Kháng bù ngang là gì

Trang web này phụ thuộc vào doanh thu từ số lần hiển thị quảng cáo để tồn tại. Vui lòng tắt trình chặn quảng cáo của bạn hoặc tạm dừng tính năng chặn quảng cáo cho trang web này.

TÌM HIỂU KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN.I. CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN1. Công suất phản kháng.Công suất phản kháng là năng lượng điện do các thành phần cảmkháng và dung kháng trong mạch điện sinh ra và tiêu thụ. Công suất phảnkháng được các cuộn dây tiêu thụ trong việc từ hóa, cảm ứng và chống lạidao động điện. Nó là công suất chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượngtrong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm khángvà dung kháng. Công suất phản kháng không trực tiếp chuyển hóa nănglượng điện thành công song nhờ chính công suất phản kháng trong việc từhóa mà năng lượng điện xoay chiều chuyển thành công suất tác dụng khi điqua các cuộn dây. Ngoài ra công suất phản kháng là thành phần làm nóng cácmạch 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. Trong thực tếcông suất phản kháng được tiêu thụ ở động cơ không đồng bộ, máy biến áp,trên đường dây điện và mọi nơi có từ trường và nó được sinh ra từ nguồnđiện của các máy phát và từ nguồn dung kháng trong mạch điện. Khác vớicông suất tác dụng, công suất phản kháng có thể phuc hồi sau khi đã hấp thụ.2. Bản chất của công suất phản kháng.Ta xét mạch điện bao gồm các thành phần R-L-C như hình vẽ .-UCULUUXIULULUCφUCSTrang: 1IURTa xét quan hệ hiệu hiệu dụng giửa I và U.Tổng trở của mạch được tính:U1 2= R 2 + (ωL −) = R2 + ( X l − X c ) = ZIωC(1-1)Đặt: XL – XC = XHay Z =U= R2 + X 2I(1-2)Ta thấy X và R đặc trưng cho hai quá trình năng lượng khác nhau về mặt bảnchất đó là tiêu tán và dao động.Từ đồ thị vecto hình trên ta tìm được góc lệch pha giữa u và i:tgϕ =U L +UC X L + X C=URR(1-3)Từ công thức (1-1) (1-2) và (1-3) ta có thể biểu diễn quan hệ giữa R, X, và Zqua một tam giác vuông gọi là tam giác tỏng trởTừ tam giác tổng trở ta có:(1-4)Z = R2 + X 2X = Z sin ϕXR(1-5)R = Z cos ϕ(1-6)ϕ = arctgMạch được cung cấp bởi điện áp:u =UmsinωtDòng điện lệch pha với điện áp I một góc φ:i(t) = Imsin(ωt – φ)Hay có thể viết lại:i = I m (sin ωt × cos ϕ − sin ϕ × cos ωt )i = i’ + i’’Trong đó:i ' = I m sin ωt × cos φSTrang: 2i ' ' = I m sin ϕ × cos ωt = I m sin ϕ sin(ωt − π / 2)Như vậy, dòng điện I là tổng của hai thành phần:i’ có biên độ Imcosφ cùng pha với điện ápi” có biên độ Imsinφ chậm pha với điện áp một góc π/2.Công suất tương ứng với hai thành phần i’ và i” là:P = U.I.cosφ gọi là công suất tác dụng.(1-7)Q = U.I.sinφ gọi là công suất phản kháng.(1-8)Tổng công suất của mạch là:(1-9)S = P2 + Q2Từ (1-2) ta có thể viết:Công suất tác dụng:P = U .I cos ϕ = Z .I 2 R / Z = R.I 2Công suất tác dụng là phần công suất điện biến đổi thành các nănglượng khác và sinh ra côngCông suất phản kháng:Q = U .I sin ϕ = Z .I ( I sin ϕ ) = Z .I 2 . X / Z = X .I 2Công suất phản kháng Q của một nhánh nói lên cường độ của quátrình trao đổi năng lượng. Hay nói cách khác công suất phản kháng khôngsinh ra công.Trong thực tế, mạch tải điện xoay chiều luôn luôn có mặt đầy đủ cácthành phần R, L, C và dòng điện luôn bị lệch pha so với điện áp.Từ (1-7) và (1-8) ta có thể viết lại:P = S . cos ϕ(1-10)Q = S . sin ϕ(1-11)Vậy ta có: cos ϕ =PSTỷ số giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến trong mạch gọilà hệ số công suất. Khi dòng xoay chiều có dạng hình sin lý tưởng, hệ sốSTrang: 3công suất là cosin của góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp của dòng xoaychiều. Hệ số công suất bằng 1 khi điện áp và dòng điện cùng pha, và bằng 0khi dòng điện nhanh hoặc chậm pha so với điện áp 90 o. Nhìn vào hệ số côngsuất ta có thể thấy được hiệu quả của phụ tải. Đối với hai hệ thống truyền tảiđiện với cùng công suất thực, hệ thống nào có hệ số công suất thấp hơn sẽ códòng điện xoay chiều lớn hơn vì lý do năng lượng quay trả lại nguồn lớnhơn. Dòng điện lớn hơn trong hệ thống thực tế có thể tạo ra nhiều thất thoathơn và làm giảm hiệu quả truyền tải điện năng. Tương tự, đoạn mạch có hệsố công suất thấp hơn cũng sẻ có công suất biểu kiến cao hơn và nhiều thấtthoát năng lượng hơn với cùng một công suất thực được truyền tải. Cũngchính vì vậy mà ngành điện lực đặt ra quy định bắt buộc cho các hộ phụ tảiphải giữ cho hệ số công suất từ mức 0,9 trở lên.3. Ảnh hưởng của công suất phản kháng đến điện áp và hoạt độngcủa hệ thống điện.Tổn thất điện áp của mạng truyền tải được tính theo công thức:∆U =P.R + Q . XUQua công thức trên ta thấy nếu công suất phản kháng Q càng lớn thì tổn thấtđiện áp càng lớn và hệ số cosφ cũng ảnh hưởng trực tiếp tới tổn thất côngsuất tác dụng ΔP. Tổn thất công suất của mạng truyền tải được tính theo côngthức:P2∆P =.R(U .cosϕ ) 2Ta thấy hệ số công suất càng cao thì tổn thất ΔP càng giảm.STrang: 4II. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG.Quá trình truyền tải điện xoay chiều trên đường dây cao áp liên quanđến quá trình truyền sóng điện từ dọc theo đường dây. Điện trường của đườngdây ít thay đổi trong quá trình vận hành vì điện áp trên đường dây đượckhống chế trong giới hạn cho phép (thường là ±10%), song từ trường lạithay đổi trong dải khá rộng theo sự thay đổi của dòng điện tải của đường dây.- Trị số trung bình cho một chu kỳ năng lượng điện trường tính trên một đơnvị chiều dài của một pha đường dây là:WE = C.Uf2- Công suất điện trường của ba pha của đường dây có chiều dài l là:QE = 3.ω.C.Uf2.l- Trị số trung bình cho một chu kỳ năng lượng từ trường tính trên một đơn vịchiều dài của một pha đường dây khi dòng điện tải là I:WM = L.I2- Công suất từ trường của ba pha của đường dây có chiều dài l là:QM = 3.ω.WM.l = 3.ω.L.I2.l- Công suất phản kháng do đường dây sinh ra được xác địnhnhư là hiệu giữa công suất điện trường và từ trường:Q = QE - QM = 3.ω.C.Uf2.l - 3.ω.L.I2.lL.I 2Q = 3.ω .l.C.U f (1 −)C.U f 22- Khi công suất phản kháng của đường dây bằng 0, ta có:(1 −L.I 2)=0C.U f 2→ I =U fTrong đó:SC Uf== ITNL ZCZC =Trang: 5Llà tổng trở sóng của đường dây.CKhi đó, đường dây tải dòng điện tự nhiên I TN. Đối với đường dây dàihữu hạn, hiện tượng này xảy ra khi điện trở phụ tải tác dụng bằng tổng trởsóng XC của đường dây. Đây là chế độ tải công suất tự nhiên. Trong trườnghợp này, đường dây cao áp không tiêu thụ hay phát thêm công suất phảnkháng.PTN =3.U f 2ZCViệc bù thông số của đường dây cao áp làm tăng khả năng tải của đườngdây và qua đó nâng cao tính ổn định. Các biện pháp thường được áp dụng vàđem lại hiệu quả cao là bù dọc và bù ngang trên các đường dây cao áp.1. Bù dọc và bù ngang trên đường dây cao áp.Các đường dây cao áp có chiều dài lớn thường được bù thông số thông quacác thiết bị bù dọc và bù ngang. Mục đích chủ yếu của việc đặt các thiết bịbù là nâng cao khả năng tải của đường dây và san bằng điện áp phân bố dọcđường dây. Hơn nữa, bù thông số còn nâng cao tính ổn định tĩnh, ổn địnhđộng, giảm sự dao dộng công suất… làm cho việc vận hành hệ thống điệnmột cách linh hoạt và hiệu quả hơn. Đây là biện pháp rất cần thiết cho cácđường dây cao áp có chiều dài lớn, đặc biệt là những đường dây có chiềudài gần 1/4 bước sóng như đường dây 500kV Bắc - Nam ở nước ta.1.1. Bù dọc.Trị số cảm kháng lớn của đường dây cao áp làm ảnh hưởngxấu 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 điệnnăng trên đường dây cao, tính ổn định điện áp tại các trạm giữa và cuốiđường dây kém… Bù dọc là giải pháp làm tăng điện dẫn liên kết (giảm điệncảm kháng X của đường dây) bằng dung kháng X C của tụ điện. Giải phápnày được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây. Qua đógiới 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 nângSTrang: 6cao thêm đường cong công suất điện từ.Khi mắc thêm tụ nối tiếp vào đường dây thì điện kháng tổng củamạch tải điện sẽ giảm xuống còn (X L - XC). Giả sử góc lệch φ giữa dòngđiện phụ tải I và điện áp cuối đường dây U2 không đổi thì độ lệch điện ápU1 ở đầu đường dây và góc lệch pha δ giữa vectơ điện áp giữa hai đầuđường dây giảm xuống khá nhiều. Qua đó, ta thấy được hiệu quả của bùdọc: Ổn định điện áp:- Giảm lượng sụt áp với cùng một công suất truyền tải.- Điểm sụp đổ điện áp được dịch chuyển xa hơn. Ổn định về góc lệch δ:- Làm giảm góc lệch δ trong chế độ vận hành bình thường, qua đó nângcao độ ổn định tĩnh của hệ thống điện.- Làm tăng giới hạn công suất truyền tải của đường dây:Trước khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là:P=U1.U 2sin δXLTa có giới hạn công suất truyền tải là:Pgh =U1.U 2XLSau khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là:Ta có giới hạn công suất truyền tải là:P' =U1.U 2sin δXL − XCTa có giới hạn công suất truyền tải là:P 'gh =U1.U 2X L − XCTa thấy sau khi bù, giới hạn truyền tải công suất của đường dây tăng lên:STrang: 7k = (XL - XC)/XCHiệu quả của bù dọc trên đường dây cao áp. Giảm tổn thất công suất và điện năng:- Dòng điện chạy qua tụ điện C sẽ phát ra một lượng công suất phảnkháng bù lại phần tổn thất trên cảm kháng của đường dây.- Đặc trưng cho mức độ bù dọc của đường dây là hệ số bù dọc KC:KC =XC100%XL1.2. Bù ngang.Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất cốđịnh hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các trạmbiến áp. Kháng bù ngang này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp củamáy biến áp. Khi đặt ở phía cao áp thì có thể nối trực tiếp song song vớiđường 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 I C của điện dungđường dây phát ra do chúng ngược chiều nhau. Nhờ đó mà công suất phảnkháng do đường dây phát ra sẽ bị tiêu hao một lượng đáng kể và qua đó có thểSTrang: 8hạn 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 rấtquan trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây cao áptrong hệ thống điện như chế độ vận hành non tải, không tải... của đườngdây.- Trong chế độ không tải, phía nguồn khép mạch, phía tải hở mạchthì các nguồn phát vẫn phải phát công suất tác dụng rất lớn để bù vào tổnthất điện trở của đường dây và máy biến áp. Để khắc phục sự quá áp và quátải máy phát ta phải đặt kháng bù ngang tại một số điểm trên đường dây.- Trong chế độ non tải (P Tải < PTN), thì công suất phản khángtrên đường dây thừa và đi về hai phía của đường dây. Để đảm bảo được trịsố cosφ cho phép của máy phát, ta phải đặt kháng bù ngang ở đầu đườngdây để tiêu thụ công suất phản kháng.- Trong chế độ tải cực tiểu, công suất phản kháng do đường dây sinh rarất lớn (đối với đường dây siêu cao áp 500kV với Qo = 1MVAR/km) nên taphải đặt các kháng bù ngang phân bố dọc theo đường dây để tiêu thụ lượngcông suất phản kháng này. Thông thường, khoảng cách giữa các kháng bùngang từ 200 - 500km. Công suất phản kháng của đường dây phát ra trong chế độ không tải đượctính gần đúng như sau:2n!QC =.b0 .lr !( n − r ) !Trong đó:Udd: Điện áp danh định của đường dây.l:Chiều dài của đường dây.Đặc trưng cho mức độ bù ngang trên đường dây là hệ số KL:KL =ILQ.100% = L .100%ICQCTrong đó:STrang: 9QL: Công suất phản kháng của kháng bù ngangQC: Công suất phản kháng của điện dung đường dây phát ra.2. Vai trò của bù công suất phản kháng.- Giảm được công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ lớn nhất của hệ thống điệndo đó giảm được dự trử công suất tác dụng, tăng độ tin cậy của hệ thống.- Giảm nhẹ tải của máy biến áp trung gian và đướng trục trung áp do giảmđược yêu cầu công suất phản kháng.- Giảm tổn thất điện năng.- Cải thiện chất lượng điện áp trong hệ thống lưới phân phối cũng như hộtiêu thụ.3. Thiết bị bù công suất phản kháng trong hệ thống truyền tảiđiện.a. Thiết bị bù không điều khiển.- Bù dọc không điều khiển.- Bù ngang không điều khiển.b. Thiết bị bù có điều khiển.- Thiết bị bù dọc có điều khiển TCSC.- Bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor SVC.- Thiết bị bù tĩnh STATCOM.- Thiết bị điều khiển dòng công suất UPEC.- Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor TCPAR.- Kháng bù ngang có điều khiển CSRT.STrang: 10III. KHÁNG BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN KIỂU BIẾN ÁP.1. Nguyên lý làm việc của kháng bù ngang kiểu biến áp .Sơ đồ nguyên lý và mạch điện thay thế một pha của kháng bù ngangcó điều khiển kiểu biến áp trên hình sau. Điện áp trên 3 cuộn dây tương ứng:cuộn lưới Uf, cuộn bù U3 và cuộn điều khiển U2. Cả ba điện áp này đồng phanhau do cùng được quấn chung trên một trụ của lõi thép. Tương ứng 3 dòngđiện tại cùng thời điểm là dòng điện cuộn lưới I 1, dòng điện cuộn bù I’3 (quyđổi về cuộn lưới là I3) và dòng điện cuộn điều khiển I’2 (quy đổi về cuộn lướilà I2). Số vòng dây 3 cuộn lần lượt là W1, W3 và W2. Công suất 1 pha củacuộn dây lưới :Phía cao áp là: Svào = Uf.I1(3.1)Phía hạ áp là:(3.2)Sra = S3 + S2 =U3.I’3 + U2.I’2Bỏ qua tổn thất công suất trong kháng thì:Svào = Sra ↔ Uf.I1 = U3.I’3 + U2.I’2(3.3)Ở chế độ làm việc bình thường khi điện áp lưới U f = const thì U2 =f(α); I2 = f(α) với α là góc mở các van T, từ (2) ta thấy dòng điều khiển I 1luôn phụ thuộc vào I2: I1 = f(I2) hay nói cách khác ta cần điều khiển dòng I 2 theo hàm yêu cầu khi phụ tải trên đường dây thay đổi.Trong chế độ không tải dòng điện trên đường dây do dung dẫn tạo ra(IC) lớn nhất làm cho điện áp ở cuối đường dây dài tăng cao, nên ta cần bùdòng kháng I1 cực đại mang tính cảm để khử dòng dung tương ứng. Theoquan hệ (3.3) thì dòng điều khiển qua van I2 lúc này cũng cực đại, ứng vớigóc mở αmin. Ở chế độ tải bằng tự nhiên (P tn) dòng điện trên đường dây dodung dẫn tạo ra (IC) bằng với dòng điện IL (dòng điện cảm đặc trưng chocông suất phản kháng trên đường dây khi có tải) I C = IL (Qc= QL đường dâytự bù 100%). Khi đó ta chỉ cần bù dòng kháng I1 nhỏ, lúc này dòng điện quaSTrang: 11cuộn lưới của kháng là cực tiểu (I 1=I1.min). Theo quan hệ (3.3) thì dòng quacuộn điều khiển và qua van I2 lúc này cũng cực tiểu, ứng với góc mở αmax(T1 và T2 đóng hoàn toàn).Còn ở chế độ khi làm việc với tải trong khoảng từ 0 đến Ptn thì dòngđiện trong cuộn điều khiển W2 có quan hệ hàm số với góc mở van I2= f(α)2. Yêu cầu của bộ điều khiển và xây dựng hàm điều khiển chokháng bù ngang.Khảo sát sơ đồ nguyên lý của kháng bù ngang có điều khiển kiểu biếnáp như hình. Các tín hiệu phản hồi dòng điện, điện áp, góc lệch pha giửadòng và áp trên lưới điện được chuyển về bộ điều khiển xử lý để đáp ứngđầu ra tốt nhất, điều chỉnh góc mở van điều khiển nhằm thay đổi dòng điện(Ik) trong cuộn dây lưới của kháng khi công suất truyền trên đường dây (P)thay đổi.Kháng bù ngang có điều khiểnsơ đồ nguyên lýsơ đồ một pha tương đươngCông suất kháng dư do đường dây sinh ra khi có tải:STrang: 12  p 2  Qd = Qdt − Qtt = Ptn λs 1 −   ptn  (3.4)Trong đó:+ Ptn là công suất tự nhiện của đường dây.+ P công suất truyền tải trên đường dây+ Qdt công suất điện trường do dung dẫn đường dây Cd sinh ra+ Qtt công suất từ trường trên đường dây do dòng tải I gây ra trên điệncảm Ld.Để thảo mãn bù 100% công suất phản kháng dư trên đường dây, tức làđảm bảo với mọi giá trị P thì Q dt = Qtt + Qk (ở dây giả thiết là công suất phảnkháng của tải Q đã được bù hết ở cuối đường dây Q = P.tagφ = 0 và U ≈const), khi đó hàm điều khiển của bù ngang là:2 p  I  = 1 −  β = 1 −  ptn  I tn 2(3.5)Khi điều khiển kháng theo hàm (3.5), để bù 100% công suất phảnkháng trên đường dây sể cho phép tối ưu hóa tổn thất công suất trên đườngdây. Trong chế độ không tải, dòng điện trên đường dây do dung dẫn tạo ralàm cho điện áp ở cuối đường dây dài tăng cao, cho nên cần có dòng kháng Ikmang tính cảm để khử dòng dung tương ứng, lúc này dòng điện I k qua cuộnlưới của kháng cần đạt giá trị lớn nhất. Theo sơ đồ trên thì dòng điều khiểnIDK lúc này cũng phải cực đại, ứng với góc mở thyristor (T) là nhỏ nhất (αmin).Khi truyền tải công suất tự nhiên (P tn) dòng điện trên đường dây do dung dẫntạo ra IC bằng với dòng điện cảm đường dây (I C = IL với IL đặc trưng cho tổnthất công suất phản kháng ∆QL trên đường dây) làm cho thành phần phảnkháng sinh ra bằng 0 (tự bù 100%). Khi đó kháng bù ngang không cần bùnửa, dòng điện qua kháng IK lúc này cần cực tiểu, ứng với góc mở Thyristorcực đại (αmax).STrang: 13Trong chế độ làm việc với công suất tải trên đường dây biến thiên từ 0đến Ptn thì dòng điện trong cuộn điều khiển có quan hệ hàm số với góc mởvan IDK = f(α). Khi công suất truyền tải thây đổi thì dòng cảm kháng trênđường dây IL cũng thay đổi trong phạm vi 0 dến IC, để bù lượng công suấtphản kháng dư trên đường dây thì kháng phải có dòng điện cảm I k để cho tạinút đạt kháng luôn thỏa mãn phương trình: İL + İk = İCGiảm dần Ik đồng nghĩa với việc giảm dòng điện ở cuộn điều khiển I DK, gócmở α sẻ từ αmin tăng dần tới αmax. Khi công suất trên đường dây giảm từ P tn về0 thì quá trình điều khiển kháng bù ngang được yêu cầu ngược lại.3. Bộ điều khiển cho kháng bù ngang.3.1. Khối cảm biến đo lường.Trong thiết bị điều khiển thường sử dụng TU, TI như những bộ khuếch đại,một số yêu cầu điều khiển chính xác hơn thì TU, TI được xét đến thời giantrễ do mạch từ và cũng có hằng số thời gian tương ứng: T U, TI. Do đó ta cóhàm truyền đạt của 2 khối TU và TI và khối đo lệch pha như sau:GTU =1KUUIKIKU = ra ; GTI =K I = ra ; Gϕ =vớivớiTϕ sTU s + 1U vàoTI s + 1I vào3.2. Khối điều khiển Thyristor.Đầu vào Ud phản hồi từ TU, đại lượng đầu ra là U DK >> Ud kể cả độ lớn vàcông suất nên bộ điều khiển thyristor có thể coi là khâu khuếch đại với hệ sốduDKkhuếch đại: K thy = du . Khâu khuếch đại bao gồm quá trình chuyễn mạchd1của transistor biến áp xung, và thyristor là bộ trể với thời gian cực đại τ = fp(p là tần số đập mạch của bộ điều chỉnh xoay chiều).K thy ≈U DK 500 × 10 3== 50 × 103Ud10Gthy = K thy e −Tp mà eTs = 1 +STrang: 14Ts (Ts ) 2Ts++ ... ≈ 1 += 1 + Ts1!2!1!Tthy =Gthy =2π≈ 0,00332 fpK thy(Tthy s + 1)3.3. Khối đối tượng là kháng bù ngang kiểu biến áp.Khi thiết lập hàm truyền ta thấy các thành phần bậc 2 của cuộn bùZbu(S) rất nhỏ và chỉ có tác dụng trong các dòng điện bậc 3, 5, 7 nên ta có thểbỏ qua các thành phần này.Z k ( s) = X 1 += R1 + sL1 +X 2 X bu( R2 + sL2 ) X bu= R1 + sL1 +X 2 + X bu( R2 + sL2 ) + X bu( R2 + sL2 )( R3 sCbu + sL3 sCbu + s 2 Lbu Cbu + 1)( R2 + sL2 ) sCbu + ( R3 sCbu + sL3 sCbu + s 2 Lbu Cbu + 1)Trong đó:A = R1 + sL1; B = R2 + sL2; C = (R3 +sL3 +Zbu(s));D = (-R2 + sL2 + R3 +Zbu(s) + sL3).Với R1, L1, R2, L2, R3, L3 tương ứng là điện trở và điện cảm của cuộn lưới,cuộn điều khiển và cuộn bù của kháng điện. Cbu, Lbu là các điện cảm và điệndung của cuộn lọc song hài bậc cao (k = 3, 5, 7). Do đó, đối tượng toán mô tảtoán học như sau:Hệ số khuếch đại của kháng:Gk . I ==I1 D (− R2 − sL2 + R3 + Z bu ( s ) + sL3 )= =I2 C( R3 + sL3 + Z bu ( s ))( Lbu Cbu − L2Cbu + L3Cbu ) s 2 + ( R3Cbu − R2 Cbu ) s + 1( L3Cbu + Lbu Cbu ) s 2 + sR3Cbu + 1Tổng trở tương đương tại nút lắp kháng của phân đoạn đường dây khis 3 Ld C d Lk + s ( Ld + Lk )sLk=Laplace hóa là: Z ht ( p) = sLd +1 + s 2 Cd Lk1 + s 2 C d LkTrong đó:Ld: điện cảm của một nửa phân đoạn đường dâySTrang: 15Lk: điện cảm của kháng bù tại nútCd: dung kháng tập trung của một nửa phân đoạn đường dây tại nút.Chức năng của kháng là hiệu chỉnh thành phần phản kháng của dòng điệnsao cho góc lệch pha của điện áp u và dòng điện i ở mỗi đoạn đường dây làbằng 0.IV. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BÙ.1. Giới thiệu đường dây truyền tải 500 kV khảo sát.Ta khảo sát đường dây 500kV đoạn Đà Nẵng – Pleiku với các thông số sau:Chiều dài L = 259 km; Độ dài sóng: λ = 0,271 rad.-Loại dây: 4x330AC.Có điện trở tổng: RΣ = 7,1743Ω; Điện kháng cảm: X = 73,0380 Ω.Tổng trở sóng: Z = X = 73,0380 = 269,5129Ω .sλ0,271Công suất tự nhiên: P = U 2 = 500 2 × 10 6 = 927,6MWtnSz269,5129Công suất phản kháng điện dung của phân đoạn:Qdt = Ptnλ = 927,6.0,271 = 251,4 Mvar. Công suất cực đại của kháng cầnlắp để bù 100% công suất phản kháng dư của cuộn dây ở phân đoạn ĐàNẵng – Pleiku là 251,4 Mvar ứng với thời điểm không tải và điều chỉnhvề 0 ứng với tải tự nhiên.STrang: 16Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng2. Xét đường dây làm việc khi không dùng kháng bù ngang.Trường hợp này, khi không sử dụng kháng bù ngang kết hợp với tụ bùdọc thì quan hệ giữa độ chênh lệch điện áp giữa đầu và cuối đường dây lớncũng như góc lệch pha giửa điện áp và dòng điện thường xuyên thay đổi khitải thay đổi. Đồng thời công suất phản kháng cũng được truyền trên đườngdây. Gây tổn thất trên đường dây truyền tải và làm ảnh hưởng lớn đến chấtlượng truyền tải điện của đường dây dàiSHình4.2 17: Dòng điện, điện áp và Q trên đường dây truyền tải khiTrang:không sử dụng kháng bù ngang.3. Xét đường dây làm việc khi dùng kháng bù ngang không điềukhiển.Lắp đặt kháng không điều khiển kết hợp với tụ bù dọc đã thực sự cảithiện được một số vấn đề kỹ thuật trong vận hành đường dây dài. Trongtrường hợp này, quan hệ giữa độ chênh lệch điện áp ở dầu và cuối đường dâyvới quan hệ tổn thất công suất trên đường dây trên công suất truyền tải500Kv được cải thiện rất đáng kể.Tuy nhiên trong qua trình truyền tải, khi mà tải luôn luôn thay đổi,Kháng bù ngang được dùng là thay đổi theo cấp độ thì công suất phản khángbù không được hiệu quả.Với một cấp của kháng bù ngang không điều khiển thì trong quá trìnhlàm việc của hệ thống, có lúc hệ thống được non bù, lúc lại thiếu bù. Hiệuquả kỹ thuật chưa cao.SHình 4.3Trang:18: Điện áp và dòng điện trên đường dây truyền tải khi sửdụng kháng bù ngang không điều khiển (tải thay đổi).Hình 4.3 : Công suất phản kháng trên đường dây truyền tải khi sửdụng kháng bù ngang không điều khiển (tải thay đổi).4. Xét đường dây làm việc khi dung kháng bù ngang có điều khiểnkiểu biến áp.Khi sử dụng kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp các nhượcđiểm khi trên đường dây khi sử dụng kháng bù ngang không điều khiển đượckhắc phụ.Khi tải thay đổi thì lượng công suất phản kháng bù củng thay đổi theo,đảm bảo luôn bù đủ công suất phản kháng và duy trì độ chênh điện áp haiđầu đường dây trong khoảng cho phép (1≤ U1/U2 ≤ 1.05) trong tất cả cácSTrang: 19chế độ truyền tải, đồng thời cho phếp tăng khả năng truyeeng tải của đườngdây không tải đến công suất tự nhiên.SHình4. 4: 20Dòng điện, điện áp và Q trên đường dây truyền tải khiTrang:sử dụng kháng bù ngang có điều khiển kiểu biến áp.Và công suất truyền tải cũng thay đổi2.3. Khi sử dụng kháng bù ngang có điều khiển.V. Kết luận.Như vậy, khi sử dụng kháng bù ngang có điều khiển thì chất lượngđiện áp đươc cải thiện, khả năng truyền tải được nâng lên.Đối với kháng bù ngang kiểu biến áp thì:- Ưu điểm: Cấu tạo tương đối đơn giản.Làm việc khá ổn định và tin cậy.- Nhược điểm: Sóng hài bậc cao còn nhiều.Khối lượng sắt từ lớn.Tốn thất đáng kể khi sử dụng với điện áp cao.Hiện nay, kháng bù ngang đã được cải tiến nhằm khắc phục các nhược điểmtrên. Ở một số nước đã sử dụng và đem lại hiệu quả tốt.STrang: 21TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Lê Thành Bắc, Ứng dụng kháng điều khiển để ổn định điện áp hệthống truyền tải 500Kv.2. Lê Thành Bắc, Hiệu quả kinh tế - kỷ thuật khi sử dụng kháng bùngang có điều khiển trên đường dây truyền tải dài.3. Lê Thành Bắc, Bộ điều khiển của kháng bù ngang kiểu biến áp.4. Lê Thành Bắc, Quan hệ điện từ trong kháng bù ngang có điều khiểnkiểu biến áp.5. Nguyễn Thế Vinh, Điều khiển thiết bị bù tỉnh và ứng dụng trong việcnâng cao ổn định chất lượng điện năng của hệ thống điệnSTrang: 22