Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ tuật Công nghiệp Thái
Nguyên.
Cán bộ HDKH : 
Phản biện 1 : .
Phản biện 2 : 
Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng cao học
số 01, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Vào 14 giờ 00 phút ngày 24 tháng 01 năm 2013.
Có thể tìm hiểu luận văn tại Trung tâm Học liệu tại Đại học Thái Nguyên và
Thư viện trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
1

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)
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 “ Phân tích ảnh hưởng của sóng hài trong trạm bù
công suất phản kháng kiểu SVC và những giải 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 nói chung và xét tại trạm bù công
suất phản kháng SVC Thái Nguyên nói riêng, từ đó đề xuất những 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 điện
Chương 2. Phân tích hoạt động của trạm bù SVC

không dưới 0,85. Do vậy các nhà quản lý điện lực cấp tỉnh tự cảm nhận là hệ số cosφ
dường như không có vấn đề gì.
4
35 kV
6 ÷ 22 kV
0,4 kV
110, 220 kV
- Tại cuối các nhánh đường dây cấp 22 kV, 10 kV, 6 kV giá trị cosφ không còn
cao nữa. Các máy biến áp hạ áp 22 kV, 10 kV, 6 kV xuống 0,4 kV giá trị cosφ khá thấp
do chính các phụ tải điện (đồ điện) như quạt, điều hòa nhiệt độ, đèn Neon, tủ lạnh… có
giá trị cosφ thấp, tiêu thụ nhiều công suất phản kháng. Từ cuối các nhánh đường dây
cấp 22 kV, 10 kV, 6 kV và toàn bộ phía hạ thế do điện lực của các chi nhánh quản lý,
họ chủ yếu quan tâm đến cung cấp điện liên tục và thu tiền điện, ít quan tâm đến chất
lượng điện áp.
11S#;>6MG:;7@9ABQRT7:U78C7L


U

Vấn đề bù công suất phản kháng là giải pháp giảm tổn thất điện năng rất
được coi trọng ở các nước tiên tiến. Giải pháp này được quan tâm ngay từ khâu
thiết kế, lựa chọn thiết bị và dây chuyền công nghệ sản xuất. Mạng điện ở hầu hết
các nước phương tây đều có trang bị tụ bù để nâng cao hệ số công suất. Việc đặt
thiết bị bù được thực hiện theo một số phương án cơ bản sau:
5

Hì
nh
1.2. Các phương án đặt thiết bị bù công suất phản
kháng.

do thiếu Q và điện áp cao là do thừa Q. Vì thế việc điều chỉnh điện áp nút được thực
hiện thông qua các trạm bù và các trạm bù Q là nguồn phát sinh sóng hài cần phải được
nghiên cứu để đưa ra những giải pháp khắc phục thích hợp.
Trong chương tiếp theo sẽ đi tìm hiểu về trạm bù kiểu SVC và đề xuất giải pháp
khắc phục các nhược điểm của SVC. Đây cũng là mục tiêu chính của đề tài.
7
)]^))._`a"-_%&#
?18XRMG#BC
Hin ti, trm SVC Thỏi Nguyờn kt ni trờn thanh cỏi 22 kV ca AT2 lm
nhng nhim v sau:
- Thu phỏt cụng sut phn khỏng gi vng in ỏp phớa 121kV ca thanh
cỏi AT2 theo giỏ tr t 115 kV.
- Lc súng hi. Cỏc súng hi ny cú ngun:
+ Do chớnh TCR ca trm thi ra.
+ Do cỏc ph ti trong cỏc nh mỏy thộp thi ra.
-2-1
DP
134-0
133-0
-15
-25
TUC32-2
TU C32-28
TU C32-24
TU C31-18
-15
-1
-2
-25-25-15
-15-15-15-15 -25-25-25-25

-28
76
402
-75
-7
-76
-7
-75
-
76
-7
-75
-76
172
E
6.8 171
E
6.8

171
A
60
CAO NGạN

175
E1.
19

sóc sơn
-9

-
76
-
96
-
95
-
15
-
25
-9
-
3
-
35
-
38
-
98
-9
-
7
-
75
-
76
-
96
CSC21
-

15
-
25
-
1
-
2
-
15
-
25
-
1
-
2
-
38
-
98
-9
-
3
-
35
-1
TU272B
TU273TU274TU275
271
232
275

28
-
94
-
18
-
14
TUC11-1
TUC31-1
XI MĂNG TN
TU178TU177
TU171
TU172 TU173
TU174
-38
-38
CSC22
-
25
-
65
-64
-
35
-
38
-
3
-
15
hà
giang 2
tuyÊn quang
sóc sơn
CS272
TU271
-2
-
1
-6
272
-7
474
472
471
CS1AT1
CS4AT2

172
A
60
CAO NGạN
176
175
432
C42
CS4T4
434

Thác Bà
c32
T4
T3
TU-C31
Trại Cau
CS2AT1
CS1AT2
100
Cao Bằng
Bắc Cạn
174
173
134
171
133
c19
c11
c12
TD44
444
472-76 474-76
444-48
471-76
-24
-
06
-28
CS4KH401
KH401

-
96
-
76
-
75
-
7
-
75
-
76
-
7
-9
-
35
-
38
-
3
-
9
-
76
-
75
-
7
-9

1
-
2
-
25
-
1
-
2
-
25
-
1
-
2
-
25
-
1
-
2
-2
-25
-
15
-
1
-2
-25
-

7
-
76
-75
7
-
76
-75
212
-14
-1
-
15
-2
-
25
-
15
-1-2
-
25

PAUWELS

250/250/85MVA

APEX

250/250/63MVA


9
??;7X<5YC[b<X7>TK47L7MNMG7c#
??1B@d7ef
Về cơ bản SVC cấu tạo từ các thành phần chính sau, hình 2.5: tụ điện có điện
dung cố định (FC), tụ điện đóng mở bằng Thyristor (TSC), kháng điện đóng mở bằng
Thyristor (TSR) và kháng điện điều khiển bằng Thyristor (TCR).
- Hình 2.5 a) SVC là sự kết hợp của TCR và các bộ lọc thụ động FC ( Fixed
Capacitor).
- Hình 2.5 b) SVC là sự kết hợp của TCR (Thyristor Controlled Reactor) và
TSC (Thyristor Switched Capacitor)
a) Cấu hình TCR/FC b) Cấu hình TCR/TSC
Hình 2.5. Các cấu hình SVC
Các thành phần chính của một trạm SVC:
??11TAB>6gMh8:7<8-i8:7<8<78<[[jE
-j47<8k
??1?BMT7J>NlilmjE4@47<8:k
??1FJ>=>nZ7Mh8:7<8i8:7<8o74@47<8k
???C[b<X7>T
Các thyristor và hệ thống điều khiển chúng đóng vai trò quyết định trong hoạt
động của SVC. Việc thay đổi góc mở từ α = 0
0
đến α = 180
0
hoặc ngược lại sẽ tương
10
TCR
Filters
TCR
Filter:
TSC

=
Sau khi bù ở giữa đường dây công suất trên đuờng dây là:
.
2
2
s r
L
E E
P Sin
X
δ
=
Như vậy công suất max tăng gấp 2 lần bình thường, như vây khả năng truyền tải
và độ dự trữ ổn định tăng gấp đôi như được thể hiện trên hình:
12
Hình 2.14. So sánh khả năng truyền tải và độ dự trữ ổn định trên đường dây
khi có bù và không có bù
?H#;>6:nY5YMG:nYK478XR#
?H123456:nYp7Cqrrr:7EO1s
Sóng điều hòa hay sóng hài có thể coi là tổng của các dạng sóng sin mà tần số
của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản.
Hình 2.15. Dạng sóng sin và dạng sóng điều hòa.
Phân tích chuỗi Furier với chu kỳ T(s), tần số cơ bản f=1/T(Hz) có thể biểu diễn
một sóng điều hòa với biểu thức sau:
) (2.6)
Trong đó:
13
: giá trị trung bình.
F
n

3) Các đèn huỳnh quang
4) Các thiết bị hồ quang
?HFBXK4:nY
Với máy điện:
14
+ Máy biến áp: Các sóng điều hòa bậc cao gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ
thống tản và tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ máy biến áp do đó làm tăng tổn thất điện
năng.
+ Động cơ điện:
- Tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo momen, giảm hiệu
suất máy, gây tiếng ồn, các sóng điều hòa bậc cao còn có thể sinh ra momen
xoắn trục động cơ hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ
phận cơ khí trong động cơ.
- Gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ (tác động sai): các
sóng điều hòa bậc cao có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra
hiện tượng nháy, tác động ngược, có thể làm méo dạng điện áp,dòng điện
dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch.
Với các thiết bị đo: ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả đo
bị sai lệch.
Với tụ điện: làm cho tụ bị quá nhiệt và nhiều trường hợp có thể dẫn tới phá hủy
chất điện môi.
- Các sóng điều hòa bậc cao còn làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu
sáng bị chập chờn.
- Gây ảnh hưởng tới các thiết bị viễn thông: các sóng điều hòa bậc cao có thể
gây sóng điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu
phát sóng.
?HHCq>BB:nY
Với những tác hại như vậy việc quy định một tiêu chuẩn thống nhất về các
thành phần sóng điều hòa bậc cao trên lưới cần được đưa ra để hạn chế ảnh hưởng của
chúng tới các thiết bị tiêu dùng điện khác và đảm bảo chất lượng điện năng. Ở nước ta,

100 tới 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0
Trên 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0
* Hài bậc chẵn được giới hạn tới 25% của giới hạn bậc lẻ ở trên
* h: bậc của sóng điều hòa
Bảng 2.3. IEC 1000-3-4
Bậc sóng điều
hòa (n)
Dòng điều hòa có thể
chấp nhận được
Bậc sóng điều
hòa (n)
Dòng điều hòa có thể
chấp nhận được
16
(%) (%)
3 19 19 1,1
5 9,5 21 <=0,6
7 6,5 23 0,9
9 3,8 25 0,8
11 3,1 27 <=0,6
13 2,0 29 0,7
15 0,7 31 0,7
?O+L7[\ ?
Trạm bù công suất phản kháng kiểu SVC đã ứng dung những tiến bộ mới của
lĩnh vực điện tử công suất và kỹ thuật điều khiển phát huy được hai tác dụng chính của
trạm đó là bù công suất phản kháng đồng thời lọc sóng hài tại một nút mạng nào đó
trên lưới nói chung hay cụ thể là xét cho trạm SVC tại Thái Nguyên. Ưu điểm nổi bật
là có thể điều chỉnh vô cấp lượng CSPK bù đảm bảo giữ vững điện áp nút theo giá trị
yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên, trong khi bù CSPK thiết bị TCR lại là nguồn phát sinh sóng
hài dẫn đến bộ phận FC phải thiết kế không những chỉ lọc sóng hài do các tải phi tuyến

Trong trường hợp này, dòng i
L
và áp u
L
lệch pha nhau một góc φ. Ở chế độ
chỉnh lưu bình thường, mạch hoạt động như một thiết bị hút công suất phản kháng từ
lưới và bằng việc điều chỉnh linh hoạt giá trị cosφ có thể điều khiển được quá trình hút
này sao cho phù hợp với lượng công suất dư thừa trên lưới, đảm bảo điện áp đường dây
luôn ổn định xung quanh giá trị cho phép.
Hình 3.5. CLPWM làm việc ở chê độ chỉnh lưu tích cực, cosφ = 1.
Lúc này, dòng và áp cùng pha, cosφ = 1, lượng công suất phản kháng
hút xuống đạt giá trị tối đa cho phép của PWM.
19
d
90
0
q
u
s
u
L
jωLi
L
Ri
L
i
L
q
u
s

s
d
u
L
jωLi
L
Ri
L
Hình 3.7. Các thành phần công suất theo thuyết p – q trong hệ tọa độ abc.
Các bước xác định dòng bù cần thiết được xác định như sau:
Trước hết tính toán dòng điện và điện áp trong hệ tọa độ α-β-0 từ hệ tọa độ abc
theo công thức:
(3.1)
Tương tự ta có:
(3.2)
Với hệ thống 3 pha không dây trung tính thì thành phần i+ không tồn tại do đó
có thể viết:

và (3.3)
21
Từ đó ta tính được công suất tải :
(3.4)
FF;78{>6A|K4MT[z7fI
Trong thực tế, tùy từng mục đích cũng như phạm vi cần bù sóng hài mà ta linh
hoạt sử dụng một trong các cấu hình lọc đã trình bày trong phần trên. ví dụ trên hình
3.9.
Hình 3.9. Mô hình các khối của bộ lọc tích cực.
Dựa trên thuyết công suất tức thời, ta lần lượt lấy mẫu điên áp pha và dòng tải
(ở hệ abc), tính toán chuyển sang hệ αβ0. Từ đó tính được các thành phần công suất và
cuối cùng tính được dòng bù cần thiết. Giá trị dòng bù này sẽ được dung làm giá trị đặt

}
4
K
p
reg
Calculation
να νβ
ν0
Calculation
iα iβ
i0
Calculation
p
q
p
0

Calculation
ica*
icb*

icc*
icn*
l[7j8
p
q
p
0
l[7j8
i

H111+-
H11?+
H11F;78{RX>6A|
H1?+L739R@•78XR#
4k@•AAn#
Nhìn vào hình vẽ đáp ứng mô phỏng dưới đây ta thấy rằng, khi không có SVC,
điện áp lưới không đạt yêu cầu. Tại thời điểm t=0.4s điện áp tại nút bị sụt xuống giá trị
0.94pu và không có khả năng điều chỉnh trở lại mức điện áp cho phép là từ 0.95pu đến
1.05pu. Công suất phản kháng đưa vào lưới điện là Q = 0.
25
SVC
+60 Mvar/-48 Mvar Static Var Compensator (SVC) ; 1 TCR - 3 FCs
The 'PreLoadFcn' automatically sets
sample time Ts=50e-6 s
(see 'Model Properties')
FC1
26 Mvar
TCR
108 Mvar
FC2
19 Mvar
FC3
15 MVar
Q
<
Discrete,
Ts = 5e-005 s.
Terminator
P
A

Scope
Vabc_prim
Vabc_sec
TCR
TSC1
TSC2
TSC3
SVC Controller
SVC
N
A
B
C
Programmable
Voltage Source
A
B
C
a
b
c
Primary
(So cap_
220 kV)
Vabc_Prim
Vabc_Sec
In
Mag
Phase
Discrete