BÁO CÁO MÔN HỌC

THIẾT BỊ BÙ
THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTOR­TCSC
GVHD:PGS.TS LÊ THÀNH BẮC
SVTH: NGUYỄN ĐỨC NGHĨA
            NGÔ CÔNG MINH
            PHẠM ĐẮC HIỂN
            ĐOÀN CÔNG CƯỜNG 
            LÊ VĂN VŨ
(NHÓM 3)
1


Nội dung trình bày:
1
2

3

Tổng quan về công suất phản kháng. 
Giới thiệu chung về các thiết bị bù có điều 
khiển.
    Giới thiệu về TCSC.

4         Mô phỏng.


Tổng quan về công suất phản kháng
Công suất phản kháng trong hệ thống điện:

I.

1.
Ø

Ø

Ø

Khái niệm về công suất phản kháng:
    Công suất phản kháng là năng lượng điện do các thành phần 
cảm kháng và dung kháng trong mạch điện sinh ra và tiêu thụ.
        Công  suất  phản  kháng  không  trực  tiếp  chuyển  hóa  năng 
lượng  điện  thành công  do  vậy công suất phản kháng là thành 
phần làm nóng các mạch từ và làm lệch pha dòng điện so với 
điện áp trong mạch.
    Thực chất công suất phản kháng là thành phần có lợi nhiều 
hơn có hại, nó được tiêu thụ bởi các cuộn cảm trong đa số các 
thiết  bị  điện.  Khác  với  công  suất  tác  dụng,  công  suất  phản 
kháng có thể phuc hồi sau khi đã hấp thụ.
3


Tổng quan về công suất phản kháng
2. Bản chất của công suất phản kháng:
Ta xét mạch điện bao gồm các thành phần R­L­C như hình vẽ 

Từ đồ thị vecto hình trên ta tìm được góc lệch pha giữa u và i:
tg


Công suất phản kháng:

U L UC
UR

4

XL

XC
R

    


Tổng quan về công suất phản kháng
 3.Hệ số công suất cos?:
Ta có tam giác công suất 
  

5


Bù công suất phản kháng
1.Bù dọc:
Ø

Ø

Ø


     Trị  số  cảm  kháng  lớn  của  đường  dây cao  áp  làm  ảnh  

hưởng    xấu    đến  hàng  loạt  chỉ  tiêu  kinh  tế  ­  kỹ  thuật  quan 
trọng  của  đường  dây  như:  góc  lệch  pha  giữa  đầu  và  cuối 
đường  dây  lớn,  tổn  thất  công  suất  và  điện  năng  trên  đường 
dây cao, tính  ổn định điện áp tại các trạm giữa và cuối đường 
dây kém.
  Bù  dọc  là  giải  pháp  làm  tăng  điện  dẫn  liên  kết  (giảm  điện 
cảm  kháng  X  của  đường  dây)  bằng  dung  kháng  XC  của  tụ 
điện. Giải pháp này được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp 
tụ  điện  vào  đường  dây.  Qua  đó  giới  hạn  truyền  tải  của 
đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh được nâng lên. 
Hơn nữa, giới hạn  ổn định động cũng tăng lên một cách gián 
tiếp do nâng cao thêm đường cong công suất điện từ.
6


Bù công suất phản kháng
Trước khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là:
U 1 .U 2
. sin
XL

P

Ta có giới hạn công suất truyền tải là:
Pgh

U 1 .U 2

Ul

Sau khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là:
U 1 .U 2
. sin
XL XC

P

Ta có giới hạn công suất truyền tải là:
Pgh

U 1 .U 2
XL XC
7


Bù công suất phản kháng
Ta thấy sau khi bù, giới hạn truyền tải công suất của đường dây 
tăng lên: 
 k = (XL ­ XC)/XC

ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
8

ỔN ĐỊNH GÓC PHA


Bù công suất phản kháng
2. Bù ngang


 Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất 
cố định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của 
các trạm biến áp. Kháng bù ngang này có thể đặt  ở phía cao áp hay 
phía  hạ  áp  của  máy  biến  áp.  Khi  đặt  ở  phía  cao  áp  thì  có  thể  nối 
trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được điều 
khiển bằng khe hở phóng điện.
       Dòng điện I1 của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện 
dung  đường  dây  phát  ra  do  chúng  ngược  chiều  nhau.  Nhờ  đó  mà 
công  suất  phản  kháng  do  đường  dây  phát  ra  sẽ  bị  tiêu  hao  một 
lượng đáng kể và qua đó có thể hạn chế được hiện tượng quá áp ở 
cuối đường dây.
Việc  lựa  chọn  dung  lượng  và  vị  trí  đặt  của  kháng  bù  ngang  có  ý 
nghĩa rất quan  trọng  đối  với  một  số  chế   độ  vận  hành  của  
đường  dây  cao  áp  trong  hệ thống điện như chế độ vận hành non 
tải, không tải... của đường dây.
9


Giới thiệu chung về thiết bị bù
1.1 Bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor SVC.
SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể 
điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, được tổ hợp 
bằng 2 thành phần cơ bản:
      
    ­  Thành  phần  cảm  kháng  để  tác 
động về mặt công suất phản kháng.
      ­Thành  phần  điều  khiển  bao  gồm 
các  thiết  bị  điện  tử  như  thyristor 
hoặc  triac  có  cực  điều  khiển,  hệ 

thống  điều  khiển  góc  mở  dùng  các 
bộ  điều  khiển  như  8051,  PIC 
16f877,VAR…

10


Giới thiệu chung về thiết bị bù
SVC được cấu tạo từ 3 thành phần chính gồm:
      +  Kháng  điều  chỉnh  bằng  Thyristor­TCR:  có  chức  năng  điều 
chỉnh liên tục công suất tiêu thụ
    +  Kháng  đóng mở bằng Thyristor­ TSR: có chức năng tiêu thụ 
công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.
   + Bộ tụ đóng mở bằng thyristor –TSC: có chức năng phát công 
suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng Thyristor.
Sử  dụng  thyristor  cho  phép 
nâng  cao  khả  năng  tải  của 
đường dây 1 cách dễ dàng mà 
không  cần  dùng  đến  những 
phương  tiện  điều  khiển  đặc 
biệt  và  phức  tạp  trong  vận 
hành.
 
11


Giới thiệu chung về thiết bị bù
1.2 Thiết bị bù tĩnh STATCOM.
        STATCOM  là  sự  hoàn 
thiện  của  SVC,  bao  gồm 

các bộ tụ được điều chỉnh 
bằng  các  thiết  bị  điện  tử 
như  thyristor  có  đóng  mở 
GTO.  So  với  SVC,  nó  có 
ưu  điểm  là  kết  cấu  gọn 
nhẹ  hơn,  không  đòi  hỏi 
diện  tích  như  SVC  và  đặc 
biệt  là  nó  điều  khiển  linh 
hoạt và hiệu quả hơn.  

12


Giới thiệu chung về thiết bị bù

Hình cấu tạo và nguyên lý hoạt động của STATCOM
Ưu điểm của STATCOM so với SVC:
Ø
Có  khả  năng  vận  hành  cả  trong  chế  độ  sự  cố  và  tiếp  tục  điều 
khiển sau khi sự cố đã được loại trừ.
Ø
Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn 
điện áp lưới và ngược lại tiêu thụ công suất phản kháng khi điện 
áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới. 
13


Giới thiệu chung về thiết bị bù
1.3 Thiết bị điều khiển dòng công suất UPFC.
UPFC là 1 khái niệm mới ứng dụng 

các thiết bị bù đa chức năng để điều 
khiển điện áp tại các thanh cái độc 
lập, dòng công suất tác dụng P và 
phản kháng Q trên các đường dây 
truyền tải, đặc biệt là trên các đường 
dây siêu cao áp nối giữa các HTĐ 
nhỏ. UPFC là thiết bị làm cho lưới 
điện vận hành rất linh hoạt và hiệu 
quả.

14


Giới thiệu chung về thiết bị bù
  Về Nguyên lý cấu tạo, UPFC được hiểu như sự kết hợp thiêt bị bù 
dọc làm thay đổi góc pha với thiết bị bù ngang STATCOM. Nó được 
cấu tạo từ 2 bộ chuyển đổi điều khiển thyristor có cửa đóng mở GTO. 
Mỗi bộ chuyển đổi gồm có van đóng mở (GTO) và MBA trung gian 
điện áp thấp.

Hình nguyên lý cấu tạo UPFC
15


Giới thiệu chung về thiết bị bù
1.4 Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor TCPAR.
 Thiết bị TCPAR là 1 khái niệm 
mới ứng dụng thyristor để điều 
chỉnh góc lệch pha của điện áp 
pha  của  đường  dây.  Nó  có  tác 

dụng  điều  khiển  công  suất 
truyền tải trên đường dây.
        Về  mặt  cấu  tạo,  nó  như  1 
máy  biến  áp  3  cuộn  dây  nối 
song song với đường truyền tải 
và  có  thể  điều  chỉnh  góc  lệch 
của  điện  áp  ??  truyền  tải  trên 
đường dây.
16


Giới thiệu chung về thiết bị bù
 Nguyên lý cấu tạo của TCPAR:

Các tính năng của TCSC bao gồm:
Ø
Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút bù.
Ø
Tăng cường tính ổn định tĩnh của hệ thống điện.
Ø
Tăng thêm tính ổn định động của hệ thống.
Ø
Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố.
Ø
Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố.
17


Giới thiệu về TCSC
GIỚI THIỆU THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTOR­TCSC


    TCSC là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của đường dây. 
Nó  được  tổ  hợp  từ  một  hay  nhiều  module  TCSC,  mỗi  module 
gồm 2 phần cơ bản:
v
Phần điện kháng với giá trị có thể thay đổi được điện dung nhờ 
bộ điều chỉnh van thyristor.
v
Phần  điều  khiển  bao  gồm  các  thiết  bị  điện  từ  như  các  van 
thyristor, các cửa đóng mở GTO…
Ngoài ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ như bộ lọc tần số f 
nhằm  loại  bỏ  các  sóng  hài  bậc  cao  xuất  hiện  trong  các  chế  độ 
vận hành của TCSC khi HTĐ làm việc.

18


Mô hình TCSC
Click icon to add table

  1. Mô hình TCSC
      TCSC  là  thiết  bị  mắc  nối  tiếp  với  đường  dây,  gồm  tụ  điện 
được nối song song   với  một điện cảm được điều khiển bằng 
C
cách thay đổi góc mở của thyristor.
C
L 
Mô hình thiết bị TCSC

19



Mô hình TCSC
Click icon to add table

   Khả năng giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định tĩnh cũng 
được nâng cao khi  đặt thiết bị TCSC: 
 
  
 

Pgh Pmax

U 1 .U 2
XL XC

  Khi đặt TCSC thì đường đặc tính công suất P(δ) được nâng 
cao, do đó khả năng ổn định động cũng được tăng lên.
 

P 
Khi có TCSC 

 
P’T      
PT       

 

 

 

Khi không có TCSC 

Đặc tính P(δ) khi lắp đặt và không lắp đặt TCSC


Mô hình TCSC
Click icon to add table

   Việc đặt TCSC vào hệ thống làm cho hệ thống vận hành 
linh  hoạt  hơn,  cải  thiện  điện  áp  của  hệ  thống  vào  giờ  cao 
điểm  khi  điện  áp  bị  giảm  thấp.  Ngoài  ra  còn  có  khả  năng 
giảm  dao  động  công  suất,  sụp  đổ  điện  áp  và  loại  trừ  cộng 
hưởng dưới đồng bộ. 
 2. Xây dựng mô hình toán học TCSC
C
  Giả sử thiết bị  TCSC được nối vào gi
ữa 2 điểm 1 và r:

Mô hình TCSC khi lắp vào đường dây

21


Chức năng của TCSC 
Click icon to add table

Các chức năng chính của TCSC bao gồm:
Ø

Ø
Ø
Ø
Ø

Ø

Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.
Giảm sự biến thiên điện áp.
Tăng thêm khả năng tải của đường dây.
Tăng cường thêm độ ổn định của hệ thống.
Hạn chế việc xảy ra cộng hưởng  ở tần số thấp trong hệ thống 
điện.
Ngoài  ra  TCSC  còn  có  thêm  một  số  chức  năng  có  thể  tăng  tính 
linh hoạt trong vận hành các đường dây cao, siêu cao áp nói riêng 
và  HTĐ  nói  chung.  Tùy  theo  từng  đường  dây  hay  hệ  thống  cụ 
thể mà áp dụng các phương pháp hay cấu trúc mạch điều khiển 
cho TCSC thích hợp.
22


MÔ PHỎNG:

Click icon to add table

I. Giới thiệu đường dây truyền tải 500kV cần khảo sát:

Công suất tự nhiên: 
Công suất phản kháng điện dung của phân đoạn: 
Qđt = Ptn.λ = 928,7.0,409 = 379,84 Mvar

23


MÔ PHỎNG:
Sơ đồ mô phỏng:

24


MÔ PHỎNG:
Kết quả đườ ng dây làm việc khi dùng TCSC

25