BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THANH ĐIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ STATCOM VÀ TÍNH TOÁN ỨNG
DỤNG CHO LƯỚI IEEE – 14 NÚT TRONG VIỆC
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện – Hệ thống điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN – HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ VIỆT TIẾN

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THANH ĐIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ STATCOM VÀ TÍNH TOÁN ỨNG
DỤNG CHO LƯỚI IEEE – 14 NÚT TRONG VIỆC
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện – Hệ thống điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN – HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ VIỆT TIẾN

Hà Nội – 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ luận văn với đề tài: “Nghiên cứu thiết bị STATCOM
và tính tốn ứng dụng cho lƣới IEEE – 14 nút trong việc nâng cao ổn định điện
áp” do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Lê Việt Tiến.
Các số liệu, kết quả mô phỏng trong luận văn là trung thực. Tồn bộ nội dung
luận văn chƣa đƣợc cơng bố.
TÁC GIẢ

Nguyễn Thanh Điệp

1


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................. 5
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 9
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... 10

CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG ............................. 11
1.1. Định nghĩa chất lƣợng điện năng ....................................................................... 11
1.2. Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lƣợng điện năng ........................................... 11
1.2.1. Tần số .............................................................................................................. 11
1.2.2. Điện áp nút phụ tải .......................................................................................... 12
1.2.3. Độ không đối xứng.......................................................................................... 18
1.2.4. Độ không sin ................................................................................................... 19
1.3. Các biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng ................................................... 20
1.3.1. Nhóm các biện pháp tổ chức quản lý vận hành .............................................. 20
1.3.2. Nhóm các biện pháp kỹ thuật .......................................................................... 21
1.3.3. Điều chỉnh điện áp .......................................................................................... 22
1.3.4. Bù công suất phản kháng ................................................................................ 22
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ FACTS ........................................ 27
2.1. Định nghĩa về thiết bị FACTS ........................................................................... 27
2.2. Phân loại thiết bị FACTS ................................................................................... 27
2.3. Một số thiết bị FACTS điển hình ....................................................................... 28
2.3.1. Các thiết bị bù ngang: SVC, STATCOM. ...................................................... 28
2.3.2. Các thiết bị bù dọc........................................................................................... 30
2.3.3. Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp – song song ................................................... 34
CHƢƠNG 3 ỨNG DỤNG STATCOM VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỂ BÙ CÔNG
SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP.............................. 37
3.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 37
3.2. Tổng quan về STATCOM .................................................................................. 37
3.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của STATCOM ................................. 38
3.4. Bộ điều khiển điện tử công suất dựa trên các thiết bị bán dẫn .......................... 41
3.5. Hệ thống điều khiển của STATCOM ................................................................ 49
3.6. Các đặc tính của STATCOM ............................................................................. 50

2



3.7. Mơ hình hóa STATCOM ................................................................................... 51
CHƢƠNG 4 SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK ĐỂ MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG
ĐỘNG CỦA STATCOM VÀO HỆ THỐNG LƢỚI ĐIỆN IEEE – 14 NÚT .......... 58
4.1. Tổng quan về MATLAB/SIMULINK ............................................................... 58
4.2. Tổng quan về lƣới IEEE – 14 nút ...................................................................... 59
4.3. Mô phỏng và kết quả đáp ứng động của STATCOM trong lƣới điện 500kV
IEEE – 14 nút. ........................................................................................................... 61
4.3.1. Mơ phỏng ở chế độ bình thƣờng ..................................................................... 61
4.3.2. Mô phỏng ở chế độ ngắn mạch ....................................................................... 79
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN .............. 107
5.1. Kết luận ............................................................................................................ 107
5.2. Hƣớng nghiên cứu phát triển............................................................................ 107
5.3. Kiến nghị .......................................................................................................... 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 109

3


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
HTĐ
KĐX
IEEE
CSPK
FACTS
SVC
TCR
TSR
TSC

STATCOM
SSSC
IPFC
TCSC
TSSC
TCSR
TSSR
UPFC
TCPST
TCVL
TCVR
VSC
PWM
GTO
IGBT
PLL
DC
AC
MATLAB
SIMULINK

Chữ đầy đủ
Hệ thống điện
Không đối xứng
Institute of Electrical and Electronics Engineers
Công suất phản kháng
Flexible Alternating Current Transmission System
Static Var Compensator
Thyristor Controlled Reactor
Thyristor Switched Reactor

Thyristor Switched Capacitor
Static Synchronous Compensator
Static Synchronous Series Compensator
Interline Power Flow Controller
Thyristor Controlled Series Capacitor
Thyristor Switched Series Capacitor
Thyristor Controlled Series Reactor
Thyristor Switched Series Reactor
Unified Power Flow Controller
Thyristor-Controlled Phase Shifting Transformer
Thyristor Controlled Voltage Limiter
Thyristor Controlled Voltage Regulator
Voltage Source Converter
Pulse Width Modulation
Gate turn-off thyristor
Insulated Gate Bipolar Transistor
Phase Locked Loop
Direct Current
Alternating Current
MATrix LABoratory
Simulation Link

4


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4

Hình 1.5
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19

Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4
Hình 4.5

Miền chất lƣợng điện áp
Tiêu chuẩn chất lƣợng điện áp
Diễn biến của điện áp trong lƣới phân phối
Các bậc sóng hài
Hiệu quả của bù dọc
Cấu tạo chung của SVC
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của STATCOM
SSSC dựa trên bộ biến đổi nguồn áp và SSSC có nguồn dự trữ
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCSC
Cấu tạo của TSSC
Cấu tạo chung của TCSR và TSSR
Nguyên lý hoạt động của UPFC
Cấu tạo chung của TCPST
TVCL
TCVR loại dựa trên đầu phân áp và loại dựa trên sự đƣa thêm điện áp vào
đƣờng dây
Cấu trúc cơ bản của STATCOM
Nguyên lý hoạt động cơ bản STATCOM
Nguyên lý bù của bộ bù tích cực
Trạng thái hấp thụ CSPK của bộ bù
Trạng thái phát CSPK của bộ bù
Thiết bị bán dẫn: (a) GTO và (b) IGBT
Cấu trúc liên kết của một VSC ba pha hai cấp sử dụng IGBT
Hoạt động của PWM

Chuyển đổi nguồn điện áp (VSC) “một chân”
Sơ đồ mạch động lực nghịch lƣu PWM
Sơ đồ thay thế một pha nghịch lƣu PWM
Giản đồ vectơ nghịch lƣu PWM
Giản đồ vectơ nghịch lƣu PWM
Hoạt động của VSC
Hệ thống điều khiển của STATCOM
Đặc tính V-I của STATCOM
Đặc tính V-Q của STATCOM
Mạch tƣơng đƣơng mơ hình hóa của STATCOM
Thuật tốn STATCOM
Sơ đồ đơn tuyến HTĐ IEEE – 14 nút
Sơ đồ đơn tuyến kết nối STATCOM với HTĐ IEEE – 14 nút
Mơ hình mơ phỏng hệ thống ở chế độ bình thƣờng khi đặt STATCOM ở nút
14
Hộp thoại thiết lập tham số cho khối đo lƣờng V-I
Hộp thoại thiết lập tham số cho bộ điều khiển STATCOM

5


Hình 4.6
Hình 4.7
Hình 4.8
Hình 4.9
Hình 4.10
Hình 4.11
Hình 4.12
Hình 4.13
Hình 4.14

Hình 4.15
Hình 4.16
Hình 4.17
Hình 4.18
Hình 4.19
Hình 4.20
Hình 4.21
Hình 4.22
Hình 4.23
Hình 4.24
Hình 4.25
Hình 4.26
Hình 4.27
Hình 4.28
Hình 4.29
Hình 4.30
Hình 4.31
Hình 4.32
Hình 4.33
Hình 4.34
Hình 4.35
Hình 4.36
Hình 4.37
Hình 4.38
Hình 4.39
Hình 4.40
Hình 4.41
Hình 4.42
Hình 4.43


Hộp thoại thiết lập tham số cho khối đo lƣờng V-I phía STATCOM
Hộp thoại thiết lập tham số cho máy cắt ba pha
Hộp thoại thiết lập tham số cho khối Step
Mơ hình tín hiệu ngõ vào và ngõ ra của STATCOM
Kết quả đáp ứng tín hiệu ngõ ra của STATCOM ở chế độ bình thƣờng
Điện áp thứ cấp VaSec (pu) đƣợc tạo ra bởi bộ chuyển đổi
Điện áp sơ cấp Va (pu)
Dòng điện sơ cấp IaPrim (pu)
Công suất phản kháng Q (Mvar)
Điện áp đo lƣờng thứ tự dƣơng Vmeas (pu) tại thanh cái STATCOM
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Điện áp DC Vdc
Kết quả biến đổi của tín hiệu điều khiển cho bộ STATCOM ở chế độ bình
thƣờng
Điện áp Vmes (pu) trên hệ thống
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Dòng điện phản kháng Iq (pu)
Dịng điện phản kháng tham chiếu Iqref (pu)
Cơng suất thực P trên hệ thống
Công suất phản kháng Q trên hệ thống
Góc kích alpha
Sơ đồ đơn tuyến kết nối STATCOM với HTĐ 500 kV IEEE – 14 nút khi có
ngắn mạch
Mơ hình mơ phỏng hệ thống khi có xảy ra ngắn mạch
Hộp thoại thiết lập tham số cho sự cố ngắn mạch pha A chạm đất
Kết quả đáp ứng tín hiệu ngõ ra của STATCOM khi ngắn mạch pha A chạm
đất
Điện áp thứ cấp VaSec (pu) đƣợc tạo ra bởi bộ chuyển đổi
Điện áp sơ cấp Va (pu)
Dòng điện sơ cấp IaPrim (pu)

Công suất phản kháng Q (Mvar)
Điện áp đo lƣờng thứ tự dƣơng Vmeas (pu) tại thanh cái STATCOM
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Điện áp DC Vdc
Kết quả biến đổi của tín hiệu điều khiển cho bộ STATCOM khi ngắn mạch
pha A chạm đất
Điện áp Vmes (pu) trên hệ thống
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Dòng điện phản kháng Iq (pu)
Dòng điện phản kháng tham chiếu Iqref (pu)
Công suất thực P trên hệ thống
Công suất phản kháng Q trên hệ thống

6


Hình 4.44
Hình 4.45
Hình 4.46
Hình 4.47
Hình 4.48
Hình 4.49
Hình 4.50
Hình 4.51
Hình 4.52
Hình 4.53
Hình 4.54
Hình 4.55
Hình 4.56
Hình 4.57

Hình 4.58
Hình 4.59
Hình 4.60
Hình 4.61
Hình 4.62
Hình 4.63
Hình 4.64
Hình 4.65
Hình 4.66
Hình 4.67
Hình 4.68
Hình 4.69
Hình 4.70
Hình 4.71
Hình 4.72
Hình 4.73
Hình 4.74
Hình 4.75
Hình 4.76
Hình 4.77
Hình 4.78
Hình 4.79

Góc kích alpha
Hộp thoại thiết lập tham số cho khối tạo sự cố ngắn mạch 2 pha A, B chạm
nhau
Kết quả đáp ứng tín hiệu ngõ ra của STATCOM khi ngắn mạch 2 pha A, B
chạm nhau
Điện áp thứ cấp VaSec (pu) đƣợc tạo ra bởi bộ chuyển đổi
Điện áp sơ cấp Va (pu)

Dòng điện sơ cấp IaPrim (pu)
Công suất phản kháng Q (Mvar)
Điện áp đo lƣờng thứ tự dƣơng Vmeas (pu) tại thanh cái STATCOM
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Điện áp DC Vdc
Kết quả biến đổi của tín hiệu điều khiển cho bộ STATCOM khi ngắn mạch 2
pha A, B chạm nhau
Điện áp Vmes (pu) trên hệ thống
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Dòng điện phản kháng Iq (pu)
Dòng điện phản kháng tham chiếu Iqref (pu)
Công suất thực P trên hệ thống
Công suất phản kháng Q trên hệ thống
Góc kích alpha
Hộp thoại thiết lập tham số khối tạo sự cố ngắn mạch 2 pha A, B chạm đất
Kết quả đáp ứng tín hiệu ngõ ra của STATCOM khi ngắn mạch 2 pha A, B
chạm đất
Điện áp thứ cấp VaSec (pu) đƣợc tạo ra bởi bộ chuyển đổi
Điện áp sơ cấp Va (pu)
Dòng điện sơ cấp IaPrim (pu)
Công suất phản kháng Q (Mvar)
Điện áp đo lƣờng thứ tự dƣơng Vmeas (pu) tại thanh cái STATCOM
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Điện áp DC Vdc
Kết quả biến đổi của tín hiệu điều khiển cho bộ STATCOM khi ngắn mạch 2
pha A, B chạm đất
Điện áp Vmes (pu) trên hệ thống
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Dòng điện phản kháng Iq (pu)
Dịng điện phản kháng tham chiếu Iqref (pu)

Cơng suất thực P trên hệ thống
Công suất phản kháng Q trên hệ thống
Góc kích alpha
Hộp thoại thiết lập tham số cho khối tạo sự cố 3 pha A, B, C

7


Hình 4.80
Hình 4.81
Hình 4.82
Hình 4.83
Hình 4.84
Hình 4.85
Hình 4.86
Hình 4.87
Hình 4.88
Hình 4.89
Hình 4.90
Hình 4.91
Hình 4.92
Hình 4.93
Hình 4.94
Hình 4.95

Kết quả đáp ứng tín hiệu ngõ ra của STATCOM khi ngắn mạch 3 pha A, B,
C chạm nhau
Điện áp thứ cấp VaSec (pu) đƣợc tạo ra bởi bộ chuyển đổi
Điện áp sơ cấp Va (pu)
Dịng điện sơ cấp IaPrim (pu)

Cơng suất phản kháng Q (Mvar)
Điện áp đo lƣờng thứ tự dƣơng Vmeas (pu) tại thanh cái STATCOM
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Điện áp DC Vdc
Kết quả biến đổi của tín hiệu điều khiển cho bộ STATCOM khi ngắn mạch 3
pha A, B, C chạm nhau
Điện áp Vmes (pu) trên hệ thống
Điện áp tham chiếu Vref (pu)
Dòng điện phản kháng Iq (pu)
Dòng điện phản kháng tham chiếu Iqref (pu)
Công suất thực P trên hệ thống
Cơng suất phản kháng Q trên hệ thống
Góc kích alpha

8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1
Bảng 4.2
Bảng 4.3
Bảng 4.4
Bảng 4.5
Bảng 4.6
Bảng 4.7
Bảng 4.8
Bảng 4.9
Bảng 4.10
Bảng 4.11
Bảng 4.12

Bảng 4.13
Bảng 4.14
Bảng 4.15
Bảng 4.16

Dữ liệu Nút của lƣới IEEE – 14 nút
Dữ liệu đƣờng dây của lƣới IEEE – 14 nút
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 1
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 2
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 3
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 4
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 5
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 6
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 7
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 8
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 9
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 10
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 11
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 12
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 13
Kết quả điện áp hệ thống trƣớc và sau khi đặt STATCOM ở nút 14

9


LỜI NÓI ĐẦU
Thực tế hiện nay, HTĐ chúng ta đang sử dụng là HTĐ xoay chiều. Đây là HTĐ
phức tạp bao gồm các máy phát đồng bộ, đƣờng dây truyền tải, MBA, các thiết bị bù
và các phụ tải, … đƣợc chia thành ba khâu chính: Sản xuất, truyền tải và phân phối.
Ở nƣớc ta, trong điều kiện nhu cầu phụ tải tăng với tốc độ cao. HTĐ truyền tải ngày

càng có quy mơ lớn với kết cấu phức tạp hơn, đối mặt với các chế độ vận hành đầy
tải và gần giới hạn ổn định dẫn đến giảm mức độ an toàn, tin cậy và độ dự trữ ổn
định điện áp thấp. Hiện tƣợng mất ổn định điện áp sẽ xuất hiện khi có xảy ra sự cố
ngắn mạch đƣờng dây truyền tải, sự cố mất một vài tổ máy phát, ...
Để nâng cao chất lƣợng điện áp và ổn định điện áp cho HTĐ Việt Nam đã có rất
nhiều cơng trình nghiên cứu về ứng dụng các thiết bị bù CSPK. Tuy nhiên các thiết
bị bù đó chƣa đáp ứng đủ những yêu cầu về phản ứng nhanh nhạy khi hệ thống có sự
thay đổi đột ngột về nhu cầu CSPK. Các thiết bị truyền tải điện xoay chiều linh hoạt
FACTS ra đời vào cuối thập niên 1980 đã đáp ứng đƣợc yêu cầu về độ phản ứng
nhanh nhạy cũng nhƣ dung lƣợng bù tối ƣu cho HTĐ trong mọi chế độ làm việc.
Các thiết bị bù thƣờng dùng là: thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor (SVC), thiết
bị bù đồng bộ tĩnh (STATCOM), thiết bị bù dọc điều khiển bằng thyristor (TCSC,
UPFC), ... Các thiết bị này cho phép chúng ta vận hành HTĐ một cách linh hoạt,
hiệu quả cả trong chế độ bình thƣờng hay sự cố nhờ khả năng điều chỉnh nhanh
CSPK và các thơng số khác (trở kháng, góc pha) của chúng.
Luận văn này nghiên cứu những vấn đề trên cùng với việc nghiên cứu và ứng
dụng thiết bị STATCOM vào HTĐ để nâng cao ổn định và chất lƣợng điện áp. Vì
vậy đề tài: “Nghiên cứu thiết bị STATCOM và tính tốn ứng dụng cho lƣới
IEEE – 14 nút trong việc nâng cao ổn định điện áp” là hết sức cần thiết, áp dụng
vào vận hành hệ thống truyền tải điện Việt Nam nhằm nâng cao ổn định điện áp và
nâng cao khả năng truyền tải cho HTĐ. Luận văn sử dụng MATLAB/SIMULINK
để mơ phỏng, tìm vị trí tối ƣu của STATCOM và thảo luận về kết quả so sánh trƣớc
và sau khi đặt STATCOM trong mạng hệ thống lƣới điện IEEE – 14 nút.
Để hồn thành luận văn này, tơi chân thành biết ơn sự giúp đỡ của các thầy, cô
trong bộ môn Hệ thống điện – Viện Điện – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc
biệt là sự tận tình hƣớng dẫn của TS. Lê Việt Tiến.
Do thời gian có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót và hạn chế. Tơi
rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy, cô và đồng nghiệp để hƣớng nghiên cứu
sau này đƣợc tốt hơn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!


10


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG
1.1. Định nghĩa chất lƣợng điện năng
Có nhiều cách hiểu, cũng nhƣ cách định nghĩa khác nhau về chất lƣợng điện năng
tùy thuộc vào quan điểm của ngƣời đánh giá.
Ở trong luận văn này, chất lƣợng điện năng đƣợc hiểu là những vấn đề liên quan
đến sự biến động của tần số hoặc điện áp mà có thể dẫn đến việc hoạt động kém hiệu
quả hoặc hƣ hỏng thiết bị của khách hàng hoặc của đơn vị cung ứng điện.
1.2. Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lƣợng điện năng
1.2.1. Tần số
1.2.1.1. Độ lệch tần số:
Là hiệu số giữa giá trị tần số thực tế và tấn số định mức (f – fn) gọi là độ lệch tần
số. Độ lệch tần số có thể biểu thị dƣới dạng độ lệch tƣơng đối:
f (%) 

f  fn
.100 (%)
fn

(1.1)

Chất lƣợng điện đảm bảo khi độ lệch tần số nằm trong giới hạn cho phép:
f min  f  f max có nghĩa là tần số phải luôn nằm trong giới hạn: f min  f  f max
Tần số định mức trong HTĐ quốc gia là 50Hz. Trong điều kiện bình thƣờng, tần
số HTĐ đƣợc dao động trong phạm vi ±0,2Hz so với tần số định mức. Trƣờng hợp
hệ thống chƣa ổn định, tần số HTĐ đƣợc dao động trong phạm vi ±0,5Hz so với tần

số định mức.
1.2.1.2. Độ dao động tần số
Trong trƣờng hợp tần số thay đổi nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%/s, sự biến đổi
đó gọi là dao động tần số. Một trong những nguyên nhân gây ra dao động tần số là
sự thay đổi đột ngột các tham số của HTĐ nhƣ khi xảy ra ngắn mạch, quá trình đóng
cắt tải.
1.2.1.3. Ảnh hƣởng của sự thay đổi tần số:
Khi có sự thay đổi tần số có thể gây ra một số hậu quả xấu ảnh hƣởng đến sự làm
việc của các thiết bị điện và HTĐ.

11


a) Với thiết bị điện
Các thiết bị đƣợc thiết kế và tối ƣu ở tần số định mức, biến đổi tần số dẫn đến
giảm năng suất làm việc của thiết bị.
b) Đối với hệ thống điện
Biến đổi tần số ảnh hƣởng đến hoạt động bình thƣờng của các thiết bị tự dùng
trong các nhà máy điện, có nghĩa là ảnh hƣởng đến chính độ tin cậy cung cấp điện.
Tần số giảm có thể dẫn đến ngừng một số bơm tuần hồn trong nhà máy điện, tần số
giảm nhiều có thể dẫn đến ngừng tổ máy.
Thiết bị đƣợc tối ƣu hóa ở tần số 50Hz, đặc biệt là các thiết bị có cuộn dây từ hóa
nhƣ MBA.
Làm thay đổi trào lƣu công suất của hệ thống, tần số giảm thƣờng dẫn đến tăng
tiêu thụ CSPK, đồng nghĩa với thay đổi trào lƣu công suất tác dụng và tăng tổn thất
trên các đƣờng dây truyền tải.
Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm là từ (45÷46)Hz, ở tần số này năng suất của
các thiết bị điện giảm, hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hƣởng làm cho các
máy phát, động cơ bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng.
Ngồi ra sự biến đổi của tần số còn phá hoại sự phân bố công suất, kinh tế trong

HTĐ.
1.2.2. Điện áp nút phụ tải
1.2.2.1. Dao động điện áp
Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian
tƣơng đối ngắn. Đƣợc tính theo cơng thức:
U 

U max  U min
.100  % 
Un

(1.2)

Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không quá 1%/s. Phụ tải chịu ảnh hƣởng của
dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần số xuất hiện các
dao động đó. Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp là do các thiết bị có
cosφ thấp và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng
và CSPK nhƣ: các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn, …
Dao động điện áp đƣợc đặc trƣng bởi hai thông số là biên độ và tần số dao động.
Trong đó, biên độ dao động điện áp có thể xác định theo biểu thức:

12


vk 

kQ
1  kQ

.100  % 


(1.3)

Ở đây:
kQ 

Q
- Tỷ lệ CSPK so với công suất định mức của MBA;
S BA

Q - Lƣợng phụ tải phản kháng thay đổi đột biến, MVAr;
SBA - Công suất định mức của MBA cấp cho điểm tải, MVA.
Khi cần đánh giá sơ bộ dao động điện áp khi thiết kế cấp điện, ta có thể tính tốn
gần đúng nhƣ sau:
U 

Q
.100  % 
SN

(1.4)

Dao động điện áp khi lò điện hồ quang làm việc:
U 

SB
.100  % 
SN

(1.5)


Trong đó:
ΔQ - Lƣợng CSPK biến đổi của phụ tải;
SB - Cơng suất của MBA lị điện hồ quang;
SN - Cơng suất ngắn mạch tại điểm có phụ tải làm việc.
Độ dao động điện áp đƣợc hạn chế trong miền cho phép, theo TCVN quy định
dao động điện áp trên cực các thiết bị chiếu sáng nhƣ sau:
U cp  1 

6
t
 1   %
n
10

(1.6)

Trong đó:
n - là số dao động trong một giờ;
∆t - Thời gian trung bình giữa hai dao động (phút).
Nếu trong một giờ có một dao động thì biên độ đƣợc phép là 7%. Đối với các
thiết bị có sự biến đổi đột ngột công suất trong vận hành chỉ cho phép ∆U đến 1,5%.

13


Cịn đối với các phụ tải khác khơng đƣợc chuẩn hóa, nhƣng nếu ∆U lớn hơn 15% thì
sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ và các thiết bị điều khiển.
1.2.2.2. Độ lệch điện áp
1. Độ lệch điện áp tại phụ tải

Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện so với điện
áp định mức Un của mạng điện và đƣợc tính theo cơng thức:
v

U Un
.100  % 
Un

(1.7)

Độ lệch điện áp v phải thỏa mãn điều điện: v  v  v trong đó: v-, v+ là giới hạn
dƣới và giới hạn trên của độ lệch điện áp.
Độ lệch điện áp đƣợc tiêu chuẩn hóa theo mỗi nƣớc. Ở Việt Nam quy định:
- Trong chế độ vận hành bình thƣờng điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu
nối đƣợc phép lệch so với điện áp danh định nhƣ sau:
+ Tại điểm đâu nối với khách hàng sử dụng điện là ±5%;
+ Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%;
- Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong q trình khơi phục vận hành ổn định
sau sự cố, cho phép độ lệch điện áp tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện bị
ảnh hƣởng trực tiếp bởi sự cố trong khoảng +5% và -10% so với điện áp danh định.
- Trong chế độ sự cố nghiêm trọng HTĐ truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho
phép độ lệch điện áp trong khoảng ±10% so với điện áp danh định.
- Độ lệch cho chiếu sáng công nghiệp và công sở, đèn pha trong giới hạn:
2,5%  vcp  5%

-

Độ lệch cho động cơ: 10%  vcp  10%

-


Các phụ tải còn lại: 5%  vcp  5%

Với sự cố xảy ra trên đƣờng dây truyền tải mặc dù không gây ra mất điện cho
khách hàng do đã đƣợc bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ nhƣ rơle, máy cắt, ... Tuy
nhiên hiện tƣợng sụt áp vẫn xảy ra. Do đó phải đảm bảo không đƣợc tăng quá 110%
điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến khi sự cố bị loại trừ, ... Ngoài ra bên
cung cấp và khách hàng cũng có thể thỏa thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có
thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị đƣợc ban hành.

14


2. Độ lệch điện áp trong lƣới hạ áp
Lƣới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện. Trong lƣới
phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể đƣợc nối với nó cả về không gian và thời
gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào). Vì vậy trong toàn bộ lƣới phân phối
hạ áp điện áp phải thỏa mãn tiêu chuẩn v  v  v
Ta thấy rằng có hai vị trí và hai thời điểm mà ở đó chất lƣợng điện áp đáp ứng
u cầu thì tất cả các vị trí cịn lại và trong mọi thời gian sẽ đạt yêu cầu về độ lệch
điện áp. Đó là các điểm đầu lƣới (điểm B) và điểm cuối lƣới (điểm A), trong hai chế
độ max và chế độ min của phụ tải.

Hình 1.1 – Miền chất lƣợng điện áp; Hình 1.2 – Tiêu chuẩn chất lƣợng điện áp
Phối hợp các yêu cầu trên ta lập đƣợc các tiêu chuẩn sau, trong đó quy ƣớc số 1
chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min.
v 
 
v
 

v
v 


 v A1  v 
 vA2  v 

(1.8.1)

 vB1  v 
 vB 2  v 

Từ đồ thị ta nhận thấy độ lệch điện áp trên lƣới phải nằm trong vùng gạch chéo,
Hình 1.1, gọi là miền chất lƣợng điện áp.
Nếu sử dụng tiêu chuẩn (1.8.1) thì ta phải đo điện áp tại hai điểm A, B trong cả
chế độ phụ tải max và min.Trong đó điểm A rất khó xác định, mặt khác nhiều khi
chỉ cần đánh giá kỹ thuật lƣới phân phối trung áp.
Giả thiết tổn thất điện áp trên lƣới hạ áp đƣợc cho trƣớc, ta chỉ đánh giá tổn thất
điện áp trên lƣới trung áp. Vì vậy ta có thể quy đổi về đánh giá chất lƣợng điện áp
chỉ ở điểm B là điểm đầu của lƣới phân phối hạ áp cũng là thanh cái hạ áp của trạm
phân phối.
15


Ta có:
vA1  vB1  U H 1

vA2  vB 2  U H 2

(1.8.2)


Thay vào (1.8.1) ta đƣợc:
v    H 1  vB1  v    H 1
 

 v   H 2  vB 2  v   H 2
 

v  vB1  v
v   v  v 

B2

Nếu hai bất phƣơng trình đầu thỏa mãn vế trái thì hai bất phƣơng trình sau cũng
thỏa mãn vế trái, và nếu hai bất phƣơng trình sau thỏa mãn vế phải thì hai bất
phƣơng trình đầu cũng thỏa mãn vế phải hệ trên tƣơng đƣơng với:



v   H 1  vB1  v
 


 v   H 2  vB 2  v

(1.8.3)

Ta có thể vẽ đƣợc đồ thị biểu diễn theo tiêu chuẩn (1.8.3) trên Hình 1.2 ứng với
hai chế độ công suất max và min của phụ tải.
Tiêu chuẩn này đƣợc áp dụng nhƣ sau:

Khi cho U H trên lƣới hạ áp ở hai chế độ max và min, ta lập đồ thị đánh giá chất
lƣợng điện nhƣ Hình 1.2. Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm phân phối trong chế
độ max và min, tính đƣợc vB1, vB2. Đặt hai điểm này vào đồ thị rồi nối bằng một
đƣờng thẳng. Nếu đƣờng này nằm trọn trong miền chất lƣợng (đƣờng 3) thì độ lệch
điện áp trên lƣới đạt u cầu, nếu nó có phần nằm ngồi miền chất lƣợng (đƣờng 1,
2) thì độ lệch điện áp trên lƣới khơng đạt u cầu và địi hỏi chúng ta cần có các biện
pháp để điều chỉnh điện áp phù hợp đảm bảo cho độ lệch nằm trong miền giới hạn.
1.2.2.3. Diễn biến của điện áp trong lƣới phân phối
Phân tích lƣới phân phối với cấu trúc nhƣ hình 1.3.
Ở chế độ max, nhờ bộ điều áp dƣới tải ở trạm TG, điện áp đầu nguồn đạt độ lệch
E1. Khi truyền tải trên đƣờng dây trung áp, điện áp sụt giảm một lƣợng là ΔUTA làm
điện áp thanh cái đầu vào MBA phân phối giảm xuống (đƣờng 1), nhƣng nhờ có đầu
phân áp cố định ở MBA phân phối nên điện áp tăng lên thêm Ep. Ở đầu ra của MBA
16


phân phối điện áp lại tụt giảm xuống do tổn thất điện áp trong MBA phân phối
ΔUB1. Đến điểm A cuối lƣới phân phối hạ áp điện áp xuống thấp hơn nữa do tổn thất
trong lƣới hạ áp ΔUH1.
Ở chế độ min cũng tƣơng tự (đƣờng 2). Độ tăng điện áp Ep do đặt đầu phân áp cố
định giữ nguyên giá trị cho chế độ min.
Nếu đƣờng điện áp nằm trọn trong miền chất lƣợng điện áp (miền gạch chéo) thì
chất lƣợng điện áp đạt yêu cầu, ngƣợc lại là khơng đạt, khi đó cần phải có các biện
pháp điều chỉnh.

Hình 1.3 – Diễn biến của điện áp trong lƣới phân phối
Từ sơ đồ trên ta lập đƣợc biểu thức tính tốn:
vB1  E1  U TA1  EP  U B1
v  E  U  E  U
 B2

2
TA 2
P
B2

v

U


U
B1
H1
 A1
vA2  U B 2  U H 2

(1.8.4)1

1.2.2.4. Ảnh hƣởng của điện áp đến sự làm việc của phụ tải
Sự biến đổi điện áp dẫn đến hậu quả:
- Chất lƣợng điện năng ở các thiết bị dùng điện không đạt yêu cầu
- Ảnh hƣởng đến công tác của HTĐ:
+ Điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị HTĐ.
+ Điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh của hệ thống tải điện, giảm khả năng ổn
định động và ổn định tổng quát và nếu thấp quá có thể gây mất ổn định phụ tải.

1

Trần Bách (2007), Lƣới điện và hệ thống điện tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 251 (Diễn
biến điện áp trong lƣới điện).


17


1.2.3. Độ không đối xứng
1.2.3.1. Nguyên nhân
Trong mạng điện ba pha, ngồi các thiết bị điện ba pha cịn có rất nhiều các thiết
bị điện 1 pha. Mặc dù nguồn điện là 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng và các phụ tải 1
pha đƣợc phân phối đều trên các pha khi thiết kế và lắp đặt, … Tuy nhiên các phụ tải
1 pha này lại luôn biến đổi và hồn tồn mang tính ngẫu nhiên. Vì vậy, trong q
trình vận hành chắc chắn khơng thể tránh đƣợc tình trạng làm việc không đối xứng.
Sự xuất hiện không đối xứng trong HTĐ do nhiều nguyên nhân khác nhau nhƣ:
- Do phụ tải: phụ tải một pha là phụ tải khơng đối xứng điển hình nhất nhƣ lị
điện, máy hàn, các thiết bị chiếu sáng và các phụ tải sinh hoạt, … Các lị hồ quang
ba pha nói chung là phụ tải ba pha khơng đối xứng vì hồ quang trong ba pha thƣờng
không đồng đều. Sự phân chia phụ tải một pha không đồng đều cho các pha cũng là
nguyên nhân gây mất đối xứng.
- Do bản thân các phần tử ba pha đƣợc hồn thành khơng đối xứng hoàn toàn
nhƣ đƣờng dây tải điện ba pha đặt đồng phẳng hay trên đỉnh của các tam giác đều
mà không hoán vị.
- Do áp dụng một số trƣờng hợp đặc biệt nhƣ các đƣờng dây “2 pha - đất”, chế
độ khơng tồn pha, tức là chế độ đƣờng dây 3 pha chỉ truyền tải điện trên 1 hoặc 2
pha.
- Do sự cố ngắn mạch không đối xứng, đứt dây, … Trong các tình trạng làm
việc này hiện tƣợng điện áp và dịng điện trên các pha có trị số khác nhau và góc
giữa 2 vectơ cạnh nhau khác 120°.
Nhƣ vậy ta có thể thấy độ khơng đối xứng của lƣới điện xuất hiện khi có thành
phần thứ thự nghịch trong nó. Đặc biệt là sự xuất hiện của điện áp thứ thự nghịch.
Độ không đối xứng đƣợc ký hiệu là K2 và tính nhƣ sau:
U A  a 2U B  aU C

U2
K2 
.100 
.100  % 
3U n
3U n

Với:
U2 – Điện áp thứ tự nghịch ở tần số cơ bản;
K2 ≤ 1% thì đƣợc xem là đối xứng.

18


1.2.3.2. Ảnh hƣởng của không đối xứng lƣới điện
Trong khi lƣới điện bị mất đối xứng sẽ xuất hiện dòng thứ tự nghịch và thứ tự
không. Do điện trở thứ tự nghịch nhỏ hơn điện trở thứ tự thuận từ (5÷7) lần. Nên với
một giá trị nhỏ của điện áp U2 cũng có thể làm cho dịng điện thứ tự nghịch lớn gây
nên đốt nóng thiết bị điện, đồng thời nó gây nên tổn thất thứ tự nghịch và thứ tự
khơng.
1.2.4. Độ khơng sin
Điện áp và dịng điện ba pha thay đổi theo chu kỳ hình sin với tần số cơ bản
50Hz. Nhƣng trong thực tế ta không bao giờ nhận đƣợc đƣờng cong hình sin trọn
vẹn vì hầu hết các phần tử của HTĐ có đặc tính Vơn-Ampe là phi tuyến. Điều đó
dẫn đến sự xuất hiện của các tần số khác nhau làm cho điện áp và dòng điện khơng
sin đó là các sóng hài. Vậy sóng hài là gì?
1.2.4.1. Sóng hài

Hình 1.4 – Các bậc sóng hài
Ta biết rằng theo lý thuyết các nguồn tác động (là những tín hiệu đƣợc đƣa đến

mạch) tồn tại trên lƣới điện là các hàm điều hòa. Thực tế các nguồn tác động này
trong HTĐ không phải lúc nào cũng là hàm điều hịa, mà nó có thể có hình dạng bất
kỳ, bao gồm nhiều thành phần tần số trong đó có các thành phần tần số nào đó (họa
tần) khác với thành phần tần số cơ bản mà ta mong muốn sẽ ảnh hƣởng nhất định
cho sự hoạt động của mạch và các phần tử trong HTĐ. Khi đó các đáp ứng trong
mạch cũng sẽ là các quá trình nhiều tần số.
1.2.4.2. Các nguồn tạo sóng hài
Trong những năm gần đây, các thiết bị điện tử (nhƣ bộ điều chỉnh tốc độ động cơ,
các bộ chỉnh lƣu điều khiển, máy vi tính, ...) đã gây ra nhiều vấn đề liên quan đến
sóng họa tần trong HTĐ. Đối với hệ thống truyền tải điện thì ảnh hƣởng chủ yếu do
cảm kháng từ hóa phi tuyến của máy biến áp, thiết bị hồ quang nhƣ: các lò điện hồ

19


quang, các máy hàn, các cuộn kháng điện trong các thiết bị hoạt động dựa trên cơ sở
cảm ứng điện từ. Đối với điều kiện vận hành không cân bằng giữa các pha nhƣ điện
áp hệ thống không cân bằng, tổng trở hệ thống hay tải không cân bằng mỗi thành
phần sóng hài có thể xảy ra trong ba thành phần (thuận, nghịch, khơng). Ngồi ra
các tụ bù trong lƣới điện thƣờng kết hợp với cảm kháng lƣới tạo ra mạch cộng
hƣởng làm khuếch đại các dịng hài có tần số lân cận tần số cộng hƣởng tồn tại trong
lƣới.
1.2.4.3. Ảnh hƣởng của sóng hài
Dịng điều hịa từ các nguồn phát sóng hài đƣợc đƣa ngƣợc trở lại hệ thống cung
cấp. Do đó sóng hài ảnh hƣởng đến tất cả các thiết bị trong HTĐ, sự tồn tại của
chúng làm giảm chất lƣợng điện năng, gây ra tổn thất điện năng trên các phần tử của
hệ thống. Do đặc tính phi tuyến của các thiết bị tạo sóng hài làm biến dạng đƣờng đồ
thị điện áp, khiến nó khơng cịn hình sin nữa và biến thành sóng hài bậc cao. Các
sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện, tăng nhanh q trình
già hố của vật liệu cách điện, gây ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng làm việc của các

bộ biến đổi van (đổi chiều khơng hồn tồn) làm cho các thiết bị đo lƣờng, bảo vệ,
điều khiển trong các hệ thông cung cấp điện tác động khơng chính xác, đồng thời
làm giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện.
1.3. Các biện pháp nâng cao chất lƣợng điện năng
1.3.1. Nhóm các biện pháp tổ chức quản lý vận hành
Các biện pháp tổ chức quản lý vận hành khơng địi hỏi chi phí lớn. Nhƣng yêu
cầu ngƣời thực hiện phải hiểu rõ về sơ đồ và tình trạng làm việc của lƣới điện vận
hành. Nhóm này bao gồm các biện pháp chính sau:
1. Phân bố phụ tải hợp lý
Việc phân bố phụ tải hợp lý sẽ làm san bằng đồ thị phụ tải, giảm sự chênh lệch
phụ tải và hao tổn điện áp tại hai thời điểm phụ tải cực đại và cực tiểu, dẫn đến giảm
chênh lệch về độ lệch điện áp tại hai thời điểm này. Nhƣ vậy sẽ làm giảm khoảng
giới hạn của độ lệch điện áp và nâng cao hiệu suất sử dụng của lƣới điện.
2. Chọn sơ đồ cấp điện hợp lý
Sơ đồ cung cấp điện hợp lý nhằm giảm tối đa các thông số R, X trong lƣới điện,
làm giảm tối đa hao tổn điện áp dẫn đến giảm độ lệch điện áp tại các nút của lƣới
điện.
Hoàn thiện cấu trúc lƣới để vận hành với tổn thất nhỏ nhất. Vấn đề này đòi hỏi
vốn đầu tƣ, tuy nhiên phụ thuộc vào địa hình và mật độ phụ tải của lƣới. Nói chung
20


đây là giải pháp khó đạt hiệu quả cao đối với những tuyến dây hiện hữu, chỉ thực
hiện có hiệu quả với những tuyến dây mới, đang trong giai đoạn đầu tƣ.
3. Chọn điện áp ở đầu vào thụ điện thích hợp
Thơng thƣờng MBA và đƣờng dây đƣợc tính tốn lựa chọn theo chế độ tải cực
đại và cực tiểu. Nhƣng phụ tải thực tế trong quá trình vận hành tại phần lớn thời gian
lại khác chế độ tính tốn. Do đó việc chọn điện áp đầu vào của các thụ điện thích
hợp sẽ làm giảm sự sai khác độ lệch điện áp đầu vào của các thụ điện này.
4. Điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý

Việc điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý sẽ kết hợp đƣợc
phụ tải phản kháng giữa các hộ dùng điện. Do đó làm giảm hao tổn công suất và hao
tổn điện áp của lƣới điện tại các thời điểm khác nhau.
5. Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý
Đối với lƣới điện có dây trung tính, nếu chọn dây trung tính quá nhỏ sẽ làm tăng
hao tổn điện áp trên dây trung tính dẫn đến mất đối xứng của lƣới điện.
6. Phân bố đều phụ tải giữa các pha
Phân bố thời gian làm việc và đƣa vào thiết bị vận hành trong các thời gian hợp
lý, tránh hiện tƣợng quá tải cục bộ vào giờ cao điểm. Vấn đề này chỉ thực hiện ở cấp
vĩ mơ, có sự tham gia của nhiều bộ ngành và nhà nƣớc.
Tăng cƣờng sử dụng các thiết bị ba pha. Biện pháp này làm giảm sự mất đối xứng
trong lƣới điện.
7. Không vận hành thiết bị non tải
Các thiết bị vận hành non tải làm cho hệ số công suất thấp, tăng cƣờng CSPK làm
tăng hao tổn dẫn đến tăng độ lệch điện áp.
8. Với lƣới điện có nhiều phụ tải một pha nên chọn MBA có tổ nối dây saoziczăc để giảm tổn hao phụ do dịng thứ tƣ khơng gây ra.
1.3.2. Nhóm các biện pháp kỹ thuật
Nhóm này đƣợc thực hiện khi các biện pháp tổ chức vận hành đƣợc áp dụng mà
vẫn không mang lại kết quả nhƣ mong muốn, nhóm này bao gồm các giải pháp:
1. Điều chỉnh điện áp, bù CSPK trong lƣới phân phối;
2. Đối xứng hóa lƣới điện;
3. Hạn chế sóng hài trong lƣới hạ áp;
21


4. Nâng cao điện áp vận hành lƣới phân phối và đƣa về điện áp quy chuẩn,
chuyển điện áp 6, 10, 15 kV lên vận hành ở cấp điện áp 22 kV;
Việc thực hiện giải pháp này tƣơng đối hiệu quả nhƣng đòi hỏi vốn đầu tƣ lớn mà
thời gian thực hiện dài.
Giải pháp kỹ thuật chính nâng cao chất lƣợng điện cần tập trung nghiên cứu trong

phạm vi đề tài này là phƣơng pháp điều chỉnh điện áp, bù CSPK nhằm cải thiện điện
áp tại các nút của hệ thống lƣới phân phối.
1.3.3. Điều chỉnh điện áp
Để duy trì điện áp trên cực của thiết bị trong miền giới hạn hay nằm trong phạm
vi cho phép chúng ta phải áp dụng các biện pháp điều chỉnh điện áp ít nhất có thể bù
đƣợc các tổn thất điện áp do các phần tử trong các hệ thống cung cấp điện gây ra và
trong nhiều trƣờng hợp chúng ta phải phối hợp nhiều biện pháp điều chỉnh điện áp
với nhau vì có phƣơng pháp điều chỉnh này có thể cải thiện đƣợc thông số này
nhƣng lại gây ảnh hƣởng không tốt đến các thông số khác.
Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phƣơng pháp sau đây:
1. Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến áp giảm
áp bằng cách đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dƣới tải.
2. Điều chỉnh điện áp trên đƣờng dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và
máy biến áp bổ trợ.
3. Sử dụng các thiết bị bù công suất phản kháng.
Trong các phƣơng pháp trên chúng ta thấy rằng việc điều chỉnh điện áp đầu ra của
máy biến áp hay sử dụng các máy biến áp bổ trợ là phƣơng pháp truyền thống đƣợc
sử dụng từ lâu. Tuy nhiên nó chỉ có hiệu quả điều chỉnh ở một mức độ nào đó, nghĩa
là phạm vi điều chỉnh hẹp, trong nhiều trƣờng hợp nó khơng đáp ứng đƣợc u cầu
cần thay đổi của lƣới điện để điều chỉnh giữ ổn định điện áp lƣới. Trong khi đó
phƣơng pháp điều chỉnh điện áp bằng cách bù cơng suất phản kháng có thể điều
chỉnh rộng và linh hoạt hơn, vì thế nó đang đƣợc tập trung nghiên cứu để áp dụng
những công nghệ bù CSPK mới vào trong lƣới điện.
1.3.4. Bù công suất phản kháng
1. Quan hệ giữa công suất phản kháng và điện áp
“Nhu cầu CSPK thay đổi gây ra sự biến đổi điện áp”2. Trong lƣới điện trung áp,
hạ áp thì R khá lớn, dịng cơng suất tác dụng cũng ảnh hƣởng đến điện áp. Nhƣng
2

Trần Bách (2007), Lƣới điện và hệ thống điện tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 237 (Quan

hệ công suất phản kháng – điện áp).

22


khơng thể dùng cách điều chỉnh dịng cơng suất tác dụng để điều chỉnh điện áp
đƣợc, vì cơng suất tác dụng là yêu cầu của phụ tải để sinh ra năng lƣợng, chỉ có thể
đƣợc cung cấp từ các nhà máy điện. Cịn cơng suất phản kháng khơng sinh cơng, nó
chỉ là dịng cơng suất gây từ trƣờng dao động trên lƣới điện, rất cần thiết nhƣng có
thể cấp tại chỗ cho phụ tải. Do đó trong các lƣới điện này vẫn phải điều chỉnh điện
áp bằng cách điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng. Khi điện áp một điểm nào
đó của hệ thống điện nằm trong phạm vi cho phép thì có nghĩa là cơng suất phản
kháng của nguồn đủ đáp ứng yêu cầu của phụ tải tại điểm đó. Nếu điện áp cao thì
thừa cơng suất phản kháng, cịn khi điện áp thấp thì là thiếu cơng suất phản kháng.
Công suất phản kháng thƣờng thiếu trong chế độ phụ tải max cần phải có thêm
nguồn, cịn trong chế độ phụ tải min lại có nguy cơ thừa do điện dung của đƣờng
dây và cáp gây ra, cần phải có thiết bị tiêu thụ. Cân bằng cơng suất phản kháng vừa
có tính chất hệ thống vừa có tính chất địa phƣơng. Do đó điều chỉnh cân bằng cơng
suất phản kháng phải thực hiện cả ở cấp hệ thống lẫn cấp địa phƣơng. Ở cấp hệ
thống điều chỉnh điện áp ở mức trung bình của hệ thống, cịn ở cấp địa phƣơng điều
chỉnh nhằm đạt đƣợc yêu cầu điện áp cụ thể của địa phƣơng. Cân bằng công suất
phản kháng đƣợc thực hiện bằng hai cách:
- Điều chỉnh CSPK của các nguồn CSPK nhƣ nhà máy điện, máy bù đồng bộ,
các bộ tụ bù.
- Điều chỉnh dòng CSPK hay phân bố lại CSPK trên mạng điện bằng cách điều
chỉnh đầu phân áp ở các MBA, điều chỉnh thực hiện bù dọc, ...
Khi tính tốn điều chỉnh điện áp chỉ cần xét hai chế độ đặc trƣng của phụ tải, đó
là chế độ phụ tải cơng suất cực đại (max) và chế độ công suất phụ tải cực tiểu (min).
Nếu đảm bảo chất lƣợng điện áp ở hai chế độ này thì sẽ đảm bảo điện áp ở các chế
độ cịn lại. Khi tính tốn điều chỉnh điện áp cũng không cần phải xét đến mọi điểm

trong mạng điện hạ áp, chỉ cần xét đến một số điểm, bảo đảm chất lƣợng điện áp ở
các điểm đó thì các điểm cịn lại cũng đƣợc bảo đảm, đó là những điểm kiểm tra.
Những điểm kiểm tra đƣợc chọn là những điểm gần nguồn nhất và xa nguồn nhất.
Trong vận hành phải thƣờng xuyên theo dõi điện áp ở các điểm kiểm tra, đƣa ra các
biện pháp điều chỉnh điện áp thích hợp để đảm bảo chất lƣợng điện áp. Khi phụ tải
luôn thay đổi theo thời gian, cần phải kịp thời đề ra và thực hiện các biện pháp sao
cho chất lƣợng điện áp luôn đạt tiêu chuẩn quy định.
2. Nguyên tắc bù cơng suất phản kháng
Cần xác định vị trí đặt bù, điều chỉnh tụ bù tại mỗi vị trí sao cho điện áp tại mọi
nút của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép trong mọi chế độ vận hành bình
thƣờng và sự cố và đảm bảo các tiêu chí sau:

23