

Với sự phát triển không ngừng của đất nước. Điện năng cung cấp cho phụ tải
không chỉ phải đảm bảo yêu cầu về số lượng mà chất lượng điện năng cũng phải được
đảm bảo. Trong hệ thống truyền tải có thành lập các trạm bù công suất phản kháng, tùy
theo công nghệ có nhiều loại trạm bù lại chính là nguồn phát sinh sóng điều hòa bậc
cao (gọi tắt là sóng hài) gây ô nhiễm lưới. Các sóng hài gây ra nhiều tác hại nghiêm
trọng như làm tăng tổn hao phụ trên thiết bị, giảm hệ số công suất, ảnh hưởng tới tuổi
thọ các thiết bị điện, làm giảm chất lượng điện năng Do đó các sóng hài trên lưới
phải đảm bảo một số tiêu chuẩn giới hạn theo quy định (tiêu chuẩn). Hiện nay, ở nước
ta cũng như trên thế giới chủ yếu căn cứ theo tiêu chuẩn IEEE std 519, tiêu chuẩn IEC
1000-3-4. Để hạn chế sóng điều hòa bậc cao trên lưới có nhiều giải pháp khác nhau,
một trong số đó là sử dụng bộ lọc mà điển hình là bộ lọc tích cực. Vì vậy, sau hai năm
học tập và nghiên cứu cùng với sự định hướng của thầy hướng dẫn TS. Ngô Đức Minh
tôi đã lựa chọn đề tài là “Nghiên cứu trạm bù SVC trên lưới truyền tải 220 kV,
phân tích sóng hài trong quá trình điều khiển dung lượng bù và biện pháp khắc
phục”.
Hướng nghiên cứu của luận văn là phân tích sự phát sinh và ảnh hưởng của
sóng hài khi thực hiện bù công suất phản kháng trong hệ thống điện. Từ đó, áp dụng
cho nghiên cứu thực nghiệm tại trạm bù công suất phản kháng SVC Thái Nguyên và
đề xuất giải pháp khắc phục. Nội dung luận văn được bố cục như sau:
Chương 1. Tổng quan về bù công suất phản kháng trong hệ thống truyền tải
điện.
Chương 2. Nghiên cứu thực nghiệm trạm bù SVC tại Thái Nguyên.
Chương 3. Mô hình hóa mô phỏng trạm SVC Thái Nguyên và đề xuất giải pháp
mới.
Kết luận.
 !"#$%&'()

Trong quá trình thực hiện luận văn, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
TS. Ngô Đức Minh cùng với sự cố gắng của bản thân, nay đã hoàn thành. Tuy nhiên

TKV
TKV
TTG
TPP
TPP
110-220-500kV 110-220kV
6-10-15-20-35kV 0,4kV
Phụ tải
TA
Phụ tải
HA
LPPLTT

- Lưới phân phối (LPP): Là hệ thống các trạm biến áp và mạng điện từ
cấp điện áp 35 kV trở xuống nhằm phân phối công suất cho các phụ tải tiêu thụ
điện phục vụ cho các hoạt động của đời sống con người.
Trên thực tế có rất nhiều cách phân loại hệ thống điện:
• Hệ thống điện tập trung: Các nguồn điện và nút phụ tải lớn tập trung
trong một phạm vi không lớn chỉ cần các đường dây ngắn để tạo thành hệ thống.
• Hệ thống điện hợp nhất: Trong đó các hệ thống điện độc lập ở cách rất
xa nhau được nối liền thành một hệ thống bằng các đường dây tải điện siêu cao
áp.
• Hệ thống điện địa phương hay hệ thống điện cô lập: Là một hệ thống
điện riêng, như hệ thống điện tự dùng của các xí nghiệp công nghiệp lớn, hay các
hệ thống điện ở các vùng xa không thể nối vào hệ thống điện quốc gia.
Trong lưới phân phối lại chia ra:
- Lưới phân phối trung áp: có điện áp 6, 10, 15, 22, 35 kV phân phối cho
các trạm phân phối trung áp / hạ áp và các phụ tải trung áp.
- Lưới phân phối hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220 V.
-6&7/81.

dây …. Trong một chu kỳ tần số lưới, CSPK trao đổi qua lại giữa tải và máy phát
hai lần (Q đổi dấu 4 lần). Việc tạo ra CSPK không đòi hỏi tiêu tốn công sơ cấp,
tuy nhiên trong quá trình truyền tải CSPK có bị tiêu hao do tổn thất.
Phụ tải điện có những đặc điểm sau:
- Biến thiên theo quy luật ngày đêm, quy luật sinh hoạt và sản xuất.
- Tại một thời điểm, phụ tải trong các ngày đêm khác nhau biến thiên
ngẫu nhiên quanh giá trị trung bình theo phân phối chuẩn.
- Phụ tải điện có tính chất theo mùa.
- Phụ tải điện biến thiên mạnh theo thời tiết, như nhiệt độ môi trường,
mưa hoặc khô.
- Phụ tải điện biến thiên theo tần số và điện áp tại điểm nối vào lưới
điện.
 !"#$%&5'()

- Phụ tải điện luôn phát triển không ngừng trong thời gian và không
gian.
Phụ tải là thông số đầu vào quan trọng của bài toán quy hoạch, thiết kế và
vận hành hệ thống điện. Xác định chính xác được phụ tải sẽ thiết kế được hệ
thống điện tối ưu về kinh tế và kỹ thuật. Trong tính toán phụ tải có quy luật hoạt
động giống nhau được xếp vào cùng một loại để có phương pháp tính riêng.
Trong thực tế có một số loại phụ tải điển hình như sau: sinh hoạt, thương mại,
dịch vụ, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông.
-66?@A@<=>7/81.
Phụ tải điện luôn có yêu cầu với hệ thống điện về hai yếu tố là : chất lượng
điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.
Chất lượng điện năng bao gồm chất lượng tần số và chất lượng điện áp.
• Chất lượng tần số được đánh giá bằng:
+ Độ lệch tần số so với tần số định mức :
%100.
67

và ∆U
+
là giới hạn trên dưới của độ lệch điện áp.
Khi điện áp quá cao hay quá thấp đều gây ra phát nóng phụ cho các thiết
bị điện, làm giảm tuổi thọ, làm giảm năng suất gây hỏng thiết bị,…. Ngoài ra,
nếu điện áp thấp quá nhiều thiết bị còn không hoạt động được.
 !"#$%&9'()

+ Độ dao động điện áp:
Sự biến thiên nhanh của điện áp được cho bởi công thức:
%100.
minmax
7
8
88

−
=∆
Tốc độ biến thiên từ U
max
đến U
min
không nhỏ hơn 1%/s. Dao động điện áp
gây dao động ánh sáng hại mắt người lao động, gây nhiễu các thiết bị điện tử,….
+ Độ không đối xứng :
Các phụ tải của các pha không đối xứng dẫn điện áp các pha không đối xứng.
Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị dùng
điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng.
+ Độ không Sin:
Các phụ tải phi tuyến như máy biến áp không tải, bộ chỉnh lưu, thyristor,…

thì công suất phát ra đang thiếu so với yêu cầu. Cân bằng công suất tác dụng có
tính chất toàn hệ thống, tần số ở mọi điểm trên toàn hệ thống phải như nhau.
Cũng tương tự, Công suất phản kháng là thước đo điện áp, khi công suất
phản kháng nguồn nhỏ hơn yêu cầu của tải thì điện áp sẽ giảm đi và ngược lại
khi công suất phản kháng nguồn lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu của tải
thì điện áp sẽ tăng. Cân bằng công suất phản kháng vừa có tính chất hệ thống lại
vừa có tính chất địa phương, tức chỗ này của hệ thống điện có thể đủ công suất
phản kháng trong khi chỗ khác lại có thể thiếu.
Công suất phản kháng được đáp ứng bởi các nhà máy điện, đây là phần
quan trọng có khả năng biến đổi nhanh đáp ứng được sự biến đổi của yêu cầu và
phần còn lại là nhờ các tụ bù, kháng điện, đặt tại các vị trí khác nhau trong hệ
thống.
Như vậy, trong điều khiển hệ thống điện, điều chỉnh công suất tác dụng P
là điều chỉnh tần số cho toàn hệ thống; còn điều chỉnh công suất phản kháng Q
tại một điểm nút nào đó trên lưới cũng chính là điều chỉnh điện áp cho tại nút
đóng đồng thời có cải thiện điện áp cho các nút lân cận.
 !"#$%&;'()

-B'./0/K@LM/81.NC=LM@4CD/OPQ
-B-5/.@@
Trong xã hội hiện đại, điện năng ngày càng trở thành một nguồn năng
lượng không thể thiếu, nhất là trong các ngành công nghiệp và các đòi hỏi về
chất lượng điện năng cũng ngày một cao. Cũng bởi lý do đó nhiều công trình
nghiên cứu đã được thực hiện để tìm ra các phương pháp giải quyết vấn đề đó.
Trong đó có thể kể đến hệ thống truyền tải điện linh hoạt FACTS (P4RNG4R
K=I;IICLI/R;I).
Về sự ra đời của FACTS có rất nhiều ý kiến được nêu ra, FACTS là một
khái niệm được đưa ra từ những năm 80 của thế kỷ trước ở viện EPRI (Electric
Power Research Institute) của Mỹ. Đây là khái niệm về một ./0/K@LM/8
1.4CD/, có nghĩa là các thông số của hệ thống được điều khiển đáp ứng

- Sự linh hoạt cao.
Nhờ những khả năng này khi sử dụng FACTS trong hệ thống điện đã
mang lại nhiều lợi ích:
- Tăng độ tin cậy và khả năng sử dụng của hệ thống:
FACTS làm giảm các tác động khi xảy ra lỗi, sự cố trong hệ thống (như
quá áp, mất đối xứng, ) tăng tính ổn định của hệ, tránh sự đóng cắt điện không
cần thiết của các thiết bị bảo vệ. Khi các lỗi này xảy ra với mức độ nằm trong
một giới hạn nào đó, các thiết bị của FACTS có thể giảm thiểu các lỗi này mặc
dù nguyên nhân gây các lỗi này vẫn tồn tại.
- Tận dụng tốt hơn các mạng truyền tải hiện có:
Hiện nay nhu cầu sử dụng điện năng luôn tăng lên không ngừng khiến ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng đáp ứng của hệ thống. Trong khi đó, việc xây dựng
 !"#$%&('()

một hệ thống mới là rất tốn kém và mất nhiều công sức, thời gian. Nhưng nhờ có
hệ thống FACTS đã giúp cho khả năng tận dụng chính hệ thống hiện tại mà
không cần xây dựng mới mà vẫn đảm bảo tăng khả năng truyền tải CSTD, nâng
cao được chất lượng nguồn điện lưới.
- Tăng khả năng hoạt động, khả năng ổn định nhánh của hệ thống điện.
- Tăng chất lượng nguồn cho các ngành công nghiệp vi điện tử.
-BB5/.@2MW/X/GY/KCP
Trong FACTS có rất nhiều thiết bị, phân biệt rõ nhất là theo cách đấu nối:
nhóm mắc nối tiếp, nhóm mắc song song, nhóm mắc hỗn hợp.
• Nhóm mắc nối tiếp:
- Bộ lọc tích cực nối tiếp (SAPF: Series Active Power Filter)
- Bộ bù đồng bộ tĩnh nối tiếp (SSSC: Static Synchronous Series
Controller)
- Bộ bù bằng tụ mắc nối tiếp điều khiển bằng thyristor (TCSC: Thyristor
Controlled Series Compensation)
- Nhóm mắc song song :

L
nên sau khi truyền tải một khoảng cách
thì điện áp V
s
và V
r
sẽ lệch nhau một góc δ.
 !"#$%&*'()

+,-)- $>A2B>?@
Việc điều khiển dòng công suất phản kháng Q
r
và dòng công suất tác dụng
P
r
được các thiết bị FACTS thực hiện bằng cách thay đổi các thông số X
L
, V, góc
lệch δ. Hay nói một cách khác, Một thiết bị bù nối tiếp đóng vai trò điện khác
XL có thể điều khiển được sẽ cho phép điều khiển độ lớn hay hướng dòng công
suất qua lại theo hướng mong muốn. Các đại lượng P
r
, Q
r
trao đổi giữa hai nguồn
xác định theo công thức (1.2), (1.3).
P
r
=
δ

– ϕ
r
< 0 thì dòng công suất tác dụng sẽ chảy từ tải
V
r
sang nguồn V
s
.
Với công suất phản kháng, khi (V
s
- V
r
.Cosδ) > 0 dòng công suất phản
kháng chảy từ nguồn sáng tải và ngược lại.
Như vậy, khi điều chỉnh biên độ điện áp, góc lệch δ sẽ điều chỉnh được
dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng trao đổi giữa hai nguồn. Trong
khi đó, nếu xem nguồn và phụ tải như hai nguồn điện thì giữa chúng còn có sự
tác động qua lại với nhau về mặt điện áp và dòng điện, xảy ra hiện tượng tăng
cường hoặc triệt tiêu các thành phần thứ tự điện áp, các thành phần sóng hài
tương ứng giữa hai nguồn.
2- Các thiết bị bù song song
Những ứng dụng của các thiết bị này trong truyền tải, phân phối và mạng
công nghiệp:
- Giảm nhỏ dòng công suất phản kháng không mong muốn và do đó giảm
thiểu được tổn thất trong mạng.
 !"#$%&)'()

- Bù cho tải tiêu thụ và nâng cao chất lượng điện năng đặc biệt là với
những phụ tải có yêu cầu cao về độ dao động như máy công nghiệp, nhà máy
nung thép, hay hệ thống xe điện ngầm,

Trên thực tế có hai loại Statcom được phân loại theo công nghệ VSI sử
dụng trong Statcom. Đó là Statcom thông thường và PWM Statcom.
Nguyên lý hoạt động của Statcom như sau:
Statcom hoạt động ở hai chế độ được thể hiện ở sơ đồ trên hình 1.6.
 !"#$%&5'()

+,-9-./0>A2B27I.7
Trong đó:
- V
s
, X
s
là điện áp và điện kháng tương đương của nguồn,
- V
r
, X
r
là điện áp và điện kháng tương đương của tải,
- Xn
E
là điện kháng kết nối tương đương giữa Statcom và lưới.
Khi điện áp phát ra từ Statcom là E nhỏ hơn điện áp lưới V thì giữa
Statcom và lưới tồn tại dòng điện I
q
sớm pha hơn so với hiệu (E-V) một góc 90
0
tương ứng ta có chế độ dung kháng hay Statcom phát công suất phản kháng lên
lưới. Trường hợp ngược lại thì ta có chế độ cảm kháng.
Khác với SVC dựa trên điều khiển trở kháng, Statcom dựa trên việc điều
khiển nguồn điện áp. Bởi vậy về kích thước Statcom nhỏ hơn so với SVC do

lọc sóng hài bậc cao. Về cấu trúc TCSC giống với SVC đều dựa trên các TCR,
tuy nhiên TCSC lại được kết nối nối tiếp vào đường dây. TCSC điều khiển điện
kháng X của đường dây thông qua việc sử dụng các thyristor để đóng cắt nối tắt
tụ điện của TCSC theo quy luật của điều khiển, nhờ đó làm thay đổi điện dung
của tụ điện.
Chức năng chính của TCSC:
- Giảm sự dao động điện áp;
- Tăng ổn định cho hệ thống điện;
- Tăng khả năng truyền tải cho đường dây qua việc bù công suất phản
kháng;
- Hạn chế hiện tượng cộng hưởng tần số thấp trong hệ thống điện;
- Giảm góc làm việc δ.
 Bộ bù đồng bộ tĩnh mắc nối tiếp ( SSSC).
Cấu trúc của SSSC bao gồm bộ VSI, tụ điện một chiều, máy biến áp kết
nối. SSSC kết nối nối tiếp vào hệ thống điện như trên hình 1.8.
+,-;- ./0EFI #
Về cấu hình, SSSC khá giống với Statcom nhưng nó phức tạp hơn. Trong
SSSC có mạch bảo vệ cho các thyristor, SSSC điều khiển điện kháng X của
 !"#$%&;'()

đường dây thông qua V
q
. Nhờ cách đấu nối tiếp nên cho phép tạo ra tổng trở
cách ly với các sóng hài giữa nguồn và tải theo ý muốn. Sơ đồ cấu trúc của SSSC
chỉ ra trên hình 1.9 và sơ đồ nguyên lý trên hình 1.10
+,-<-./0>A2B #
+,-(-$>A2B"HI #
 !"#$%&<'()

Nguyên lý điều khiển của SSSC dựa trên biểu thức (1.2) và (1.3) giống

Nguyên lý hoạt động của UPFC được phân tích dựa trên sơ đồ hình 1.12:
+,-*-./0KL18%J#
Như vậy, UPFC có được ưu điểm và chức năng của cả TCSC và SSSC.
 Thiết bị phân luồng công suất IPFC.
IPFC được dùng để phân luồng công suất truyền tải từ một hệ thống ra hai
hệ thống con. IPFC là sự kết hợp của hai bộ SSSC, sơ đồ cấu trúc được mô tả
trên hình 1.13 và sơ đồ nguyên lý trên hình 1.14. Khi điều khiển V
l1
, V
l2
sẽ dẫn
đến điều khiển hai dòng điện I
l1
, I
l2
ở trên đường dây 1 và 2. Từ đó thực hiện
được phân luồng công suất trên mỗi đường dây truyền tải có giá trị công suất
theo yêu cầu của kịch bản điều độ. Hoạt động này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng
khi vận hành hệ thống điện trong chế độ không bình thường, nhằm ngăn chặn
sớm các trào lưu công xuất ngoài ý muốn.
 !"#$%&*'()

+,-)- ./0EFIM%J#
+,--./0KL1M%J#
Mở rộng hơn, IPFC có thể ứng dụng cho tới n đường dây với n bộ biến đổi
nối tương ứng. Khi đó một số bộ biến đổi có thể phát hoặc thu công suất tác
dụng trong khi các bộ biến đổi khác làm nhiệm vụ điều khiển điện áp một chiều
trung gian.
-Z(X/4@\
Chương một đã khái quát một số vấn đề cơ bản trong hoạt động của hệ

Mỗi phần tử có một chức năng riêng.
 !"#$%&*'()

6-6W/X/GYU23@L?4[CD/1E
6-6-@EcW1M@dGHLKI/CKOLKI/CKC/KC44RV
R=/CKQ
Kháng điện điều chỉnh bằng Thyristor (TCR) được cấu tạo dựa trên
nguyên lý điều khiển cặp Thyristor mắc song song ngược. Nhờ khả năng có thể
thay đổi được trị số trung bình của dòng điện đi qua thyristor liên tục thông qua
việc thay đổi góc mở α . Theo nguyên tắc này, TCR có khả năng điều chỉnh giá
trị công suất phản kháng rất nhanh.
Khi góc mở α thay đổi trong khoảng từ 90
0
– 180
0
thì TCR sẽ thay đổi giá
trị điện kháng L làm thay đổi giá trị dòng điện trung bình qua TCR giảm dần từ
I
dd
về 0. Trong TCR gồm 2 phần tử chính, sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc
như trên hình 2.2
+,*-*-./0E""H#O
Trong đó:
e Điện kháng L: Có chức năng hấp thụ công suất phản kháng.
e Bộ van điều khiển loại Thyristor: Gồm 2 thyristor đấu song song ngược
có chức năng điều chỉnh dòng điện đi qua điện kháng L.
 !"#$%&*5'()