi đó công suất giới hạn P
2gh
phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải đồng thời tỉ lệ
nghịch với điện kháng của đường dây. Hệ số công suất càng bé thì công suất tác dụng giới
hạn P
2gh
sẽ càng giảm, như vậy sử dụng tụ bù ngang có thể nâng cao công suất giới hạn của
phụ tải.
Với hệ số công suất không đổi tăng công suất phụ tải sẽ làm cho điện áp giảm, khi P
2

lớn hơn P
2gh
theo đồ thị hình 2 và hình 3 cho thấy khi đó hệ thống không tồn tại chế độ xác lập
(hệ thống mất ổn định). Đây là cơ sở cho phép sử dụng các phần mềm tính toán giải tích mạng
điện để xây dựng miền làm việc cho phép cho nút tải trên mặt phẳng công suất, bằng cách làm

1

1.2

1.4

P
2
(pu)

V
2a,
V
2b
(pu)

Ghep 2 đồ thị V
2a
, V
2b

cos

=0,9, tải cảm

cos

=0,8, tải cảm

cos