Mục đích của việc bù điện dung nối tiếp là giảm tổng trở kháng nối tiếp ảnh hưởng giữa hai đầu đường dây truyền tải. Điện kháng của tụ bù nối tiếp triệt tiêu một phần điện kháng cảm ứng của đường dây thực tế, do đó, các điện kháng ảnh hưởng thì giảm và ngược lại cho nên điều này làm tăng sự truyền công suất của đường dây.
33
Hình 3.4 Sơ đồ của một hệ thống điện hai máy đơn giản và sơ đồ vector của nó: (a) không bù nối tiếp, (b) với bù nối tiếp.
Xem xét một mô hình hệ thống điện hai máy đơn giản khi không có và có một tụ bù điện dung nối tiếp và sơ đồ pha tương ứng như trong hình 3.4. Trong mô hình này, giả định cho rằng trở kháng đường dây truyền tải là không đáng kể, và do đó, đường dây được kí hiệu bởi một điện kháng cảm ứng. Hơn nữa, nó được giả định rằngcác máy ở cả hai đầu được biểu diễn bởi điện áp hình sin biên độ không đổi ở tần số đồng bộ. Hình 3.4 (b) cho thấy các tụ điện nối tiếp cung cấp một điện áp vuông góc và trễ đối với các dòng điện đường dây và điện áp này có phản kháng với điện áp đường dây. Có thể quan sát thấy Hình 3.4 (b) rằng dòng điện và dòng công suất tăng trong hệ thống.
Các công suất phản kháng (thực) ở hai nút đầu cuối của hệ thống không được bù trong hình 3.4 (a) được cho bởi
2 sin( ) sin S R S R L L V V V P X X = = (3.14)
34
Với VS và VR là độ lớn của điện áp đầu gửi và đầu nhận tương ứng, (giả định rằng V=VS=VR), δ (được gọi là các góc tải) là góc lệch giữa điện áp đầu gửi và đầu nhận (δ=δS- δR) và XL cảm kháng là đường dây truyền tải.
Đối với hệ thống bù điện dung nối tiếp (hình 3.4 (b))
2 2 2 2
sin sin sin sin
( ) (1 C) (1 ) eff L C L L L V V V V P X X X X X X k X = = = = (3.15)
Với XC là điện kháng tụ điện, Xeff =XL.XC là điện kháng ảnh hưởng, và k=XL/XC là góc bù nối tiếp (0 ≤ k<1).
Hình 3.5 cho thấy công suất phản kháng đang hoạt động bình thường với các góc tải của hệ thống bù dung nối tiếp thể hiện trong hình 3.4 (b) như một hàm tham số của góc bù điện dung nối tiếp. Rõ ràng là bù nối tiếp làm tăng công suất truyền bằng
một tỷ lệ cố định.
Hình 3.5 Công suất được truyền tải so với các góc tải như một hàm tham số của góc bù điện dung nối tiếp.
35