MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BÙ SỬ DỤNG TRONG HỆ
THỐNG ĐIỆN
1.1 Tụ điện
Thuật ngữ tụ công suất chủ yếu dùng cho các tụ có tần số 50 hoặc 60 Hz
để bù công suất phản kháng ở những điểm tiêu thụ nhiều trong lưới dân dụng
và công nghiệp. Nó cũng gồm các tụ dùng cho lò nung và tụ trung tần để cung
cấp công suất phản kháng cho các lò nung chảy và cuộn dây đốt nóng bằng
cảm ứng, tụ máy hàn, tụ dùng cho đèn huỳnh quang được sử dụng để bù công
suất phản kháng cho máy hàn và cuộn chấn lưu của đèn huỳnh quang.
Công suất phản kháng của tụ điện được xác định bởi dung kháng của nó,
trị số điện áp làm việc hiệu dụng và tần số hệ thống:
Q
c
= U
2
.ω.C
Trong lưới điện ba pha, các tụ điện luôn có cùng thông số và được nối hình
sao hoặc hình tam giác. Nếu C
1
là điện dung một pha nối hình sao và C
12
là điện
dung một pha nối hình tam giác thì đối với cùng công suất phản kháng:
C
1
= 3C
12
Tăng điện áp, tăng tần số và các điều hòa chứa trong điện áp hoặc dòng
điện làm tăng phụ tải dòng điện. Các tụ điện có dòng điện phụ tải lớn có thể
vận hành với công suất phản kháng ở U

Trong công thức, v là số thứ tự các dao động riêng, Uv là trị số hiệu
dụng của dao động riêng thứ v của điện áp hệ thống,Um là trị số hiệu dụng
của điện áp làm việc cực đại của hệ thống, fr là tần số cơ bản của điện áp hệ
thống, còn U
r
, Q
r
, f
r
là các số liệu trên nhãn tụ điện.
Nếu điện áp có dạng không sin, công suất phản kháng do tụ điện tiêu thụ
không thể đo bằng tích của điện áp và dòng điện hiệu dụng hoặc bằng oát kế
thông thường. Để có thể xác định điều kiện của tụ điện bằng phương trình đã
cho thì cần phải phân tích điện áp bằng bộ phân tích điều hòa. Nên làm nhiều
phép đo với các điều kiện phụ tải khác nhau.
1.2 Kháng điện
Kháng điện là các điện kháng được sử dụng để hạn chế dòng ngắn mạch.
Chúng được sử dụng khi muốn giảm công suất mạch của lưới hay của thiết bị
tới giá trị chấp nhận theo quan điểm cường độ ngắn mạch của thiết bị hoặc
khả năng cắt của máy cắt.
Vì điện kháng của kháng điện mắc nối tiếp phải duy trì không thay đổi
khi xảy ra ngắn mạch nên chỉ có cuộn kháng lõi không khí là thích hợp ( các
kháng điện lõi không khí có thể gây ra tần số rất cao từ 150 đến 250kHz, bằng
cách mắc tụ điện có thể giảm các tần số quá độ này đến giá trị cho phép). Nếu
dụng lõi sắt thì khi có sự bão hòa của lõi sắt do dòng ngắn mạch tạo nên sẽ
làm giảm điện kháng của cuộn dây, do đó làm giảm tác dụng bảo vệ chống
ngắn mạch đi rất nhiều.
Điện áp rơi và biến thiên điện áp:
Tổng trở định mức là tổng trở một pha ở tần số định mức. Điện trở của
kháng điện hạn chế dòng có thể bỏ qua và thường không quá 3% điện kháng X

Theo hình 12-6, ở một tải đã cho a = I/I và với hệ số công suất cosφ cho
trước, ta có:
u
φ
= a.Δu
φ
.cos(90
0
– φ)
hoặc u
φ
= a.Δu
φ
.sin φ
Công suất tiêu thụ và công suất truyền qua:
Công suất tiêu thụ của kháng điện là tích của điẹn áp rơi ΔU
r
và dòng
định mức L
f
:
S
E
=3. ΔU
r
.I
r
(ba pha)
Công suất truyền qua kháng điện là tích của điện áp pha Un/ căn 3 và
dòng đinh mức L

đồng bộ tiêu thụ rất ít công xuất tác dụng vì công suất đó chỉ dùng để bù vào
các tổn hao trong nó.
Máy bù đồng bộ thường có cấu tạo theo kiểu cực lõi. Để dễ mở máy, mặt
cực được chế tạo bằng thép nguyên khối trên có đặt dây quấn mở máy. Trong
trường hợp mở máy trực tiếp gặp khó khăn thì phải hạ điện áp mở máy, hoặc
dùng động cơ không đồng bộ rôto dây quấn để kéo máy bù đồng bộ đến tốc
độ đồng bộ. Trục của máy bù đồng bộ có thể nhỏ vì không kéo tải cơ. Cũng
do momen cản trên trục nhỏ ( chủ yếu chỉ do mà sát của ổ trục và quạt gió)
nên yêu cầu làm việc ổn định với lưới điện không bức thiết, do đố có thể thiết
kế cho xd lớn, nghĩa là khe hở có thể nhỏ, kết quả có thể làm giảm suất điện
động và dây quấn kích từ khiến cho kích thước máy nhỏ hơn.
Công suất định mức của máy bù đồng bộ được quy định ứng với chế độ
làm việc quá kích thích có trị số:
S
đm
= mU
đm
I
đm’
Khi làm việc ở chế độ thiếu kích thích tối đa, nghĩa là ứng với khi i
1
= 0
và E
0
= 0, công suất máy bằng:
S’ = mU
đm
I’
Nếu bỏ qua công hao phí thì:
0 dm dm

thực hiện chế độ kích thích âm, khi đó E
0
= 0, kết quả là I’ sẽ tăng khiến cho
S’’ lớn lên.
1.4 SVC(Static Var Conpensator)
SVC là nguồn phát hoặc bộ tiêu thụ công suất phản kháng có thể thay
đổi được, có thể điều chỉnh để trao đổi dòng điện cảm hoặc điện dung để duy
trì hoặc điều khiển các thông số cụ thể của hệ thống điện tại điểm kết nối
( điển hình là điện áp nút).
SVC bao gồm điện cảm và tụ điện ( reactor hoặc capactor) đóng mở
hoặc điều khiển bằng thyristor. SVC dùng các thyristor điều khiển không
hoàn toàn thông thường, nghĩa là có thể điều khiển mở bằng cực điều khiển
nhưng khóa lại một cách tự nhiên khi dòng điện qua nó bằng 0. Điện kháng
được đóng mở hoặc điều khiển bằng thyristor dùng để tiêu thụ công suất phản
kháng và tụ điện đóng mở bằng thyristor để cung cấp công suất phản kháng.
Hình 4: Cấu tạo chung của SVC
Trong trường hợp chung, SVC được cấu tạo từ các phần tử cơ bản, như
thể hiện trên hình 4 . TCR( Thyristor Controlled Reactor), TSR ( Thyristor
Switched Reactor), TSC ( Thyristor Switch Capacitor), một hay nhiều bộ LC
được hiệu chỉnh cho các sóng hài bậc 3,5,7.
- TCR ( Thyristor Controlled Reactor – Cuộn kháng điều chỉnh bằng
thyristor) là cuộn cảm được điều khiển bằng thyristor, mắc song song, điện
kháng của nó thay đổi liên tục bằng cách điều chỉnh góc của van
thyristor( thiết bị kháng có tham số được điều chỉnh trơn)
- TSR ( Thyristor Switched Reactor – cuộn kháng đóng mở bằng
thyristor) là cuộn cảm đóng mở bằng thyristor, nối song song, mà điện kháng
của nó được thay đổi theo bậc theo trạng thái dẫn dòng hoặc không dẫn dòng
của van thyristor.
- TSC ( Thyristor Switched Capacitor – tụ đóng cắt bằng thyristor) là tụ
điện đóng cắt bằng thyristor, mắc song song, điện dung của nó có thể thay đổi

động như một bộ lọc tích cực để lọc sóng hài.
STATCOM là một tập hợp các bộ điều khiển nối song song bao gồm các
nguồn công suất tác dụng hoặc nguồn dự trữ ở phía bên chiều sao cho dòng
điện bơm vào có thể chứa công suất tác dụng. Những bộ điều khiển như vậy
bao gồm:
- SSG (Static Synchronous Generator – Máy phát đồng bộ tĩnh) là bộ
chuyển đổi công suất có khóa bán dẫn hai chiều được cung cấp từ một nguồn
năng lượng phù hợp, có thể tạo ra một loạt các điện áp đầu ra nhiều pha có thể
điều chỉnh được, kết hợp cùng hệ thống điện xoay chiều cho một mục đích
trao đổi công suất tác dụng và phản kháng một cách độc lập.
Rõ ràng SSG là sự kết hợp của STATCOM và một nguồn năng lượng
mới để cung cấp hoặc tiêu thụ công suất, như minh họa trên hình Nói
chung SSG được liên kết với bất kỳ một nguồn năng lượng nào đó, có thể là
acqui, tụ điện một chiều công suất lớn, các bộ biến đổi, chỉnh lưu khác… Một
bộ biến đổi DC – DC đóng vai trò là giao diện giữa nguồn năng lượng và bộ
nghịch lưu DC – AC. Đối với bộ nghịch lưu nguồn áp VSI nguồn năng lượng
nạp điện cho tụ thông qua giao diện điện tử này và duy trì điện áp tụ điện theo
yêu cầu.
Hình 5:Hệ thống BESS
- BESS ( Battery Enery Storage System – hệ thống dự trữ năng lượng
acquy) là một hệ thống dự trữ năng lượng dưới dạng hóa năng, sử dụng bộ
nghịch lưu nguồn áp nối song song có khả năng điều chỉnh nhanh chóng năng
lượng điện năng cung cấp hoặc tiêu thụ từ hệ thống. Đối với ứng dụng truyền
tải, kích cỡ của bộ dự trữ của BESS có xu hướng nhỏ (hàng chục MWh) và
nếu công suất bộ biến đổi đủ lớn, nó có thể phân phối công suất tác dụng với
tỉ lệ MW/MWh cho ổn định quá độ.
- Bộ biến đổi có thể tiêu thụ hoặc phát công suất phản kháng trong khả
năng dung lượng MWA của bộ biến đổi. Khi không cung cấp công suất tác
dụng cho hệ thống, bộ biến đổi thường được sử dụng để nạp accqui với tốc độ
có thể chấp nhận được.

của van thyristor.
- TSC ( Thyristor Switched Capacitor – tụ đóng cắt bằng thyristor) là tụ
điện đóng cắt bằng thyristor, mắc song song, điện dung của nó có thể thay đổi
dạng bậc thang bằng cách đóng hoặc khóa các thyristor
Hiện nay thyristor sử dụng trong TCR, TSC của SVC được đấu nối tiếp
thành các bộ van có các đặc tính kỹ thuật sau:
- Điện áp ngược của mỗi thyristor là: 5,5 kV
- Dòng điện định mức của mỗi thyristor là: 3500A
- Mỗi bộ van bao gồm 11 bộ van đấu nối tiếp với nhau.
Trong trường hợp đặc biệt, dùng SVC đấu trực tiếp vào lưới 110kV có
thể đấu 24

thyristor nối tiếp cho một bộ van. Khi đó van có thể chịu được điện
áp ngược là:
U
ng
= 24 x 5,5 = 132kV
2.2 Nguyên lý hoạt động
2. 2.1 Nguyên lý hoạt động của thyristor
Cấu tạo của thyristor được phép từ các transitor NPN và PNP như hình 5.
Ngoài điều kiện về điện áp thuận chiều như các chỉnh lưu thông thường,
thyristor còn cần có điện áp điều khiển tác động và cực điều khiển của thyristor
Hình 6 : nguyên lý cấu tạo của thyristor
Điều kiện để thyristor chuyển từ trạng thái khóa dang trạng thái dẫn là
khi cực G được đặt 1 xung điện áp dương lớn hơn điện thế tại điểm K sẽ làm
cho cả mạch thông và dòng điện I
d
chạy từ A tới K. Dòng điện này được duy
trì ngay cả khi tín hiệu xung vào cực G bị cắt và thyristor vẫn hoạt động cho
đến khi điện áp đặt trên nó bị ngắt hoặc có chiều ngược lại.

Qua đó, ta thấyTCR thực chất là cuộn kháng được điều khiển bằng hai
thyristor song song và ngược chiều nhau. Nhờ khả năng có thể không chế
được trị số hiệu dụng của dòng điện đi qua thyristor liên tục thông qua việc
thay đổi góc mở α bằng thời điểm phát xung điều khiển vào cực G mà TCR
có khả năng điều chỉnh phát hay tiêu thụ công suất phản kháng nhanh.
Qua đó, ta thấy TCR thực chất là cuộn kháng được điều khiển bằng hai
thyristor nối ngược chiều nhau. Góc mở α thay đổi liên tục từ 90
0
đến 180
0
thì
TCR sẽ thay đổi liên tục giá trị điện kháng L nhờ các tín hiệu điều khiển. Khi
góc mở α thay đổi từ 90
0
đến 180
0
thì dòng hiệu dụng qua TCR sẽ thay đổi
giảm dần I
dđ
đến 0. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của TCR được thể hiện
trên hình 7.
Hình 7 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCR
TCR được cấu tạo từ ba phần tử chính sau:
-L: cuộn điện kháng chính
-LH: cuộn điện kháng hãm, có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor
và chống lại sự cộng hưởng với hệ thống điện.
-Thyristor: thyristor đấu song song, ngược chiều có chức năng điều
chỉnh dòng điện đi qua TCR
TCR có nhiều ưu điểm khi tham gia vào các thiết bị bù dọc và bù ngang
trong hệ thống điện bao gồm:

ref
≤ Q
SVC
≤B
L
. U
2
ref
Với B
L
là giá trị dung dẫn khi TSC bị cắt hoàn toàn
B
C
là giá trị dung dẫn khi TCR bị cắt hoàn toàn
- Dòng công suất phản kháng của SVC:
Q
SVC
= U.(U – U
ref
). X
SL
CHƯƠNG 3:SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATLAB KHẢO SÁT ĐẶC
TÍNH CỦA SVC
3.1 Mô phỏng hệ thống điều khiển SVC trên Simulink
3.1.1. Giới thiệu về Simulink
Simulink là chương trình mở rộng của MATLAB cho phép biểu thị các
hàm toán học, các quá trình và các hệ thống dưới dạng sơ đồ khối, nhằm mô
phỏng quá trình hoạt động của các hệ thống này. Simulink đặc biệt hiệu quả
đối với sự khảo sát các hệ thống động, tuyến tính hoặc phi tuyến. Để mô
phỏng các hệ thống, Simulink được trang bị một thư viện rất phong phú với

3.2.2. Tác dụng của SVC với tải cảm có công suất phản kháng lớn khi
điện áp nguồn giữ ổn định.
3.2.3. Đặc tính động và đặc tính tĩnh của lưới khi sử dụng SVC
3.3 Đánh giá và nhận xét kết quả thu được.
Chương 4:Ứng dụng của SVC nâng cao truyền tải công suất trên các
đường dây siêu cao áp.
4.1 Mở đầu
4.1.1 Giới thiệu về HTĐ Việt Nam giai đoạn 2015.
4.1.2 Các đường dây và thông số đường dây.
4.1.3 Trạm biến áp.
4.1.4 Nguồn điện.
4.2 Tính toán lắp đặt thiết bị SVC
4.2.1 Phương pháp tính toán lắp đặt SVC
4.2.2 Tính toán lắp đặt SVC cho HTĐ Việt Nam giai đoạn 2015
4.2.2.1 Tính toán phân bố điện áp ở chế độ làm việc bình thường.
4.2.2.2 Tính toán phân bố điện áp tại nút trong chế độ vận hành nặng
4.2.2.3 Khảo sát chế độ điện áp cao hơn giới hạn cho phép.
4.2.2.4 Khảo sát chế độ điện áp thấp hơn giới hạn cho phép.
4.2.2.5 tính phân bố điện áp khi đặt thiết bị SVC
4.3 Kết luận