Nghiên cứu sử dụng thiết bị TSCS để nâng cao khả năng truyền tải của hệ thống điện 500 KV Việt Nam

ra miền Bắc-
làm cho các đường dây bị quá tải,điện áp tại một số nút trên đường dây giảm thấp dễ dẫn 
đến mất ổn định điện áp.Từ thực tiễn vận hành đặt ra yêu cầu cho các nhà nghiên cứu và 
kỹ sư phải tìm ra giải pháp để nâng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kV Việt 
Nam. tổng trở đường dây
. 
. 
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 
94 
2. Mô hình hóa TCSC 
 TCSC là thiết bị mắc nối tiếp với đường dây, gồm tụ điện được nối song song 
với một điện cảm điều khiển bằng cách thay đổi góc mở của thyristor. 
1: Mô hình của t 
 Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây: 
1 2
1 2sin( )
L C
U U
P
X X
  

 Khi thay đổi góc mở của thyristor ta có thể thay đổi được dòng điện chạy qua tụ 
điện, từ đó thay đổi được dung kháng của thiết bị TCSC, vì vậy khi lắp đặt thiết bị TCSC 
nối tiếp trên đường dây thì có thể tăng công suất truyền tải. 
 Khả năng giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định tĩnh cũng được nâng cao khi 
đặt thiết bị TCSC 
1 2
maxgh
L C
U U
P P
X X
 

 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 
H 2: Đặc tính P(δ) khi lắp đặt và không lắp đặt TCSC 
 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. 
3. Xây dựng mô hình toán học TCSC 
 Giả sử thiết bị TCSC được nối vào giữa 2 điểm l và r: 
L 
C 
P 
δo 
PT 
δ 
Khi không có TCSC 
Khi có TCSC 
P’T 
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 
95 
3: Mô hình TCSC khi lắp đặt vào đường dây 
 Dòng điện qua thyristor của thiết bị TCSC [2] 
(1)
0
cos4
cos cos( ) cos( )
cos( )
a
a
thy
a
I A t A t t d t


   
 
 
  
 
 (1) 
2
2
2 sin(2 ) 4Acos (2 ) tan( ) tan( )
1
a a a a akA
     
  
    
       
 (2) 
Với: a    : góc dẫn của thyristor 
2
0
2 2
0
A

 


; 
2
0
1
LC
  
 Dòng điện qua thyristor ở tần số cơ bản có thể viết: 
 (1) (1) os( )thy thyi I c t (3) 
 Điện áp đặt lên TCSC S (1)TC CV ,bằng điện áp đặt lên tụ điện. 
 của TCSC được xác định: 
S (1) a (1) thy(1)
S (1)
e e
X X ( os t I cos t)
os t
TC C C c p C
TC C
lin lin
V j I j c
X
I I c
 

  
   (4) 
   21 22( ) sin2( ) os ( ) tan[ ( ) tan( )CX C C c                      (5) 
: 
XC L
LC
C L
X
X
X X


 (6) 0



 (7); 
 1
C LCX XC


 (8) 
2
2
4XLC
L
C
X 
 
(9) 
1
2(2 1)( )
2
n LC 
 

  với n=1,2,3. (10) 
4: thyristor 
Rlr Xlr 
L 
C Vr 
Ir 
Vl 
Il 
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 
96 
4. Xây dựng sơ đồ thuật toán khi lắp đặt thiết bị TCSC vào hệ thống 
5. Kết quả tính toán 
5.1. Chế độ vận hành non tải khi đặt thiết bị TCSC 
 Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế 
độ vận hành non tải của hệ thống, khi điều chỉnh XTCSC=XC 
Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải 
Hoà Bình 515 Hoà Bình Nho Quan 217,047-j101,285 
Nho Quan 507,5 Nho Quan Thường Tín 26,145- j87,217 
Thường Tín 509 Quảng Ninh Thường Tín 100 - j91,674 
Quảng Ninh 512,5 Nho Quan Hà Tĩnh 71,298 - j503,049 
Hà Tĩnh 513,5 Đà Nẵng Hà Tĩnh 34,402 - j309,241 
Đà Nẵng 516 Pleiku Đà Nẵng 205,091 - j337,714 
Pleiku 515 Yaly Pleiku 360 - j57,237 
Yaly 515 Pleiku Phú Lâm 283,728- j172,91 
Di Linh 505,5 Pleiku Di Linh 36,041- j40,987 
Tân Định 498,5 Tân Định Di Linh 25.142 - j259,364 
Phú Lâm 510 Phú Lâm Tân Định 140,346 - j165,764 
Nhà Bè 511 Nhà Bè Phú Lâm 111,459+ j114,056 
Phú Mỹ 515 Phú Mỹ Nhà Bè 400 + j240,283 
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 
97 
 Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút khá cao tuy nhiên đều nằm trong 
giới hạn cho phép (±5%) và lượng công suất truyền trên các đoạn đường dây vẫn đảm bảo 
giới hạn tải cho phép của đường dây. 
5.2. Chế độ vận hành bình thường khi đặt thiết bị TCSC 
 Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế 
độ vận hành bình thường của hệ thống, khi điều chỉnh XTCSC=2.4XC. 
Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải 
Hoà Bình 495 Nho Quan Hoà Bình 80,22+j77,387 
Nho Quan 491,5 Nho Quan Thường Tín 117,402- j41,512 
Thường Tín 491 Quảng Ninh Thường Tín 142 -j37,326 
Quảng Ninh 497 Hà Tĩnh Nho Quan 453,306 - j209,451 
Hà Tĩnh 499 Đà Nẵng Hà Tĩnh 707,726 - j233,656 
Đà Nẵng 509 Pleiku Đà Nẵng 990,611 - j141,018 
Pleiku 513,5 Yaly Pleiku 587,029- j217,196 
Yaly 515 Pleiku Phú Lâm 270,291- j113,126 
Di Linh 499 Di Linh Pleiku 242,153- j624,798 
Tân Định 482 Tân Định Di Linh 344,046 - j529,928 
Phú Lâm 507,5 Phú Lâm Tân Định 603,652- j389,204 
Nhà Bè 508,5 Nhà Bè Phú Lâm 805,19+ j4,329 
Phú Mỹ 515 Phú Mỹ Nhà Bè 1400 + j401,569 
 Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút đều nằm trong giới hạn cho phép 
(±5%) và lượng công suất truyền trên đoạn đường dây vẫn đảm bảo giới hạn tải cho phép 
của đường dây. 
5.3. Chế độ vận hành nặng tải khi chưa đặt thiết bị TCSC 
 Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế 
độ vận hành nặng tải, khi đặt tụ bù cố định. 
Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải 
Hoà Bình 467 Nho Quan Hoà Bình 132,21+j10,561 
Nho Quan 464,5 Nho Quan Thường Tín 298,045- j59,321 
Thường Tín 464,5 Quảng Ninh Thường Tín 95 - j24,964 
Quảng Ninh 470 Hà Tĩnh Nho Quan 829,412 - j250,223 
Hà Tĩnh 471,5 Đà Nẵng Hà Tĩnh 1194,421- j158,238 
Đà Nẵng 487 Pleiku Đà Nẵng 1593,098 + j104,467 
Pleiku 512 Yaly Pleiku 684,156- j481,079 
Yaly 515 Pleiku Phú Lâm 91,45- j48,258 
Di Linh 497,5 Di Linh Pleiku 502,382- j602,359 
Tân Định 486 Tân Định Di Linh 634,128 - j463,666 
Phú Lâm 508 Phú Lâm Tân Định 969,63- j357,8 
Nhà Bè 509 Nhà Bè Phú Lâm 1490,966 - j45,997 
Phú Mỹ 515 Phú Mỹ Nhà Bè 2200 + j298,475 
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 
98 
 Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút phía Bắc như Hòa Bình(467kV), 
Nho Quan(464,5kV), Thường Tín(464,5kV), Quảng Ninh(470kV), Hà Tĩnh(471,5kV) đều 
thấp, dễ dẫn đến sụp đổ điện áp và lượng công suất truyền trên các đoạn đường dây Pleiku-
Đà Nẵng gần 1600MW và Đà Nẵng- Hà Tĩnh 1200MW. 
5.4. Vận hành hệ thống vào giờ cao điểm khi đặt thiết bị TCSC tại trạm Đà Nẵng: 
 Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế 
độ vận hành nặng tải, khi thay tụ bù dọc trên đoạn đường dây Pleiku-Đà Nẵng và điều 
chỉnh giá trị XTCSC = 2.8XC (hình 5) 
389.265-j147.697
383.723+j128.124
432.449+j111.292
336+j212
358+j267
125+j93
386+j134
120+j96
698+j327
608+j306
612+j296
205+j120
392+j136
j428.816
j432.354
j183.079
j121.604
j124.337
j272.232
2200+j322.702
480+j336
j120.803
485.5 kV
483.5 kV
489 kV
489 kV
503 kV
512.5 kV
515 kV
503.5 kV
507.5 kV 509 kV
515 kV
300+j210
640+j450
671.82+j356.342
132.198-j8.065
4
7
.4
0
2
+
j1
3
1
.3
4
7
132+j80.803
483 kV
j506.539
494 kV
330+j227
j183.409
j63.392
297.974-j69.597 297.196-j5.089
47.5-j17.169
439.094-j144.27
586.134+j175.211
578.225+j177.176
591.506-j110.826
599.71-j110.565
839.217+j206.479
709.999+267.946
860.214-j6.019
727.666+j10.105
338.111+j198.788
333.089+j196.168
460.359-j179.932
58.679+j61.399
471.886-j484.65
591.886-j205.24
600.824-j348.699
930.824-j58.306
1486.955-j44.35 1490.927-j22.24 1
0
9
4
.4
6
4
+
j1
5
2
.3
8
8
3
3
8
.4
2
4
+
j1
7
9
.6
7
8
3
3
3
.3
9
8
+
j1
7
6
.6
7
4
5
6
.6
7
2
+
j3
9
7
.7
4
7
9
3
5
.6
2
7
-j
2
2
7
.8
3
5
1
1
0
0
+
j1
6
1
.3
5
2
4
7
.4
0
2
+
j1
3
1
.3
4
7
47.5-j17.169
1
1
0
0
+
j1
6
1
.3
5
2
1
0
9
4
.4
6
4
+
j1
5
2
.3
8
8
2x450 MVA
2x450 MVA 2x600 MVA
2x450 MVA
450 MVA
450 MVA
450 MVA
2x450 MVA
450 MVA
450 MVA
2x450 MVA
450 MVA
5: Phân bố công suất trong chế độ vận hành nặng tải khi đặt thiết bị TCSC 
 Ở chế độ vận hành này, kết quả trên hình 5 cho thấy điện áp tại các nút phía Bắc 
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 
99 
như Hòa Bình (467 kV -- 485,5 kV), Nho Quan(464,5 kV-- 483 kV), Thường Tín(464,5 
kV—483,5 kV), Quảng Ninh(470 kV-- 489 kV), Hà Tĩnh(471,5 kV-- 489 kV) đã được cải 
thiện, tổn thất tổn thất điện áp và tổn thất công suất đã được giảm bớt khi đặt thêm thiết bị 
trên đoạn đường dây. 
 Khi đặt thiết bị TCSC, ở chế độ vận hành nặng tải, kết quả tính toán đã chỉ ra rằng 
đã đảm bảo truyền tải lượng công suất theo yêu cầu phụ tải đồng thời cải thiện đáng kể 
chất lượng điện áp. 
Kết luận 
 Ở các chế độ vận hành khác nhau, nếu ta đặt tụ bù dọc cố định thì không linh hoạt 
trong quá trình vận hành, nhất là thời điểm vào chế độ vận hành nặng tải điện áp giảm quá 
thấp dễ dẫn đến sụp đổ điện áp khi phải truyền tải từ miền Nam vào miền Bắc trên chiều 
dài đường dây lớn vào mùa khô. 
 Việc thay thế thiết bị TCSC thay cho tụ bù dọc cố định có khả năng làm cho hệ 
thống làm việc linh hoạt hơn, đảm bảo được các chế độ vận hành của hệ thống điện. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Hadi Saadat (2004), Power System Analysis, International Edition, Singapore 
[2] Wiley (2004), FACTS Modelling and Simulation in Power Networks 
[3] Đinh Thành Việt, Mạng và thiết bị siêu cao, –
[4] ABB Review, ―North-South 500KV AC power interconnection: Tranmission stability 
improvement by means of TCSC and SC‖. 
[5] ABB, ―TCSC Thyristor Controlled Series Compensation‖, www.abb.com/FACTS 
[6] ABB Review (5/1999), ―FACTS-powerful systems for flexible power transmission‖, 
www.abb.com