Phân tích hiện tượng cộng hưởng dưới đồng bộ và đề xuất giải pháp ngăn ngừa

CÔNG TH NG I H C CÔNG NGHI P THÀNH PH H CHÍ MINH BÁO CÁO T NG K T TÀI KHOA H C T QU TH C HI N TÀI NGHIÊN C U KHOA H CC P TR NG Tên tài Phân Tích Hi n T ng C ng H ng D i ng B Và Xu t Nh ng Gi i Pháp Ng.

I H C CÔNG NGHI P THÀNH PH H CHÍ MINH

Tôi xin g i l i c m n chân thành n Lãnh o Nhà tr ng, phòng Qu n ký Khoa H c

và H p tác Qu c t , phòng Tài chánh K toán, Ban ch nhi m khoa Công Ngh n c a

Tr ng i H c Công Nghi p thành ph H Chí Minh ã t o u ki n t t nh t cho tôi hoàn thành tài này Tôi c ng xin c m n n các thành viên tham gia th c hi n tài vàthành viên trong H i ng Nghi m thu tài ã có nh ng ý ki n óng góp quý báu cho tài này

DANH M C CÁC T VI T T T i

DANH M C CÁC HÌNH ii

DANH M C CÁC B NG BI U iv

PH N I: THÔNG TIN CHUNG v

PH N II: BÁO CÁO CHI TI T TÀI NGHIÊN C U KHOA HOC………1

U 1

1 t v n 1

2 T ng quan v tình hình nghiên c u SSR 1

a Tình hình nghiên c u qu c t 1

b Tình hình nghiên c u trong n c 2

2.3 ánh giá k t qu nghiên c u ã công b 2

2.4 Tính c p thi t ti n hành nghiên c u 3

4 M c tiêu c a tài 4

5 i t ng, Ph m vi nghiên c u, cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 4

CH NG 1: PH NG PHÁP LU N PHÂN TÍCH SSR 6

1.1 Hi n t ng SSR 6

1.2 Nguyên nhân gây ra SSR 8

1.2.1 T kích thích 9

1.2.2 Mô men xo n quá 10

1.3 Các ph ng pháp nghiên c u SSR 12

1.3.1 Ph ng pháp quét t n s 12

1.3.2 Phân tích giá Eigenvalue 13

1.3.3 Ph ng pháp Mô men h s ph c 14

1.3.4 Ph ng pháp mô ph ng quá n t 14

1.5 K t lu n ch ng 15

CH NG 2: MÔ HÌNH HÓA VÀ KH O SÁT HI N T NG C NG H NG D I NG B 16

2.1 Mô hình hóa các ph n t trong h th ng 16

2.1.1 Máy phát 17

2.1.2 Tua bin 19

2.1.3 Mô hình h th ng kích t 21

2.1.4 Mô hình máy bi n áp 23

2.1.5 Mô hình ng dây 24

2.2 Phân tích SSR nhà máy nhi t n Qu ng Tr 25

2.2.1 C u trúc nhà máy nhi t n 25

2.2.2 Thông s nhà máy nhi t n 27

2.2.3 Thông s h th ng u khi n máy phát 28

2.2.4 Mô hình và thông s b AVR – ST16B 28

2.2.5 Mô hình u khi n t c và thông s u khi n t c máy phát Qu ng Tr 29

2.2.6 Mô hình và thông b n nh công su t PSS2B 30

2.2.7 Thông s máy bi n áp 31

2.3 Các thông s c ng ch ng xo n và mô men quán tính c a t máy phát Qu ng Tr dùng tính toán 31

2.4 Kh o sát hi n t ng d i ng b c a nhà máy n qu ng tr 34

2.4.1 Ph ng pháp quét t n s 34

2.2.1 Phân tích c u hình ho t ng l i n 34

2.2.2 Phân tích hi n t ng c ng h ng t kích thích 41

2.2.3 Phân tích hi n t ng c ng h ng quá 46

2.5 K t lu n 50

3.1 Gi i thi u 51

3.1.1 B l c ch n t nh 51

3.1.2 B gi m xóc SSR NGH 52

3.1.3 B n nh ng 52

3.1.4 B u khi n gi m xóc kích thích b sung (Supplementary Excitation Damping Control-SEDC) 55

3.1.5 B l c gi m xóc bypass (Bypass Damping Filters) 56

3.1.6 R le b o v (Protective Relays) 56

3.1.7 Thi t b FACTS gi m thi u SSR 57

3.2 Gi i pháp th nh t s d ng thi t b TCSC 58

3.2.1 Khái ni m 58

3.2.2 C u trúc 58

3.2.3 Nguyên lý ho t ng 58

3.2.4 Mô hình toán h c 60

3.2.5 B u khi n gi m thi u SSR 61

3.3 Gi i pháp th hai s d ng thi t b STATCOM 62

3.3.1 Khái ni m 62

3.3.2 C u trúc 63

3.3.3 Nguyên lý ho t ng 64

3.3.4 Mô hình toán h c 65

3.3.5 B u khi n gi m thi u SSR 67

3.4 Gi i pháp th ba s d ng Blocking filter 69

3.5 K t lu n ch ng 70

CH NG 4: ÁNH GIÁ CÁC GI I PHÁP 72

4.1 Gi i pháp 1: S d ng TCSC 72

4.3 Gi i pháp 3: S d ng b l c t n s th p 77

4.4 ánh giá và xu t gi i pháp 79

CH NG 5: K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 81

5.1 K t lu n 81

5.2 Ki n ngh 81

TÀI LI U THAM KH O 83

PH N III: PH L C ÍNH KÈM 89

1 H p ng th c hi n tài nghiên c u khoa h c……… 89

2 Thuy t minh tài c phê duy t ……… 95

3 Quy t nh nghi m thu tài………108

4 H s nghi m thu……… 110

5 S n ph m nghiên c u……… 136

DANH M C CÁC T VI T T T

FACTS Flexible AC Transmission Systems

FSC xed series capacitor

GCSC Gate Controlled Series Compensator

SSSC Static Synchronous Series Compensator

STATCOM Static synchronous compensator

SVC Static Var Compensator

DANH M C CÁC HÌNH

Hình 1 V t n t trên c tr c s 7 khi x y ra hi n t ng SSR 4

Hình 2 Di n bi n s c c a t máy th nh t c a nhà máy nhi t n V ng Áng 1 5

Hình 1.1 H th ng tua bin k t n i v i máy phát có t bù d c 7

Hình 1.2 C u trúc “spring-mass” c a h th ng tua bin máy phát [25] 9

Hình 1.3 H th ng tua bin máy phát g m 04 ph n [22] 10

Hình 1.4 ng c tu i th thi t b , ch nh chu k ch u ng xu t bi n d ng tr c khi gây ra s phá h y [26] 12

Hình 2.1 Mô hình k t n i các kh i rotor c a máy phát Qu ng Tr 16

Hình 2.2 Mô hình máy phát n ng b 17

Hình 2.3 S thay th m i pha máy phát n ng b : (a) S t ng ng dây qu n stator; (b) S rút g n dây qu n stator 19

Hình 2.4 C u trúc c a m t mô hình tr c h th ng sáu kh i n hình 20

Hình 2.5 Kh i th i c a h th ng có N kh i 20

Hình 2.6 S kh i tua bin khí 21

Hình 2.7 S u khi n t c tua bin máy phát 21

Hình 2.8 S kh i h th ng kích t máy phát 22

Hình 2.9 S i kh i c a m t h th ng kích t t nh 22

Hình 2.10 C u t o và ký hi u máy bi n áp: (a) C u t o máy bi n áp; (b) Ký hi u máy bi n áp 23 Hình 2.11 S thay th m t pha máy bi n áp 23

Hình 2.12 Mô hình truy n t i n hình m t pha 24

Hình 2.13 C u hình s k t n i c a 2 t máy n i v i l i n qu c gia: (a) C u hình v n hành tr ng h p 1; (b) C u hình v n hành tr ng h p 2 26

Hình 2.14 ng cong v n hành c a máy phát Qu ng Tr 28

Hình 2.15 Mô hình b AVR-ST6B 28

Hình 2.16 Type IEESGO 2013-steam turbine model 30

Hình 2.17 Mô hình b n nh công su t PSS2B 31

Hình 2.18 Mô hình c u trúc s liên k t c a các kh i 32

Hình 2.19 Tua bin máy phát n Qu ng Tr : (a) H th ng tr c tua bin máy phát; (b) T n s dao ng riêng và mode shapes c a t máy Qu ng Tr 33

Hình 2.20 T n s c ng h ng c a nhà máy nhi t n Qu ng Tr v i OC1 37

Hình 2.21 T n s c ng h ng c a nhà máy nhi t n Qu ng Tr v i OC1 39

Hình 2.22 T n s có th gây ra hi n t ng SSR cho NM Qu ng Tr : (a) ng v i OC1; (b) ng i OC2 39

Hình 2.23 Hi n t ng t kích t c a nhà máy n Qu ng Tr trong các gi thuy t 1: (a) Dòng n stator; (b) Mô men xo n tr c GEN-LP và LP-HIP; (c) Phân tích sóng hài dòng n stator; (d) Phân tích sóng hài dòng n rotor 43

Hình 2.24 Hi n t ng t kích t c a nhà máy n Qu ng Tr trong các gi thuy t 1: (a) Dòng n

tích sóng hài dòng n rotor 45

Hình 2.25 nh h ng c ng h ng quá n nhà máy n Qu ng Tr trong tr ng h p 1-1: (a) Dao ng c a mô men gi a trên kh i tr c GEN-LP và LP-HIP; (b) T c c a rotor khi x y ra dao ng tr c tua bin máy phát; (c) Dòng n stator khi x y ra dao ng tr c tua bin máy phát 47

Hình 2.26 áp ng c a mô men xo n ph n tr c GEN-LP và LP-HIP: (a) Tr ng h p 1-2; (b) Tr ng h p 1-3 (c) Tr ng h p 2-1; (d) Tr ng h p 2-2; (e) Tr ng h p 2 – 3 49

Hình 3.1 C u trúc c a b l c ch n t nh 52

Hình 3.2 C u trúc c a b gi m xóc SSR NGH 53

Hình 3.3 C u trúc c a b n nh ng 54

Hình 3.4 C u trúc c a SEDC 55

Hình 3.5 C u trúc c a b l c gi m xóc bypass 56

Hình 3.6 Phân lo i thi t b FACTS 57

Hình 3.7 C u trúc c a b u khi n TCSC: a C u t o c a b u khi n TCSC; b B u khi n TCSC th c t c b o v 59

Hình 3.8 Mô hình t ng ng c a TCSC 60

Hình 3.9 Các thành ph n chính và yêu c u u khi n TCSC 62

Hình 3.10 C u trúc c a b STATCOM: (a) STATCOM k t n i l i; (b) S t ng ng c a STATCOM; (c) Dòng công su t ph n kháng trong STATCOM 63

Hình 3.11 S m ch t ng ng c a STATCOM ngu n m t pha 64

Hình 3.12 Mô hinh tiêu bi u c a STATCOM k t n i l i AC: (a) k t n i l i; (b) gi n véc t 66

Hình 3.13 Các thành ph n chính và yêu c u u khi n c a STATCOM 69

Hình 3.14 S k t n i b l c v i tr m bi n áp 26/500 kV nhà máy n Qu ng Tr 71

Hình 4.1 nh h ng c a TCSC lên dao ng c a mô men xo n t i tr c tua bin GEN-LP và LP-HIP máy phát Qu ng Tr ; (a) và (b) cho OC1; (c) và (d) cho OC2 74

Hình 4.2 áp ng c a t n s n kháng l i: (a) khi ki m tra v n hành OC1; (b) khi ki m tra v n hành OC2 74

Hình 4.3 nh h ng c a STATCOM tác ng lên mô men xo n tr c tua bin GEN-LP và LP-HIP t i nhà máy n Qu ng Tr : ((a) và (b)) khi ki m tra c u hình OC1; ((c) và (d)) khi ki m tra u hình OC2 76

Hình 4.4 nh h ng c a BF tác ng lên mô men xo n tr c tua bin GEN-LP và LP-HIP t i nhà máy n Qu ng Tr : ((a) và (b)) khi ki m tra c u hình OC1; ((c) và (d)) khi ki m tra c u hình OC2 79

DANH M C CÁC B NG BI U

ng 2.1 Thông s n máy phát Qu ng Tr 27

ng 2.2 Thông s thông s b AVR-ST6B 29

ng 2.3 Thông s u khi n t c máy phát Qu ng Tr 29

ng 2.4 Thông s b n nh công su t PSS2B 30

ng 2.5 Thông s máy bi n áp 500 kV 31

ng 2.6 Thông s c ng ch ng xo n liên k t các kh i 31

ng 2.7 Phân tích các tr ng h p khi nhà máy n Qu ng Tr k t n i l i v i 2 c u hình ho t ng OC1 và OC2 35

ng 2.8 Giá tr t n s c ng h ng t nhiên c a m ng n f er và t n s c a máy phát iên c m ng f r ng v i c u hình OC1 và OC2 40

ng 2.9 Phân tích các gi thuy t có th x y ra hi n t ng c ng h ng quá theo hai c u hình i n ho t ng OC1 và OC2 46

ng 3.1 Quá trình d ch chuy n dòng công su t trong STATCOM 65

PH N I THÔNG TIN CHUNG

PH N I: THÔNG TIN CHUNG

1 Thông tin chung

1.1 Tên tài: Phân tích hi n t ng c ng h ng d i ng b và xu t nh ng gi i pháp

ng n ng a

1.2 Mã s : 20/1.6CN 01

1.3 Danh sách ch trì, thành viên tham gia th c hi n tài

2 TS Lê Cao Quy n Công ty c ph n t v n n 4 Thanh viên chính

3 KS Lê Qu c Chi n HV Khoa Công Ngh n Thành viên

1.6 Nh ng thay i so thuy t minh ban u: Không

1.7 T ng kinh phí c phê duy t c a tài : 35.000.000 VN (Ba m i l m tri u ng

ch n)

2 K t qu nghiên c u

2.1 t v n

Hi n t ng c ng h ng d i ng b (Sub-synchronous Resonance-SSR) là nh ngdao ng không t t d n c tích t t nh ng dao ng c và dao ng n trong h th ng

n ó là nguyên nhân c a s t ng tác và trao i n ng l ng gi a máy phát v i ph n

c trang b b i các thu t toán u khi n t ng ng c xu t thay th cho các t

bù d c trên ng dây g n v i các nhà máy n Thêm vào ó, b l c t n s th p v i 2 d i

n l c c ng c xu t l p t t i nh ng máy bi n áp c a nhà máy Sau ó th c hi n

- Nghiên c u lý thuy t, th ng kê và u tra

- Mô ph ng ki m ch ng b ng ph n m m chuyên dùng nh EMTP-RV, MATLAB, vàPSSE

- Phân tích, vi t báo cáo.

2.4 T ng k t và k t qu nghiên c u

- Phân tích hi n t ng SSR cho c m d án nhà máy nhi t n Qu ng Tr

- a ra c ba ph i pháp gi m thi u SSR cho nhà máy nhi t m Qu ng Tr

- ánh giá l a ch n ph ng án t i u nh t gi m thi u SSR cho nhà máy n Qu ngTr

2.5 ánh giá k t qu t c và k t lu n

Do nhà máy nhi t n Qu ng Tr ang trong giai n th c hi n d án, chính vì th cácthông s c a tr c tua bin máy phát nh mô hình các kh i áp su t, các thông s quan tínhcác kh i k t n i, c ng ch ng xo n liên k t gi các kh i ch a th c s chính xác Vì v y,các tính toán trên ch tính toán v i tham s v i s li u d a trên các t máy Duyên H i III,

m gi nh là t ng ng c a hai nhà máy Ba ph ng pháp c ng c tính toán d a trêncác tham s này, và c th ph ng pháp l a ch n b l c t n s 2 mode Ngoài ra, m t khicác t máy c a nhà máy Qu ng tr có thông s th c, thì các giá tr tính toán s ph i cchu n xác l i

2.6 Tóm t t k t qu

2.6.1 Ti ng Vi t

tài a ra gi i pháp m i phân tích và ng n ng a hi n t ng c ng h ng d i ng (SSR) cho nhà máy nhi t n Th nh t, SSR c phân tích b ng ph ng pháp quét

n s d i nh ng u ki n ho t ng khác nhau c a h thông n thông qua c u trúc v nhành khác nhau Sau ó, SSR do hi n t ng t kích và quá c phân tích làm c stìm ra gi i pháp t i u ng n ng a Ba thi t b nh TCSC (thyristor controlled seriescapacitor), STATCOM (static synchronous compensator) và BL (blocking filter) c cân

nh c nh là s l a ch n h p lý ng n ng a SSR Nh ng b u khi n cho ba thi t b này

c thi t k d c trên b u khi n PI u khii n dòng và áp c bi t, b u khi n

t d n c xu t cung c p tín hi u dòng n ng nh là tín hi u ph cung c p cho

u khi n L i n 500/220 kV c a Qu ng Tr c s d ng phân tích và ki m tratính hi u qu c a gi i pháp Ph n m m EMTP-RV và PSS/E c s d ng nh là công c

phân tích K t qu cho th y thi t b BL là m t s l a ch n h p lý cho vi c ng n ng aSSR c a nhà máy nhi t n Qu ng Tr

2.6.1 Ti ng Anh

This project presents an entirely new subject to prevent SSR in thermal power plants TheSSR phenomenon is firstly analyzed by using the frequency scanning method in thefrequency domain under considering other operating conditions for operating grid-configurations, and then the SSR due to the self-excitation and the transient phenomenon

is analyzed to provide the inputs for working out an effective solution Three devices,namely the thyristor controlled series capacitor (TCSC), static synchronous compensator(STATCOM), and blocking filter (BL) are considered as a proposed choice, and the controlstrategy for each mentioned device is developed to mitigate the SSR For TCSC, the controlstrategy is designed based on two PI controllers for the voltage and current regulator,respectively; besides, the auxiliary sub-synchronous damping controller is proposed toprovide a supplementary signal of dynamic current on the input signal that is chosen thegenerator rotor speed deviation For STATCOM, two PI controllers, using for the DC andconnected point voltage regulator, proposed; besides, the auxiliary sub-synchronousdamping controller is proposed to provide a supplementary signal of dynamic current onthe input signal that is chosen the generator rotor speed deviation For BL, the naturaltorsional vibration frequency of models to ensure that SSR due to torsional interaction (TI),torque amplification (TA), and induction generator effect (IEG) are prevented Theeffectiveness of this study is verified via a time-domain simulation of the Vietnam Quang-Tri electric power system connected to the 500/220 kV transmission system using EMTP-

RV and PSS/E programs The obtained results show that the frequency scanning method ischosen as a useful method to analyze SSR and the effective solution can be applied toimmediately solve the difficulties encountering in the Vietnamese power system to be BL

3 S n ph m tài, công b và k t qu ào t o

01 bài báo khoa h c: Le Van Dai,

Tran Thanh Ngoc, Le Cao Quyen,

“Analyze the Sub-synchronous

Resonance Risk of Thermal Power

Plants and Take an Effective Solution

to Suppress: A Case Study for

Vietnamese Power System” Journal

of Electrical Systems, 2020, Vol 16,

Ngoài gi i pháp b l c t n s th p, ki n ngh nhà máy nhi t n Qu ng tr c n trang b

le phát hi n SSR (Turbine generator Torsional stress relay) Lo i r le này có thác d ng

o v t máy phát thông qua tách t máy ra kh i l i khi phát hi n mô men dao ng xo ntrên tr c tua bin máy phát tang cao v t m c ng ng quy nh

6 Ph l c

- p ng th c hi n tài nghiên c u khoa h c

- Thuy t minh tài ã c phê duy t

- Quy t nh nghi m thu

PH N II

U KHOA H C

Hi n t ng c ng h ng d i ng b (Sub-Synchronous Resonance-SSR) là nh ng dao

ng không t t d n c tích t t nh ng dao ng c và dao ng n trong h th ng

n ó là nguyên nhân c a s t ng tác và trao i n ng l ng gi a máy phát v i ph ncòn l i c a h th ng n c bi t, hi n t ng SSR x y ra i v i các nhà máy n k t

i v i h th ng thông qua ng dây có l p t t bù d c M c dù, gi i pháp l p t t bù

c trên ng dây c s d ng r ng rãi mang l i l i ích r t l n v kinh t vì có th nângcao kh n ng truy n t i công su t trên ng dây, s phân chia công su t gi a các ngdây song song và nâng cao n nh xác l p c a h th ng ng n ng a s x y ra hi n t ngSSR trên h th ng n, báo cáo này xu t ph ng pháp quét t n s phân tích hi n

ng SSR và t ó làm c s a ra gi i pháp ng n ng a Các thi t b STATCOM vàTCSC c trang b b i các thu t toán u khi n t ng ng c xu t thay th chocác t bù d c trên ng dây g n v i các nhà máy n Thêm vào ó, b l c t n s th p

i hai d i t n l c c ng c xu t l p t t i nh ng máy bi n áp c a nhà máy Sau

s c áng k x y ra t i các nhà máy phát n do hi n t ng SSR gây ra Ví d , vào

m 2004 t i nhà máy n h t nhân Dresden, bang Grundy Hoa k , rotor c a t máy phát

2 và 3 b r n n t; n m 2008, tua bin máy s 3 c a nhà máy n Yimin, Trung Qu c b

c ; n m 2009, t i nhà máy n gió Zorillo-Gulf, SSR x y ra [3]

Hi n nay, m t s lý thuy t s d ng phân tích và nghiên c u hi n t ng SSR trên h

th ng, trong s ó áng k nh t là ph ng pháp phân tích giá tr riêng, phân tích mô menquá n t , phân tích h s mô men ph c (Complex torque coe cient analysis), và quét

n s (Frequency scanning) c trình bày trong [4-7]

i s phát tri n nhanh c a thi t b n t công su t, u này d n theo s phát tri n

a thi t b h th ng truy n t i n linh ho t FACTS u này, ã thu hút n các nhànghiên c u c ng nh công ty phát n trong nh ng n m g n ây Nh ng thi t b FACTS

có th k t n i song song, n i ti p ho c là c hai vào trong l i n Trong ó, thi t b bù

i ti p TCSC c gi i thi u trong [8] ng n ng a dao ng SSR nh h ng c a TCSC

i v i SSR c ng c gi i thi u trong [9] Thi t b STATCOM c ng c ng d ng

ng n ng a hi n t ng SSR, c gi i thi u trong [10, 11] Thi t b UPFC, GCSC và thi t SSSC c gi i thi u trong [12-14], t ng ng Ngoài ra, b l c BF [15, 16], lý thuy tNarain G Higorani (NGH) [17] c ng c áp d ng ng n ng a SSR trong h th ng

Hi n t ng SSR ã x y i v i nhà máy n V ng Áng 1, vào ngày 24 tháng 11 n m

2015, h u qu c a v n là tr c tua bin t máy phát th nh t c a nhà máy V ng Áng 1 b

c nghiêm tr ng Tr c tình hình này, nhóm tác gi trong [13] ã xu t s d ng cácthi t b TCSC, SVC, và STATCOM nh m t gi i pháp ng n ng a SSR

Nhìn chung, hi n nay Vi t Nam ch y u t p trung h ng th ng m i v vi c tri n khai

ng d ng nh ng b l c có s n nh kh i b l c n i ti p [18], nghiên c u v ti m n ng c a

vi c phát tri n b l cBFhi n t ng c ng h ng c a t bù ng c v máy phát mà ch a cónhi u nghiên c u v vi c ch t o công ngh , b l c hi n t ng c ng h ng không h h ngmáy phát Thêm vào ó, có m t s công ty t v n trong n c c ng nghiên c u và a ra

nh ng gi i pháp ng n ng a hi n t ng SSR cho các nhà máy nhi t n [19]

2.3 ánh giá k t qu nghiên c u ã công b

Trong nh ng ph ng pháp c p trên, hi n nay, ph ng pháp quét t n s là m t trong

nh ng ph ng pháp c s d ng ph bi n nh t áp d ng phân tích hi n t ng SSR trên

th ng, b i vì có m t s t i u nh lý thuy t n gi n, kh i l ng tính nh , và có th xác

nh nhanh khi hi n t ng SSR x y ra Nh ng t i u này là nh ng m c i ti n cho nh ng

t l i c a nh ng lý thuy t còn l i [15]

Thi t b FACTs c l a ch n nh là gi i pháp t i u cho vi c ng n ng a hi n t ngSSR M t s công trình ã nêu trên có kh n ng ng n ng a t t hi n t ng SSR Tuynhiên, trong [16], nh ng tác gi ã s d ng STATCOM n ng ng a SSR K t qu phthu c vào lý thuy t u khi n và c u trúc h th ng; nh ng có th nói r ng hi u qu c a

ph ng pháp này s b nh h ng khi c u trúc l i thay i Trong [17], s d ng TCSC,

hi u qu ch m c phân tích và so sánh khi TCSC thay th t bù c nh ( xed seriescapacitor - FSC) Trong [6, 7], s d ng STATCOM, nh ng nh ng tác gi ch phân tích và

ki m ch ng trên h th ng n gi n Trong [20] [8],và [9]s d ng UPFC, GCSC, và SSSC,

nh ng tài li u này ch t p trung trong vi c phân tích và ng n ng a SSR i v i các nhà máy

n gió

2.4 Tính c p thi t ti n hành nghiên c u

Do nhu c u s d ng n ngày càng t ng, d n n h th ng truy n t i hi n h u b quá

i K ho ch thay m i h th ng truy n t i là không th , bi n pháp hi u qu và kh c ph cnhanh nh t hi n t i là l p t h th ng có t bù d c ng dây, b i vì ph ng pháp nàymang l i l i ích r t l n v kinh t Ví d (i) có th nâng cao kh n ng truy n t i công su ttrên ng dây, (ii) s phân chia công su t gi a các ng dây song song và (iii) nâng cao

n nh xác l p c a h th ng Tuy nhiên, b t l i l n là hi n t ng SSR d x y ra khi h

th ng có s c , c bi t nh t là i v i nh ng nhà máy nhi t n k t n i vào h th ng có

bù d c M t ví d áng chú ý nh t t i h th ng n Vi t Nam là s c x y ra t i nhàmáy nhi t n V ng Áng 1 vào ngày 24 tháng 11 n m 2015 do hi n t ng SSR gây ra, h u

qu c a s c này là tr c tua bin c a t máy phát th nh t b r n n t có th nhìn th y trongHình 1 và di n bi n s c o c có th nhìn th y trong Hình 2 [13]

ng tr c nh ng th thách và nguy c hi n t ng SSR có th x y ra i v i nh ngnhà máy n khác ang k t n i t i h th ng n trong c n c c bi t, nhà máy n

Qu ng Tr ang ng tr c nguy c r i ro v SSR và ang c EVN, các Công ty T V nThi t K và các Công Ty cung c p thi t b nh ABB và Siemens chú ý n Chính vì th ,

tài “Phân tích hi n t ng c ng h ng d i ng b và xu t nh ng gi i pháp ng n

ng a” c xu t

n nghiên c u: tài t p trung phân tích hi n t ng SSR, so sánh t n s t nhiên

a l i khu v c v i nhà máy nhi t n Qu ng Tr d i nh ng c u trúc v n hành khácnhau s d ng ph ng pháp quét t n s b ng ph n m m EMTP-RV Hình 1 và 2 mô t s

tác ng c a SSR tác ng lên tr c tua bin máy phát n Qu ng Tr và hình nh ghi nh n

c máy phát n th nh t Sau ó kh o sát 2 tr ng h p (i) c ng h ng t kích thích và(ii) c ng h ng quá nh n bi t r i ro SSR D a trên n n t ng phân tích SSR, xu t

gi i pháp ng n ng a b ng gi i thu t u khi n cho các thi t b TCSC, STATCOM, vàBloking filter

Phân tích tính m i, ý ngh a khoa h c và s c n thi t c a v n c n nghiên c u: Nh

c phân tích trên, nghiên c u này xu t phân tích hi n t ng SSR v i h th ng n

có c u trúc l n và v n hành khác nhau H n n a, nghiên c u hi n t ng SSR là bài toán

th c ti n ang thách th c các h th ng n hi n h u và c bi t có s xâm nh p c a cácnhà máy n càng nhi u

a i t ng nghiên c u: Mô hình máy phát n, máy bi n áp, ng ây, thi t bFACTS và m t s mô hình thi t b khác liên quan

b Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u hi n t ng quá trên h th ng n, h th ng n

500 kV khu v c Qu ng Tr c a h th ng n Vi t Nam

c Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u: Ti p c n t c s lý lu n chung, mô hình

mô ph ng, so sánh, ánh giá k t qu , công b báo trên t p chí SCOPUS

3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 3:00 6:00 9:00 12:000%

No.1 bearing vibration No.2 bearing vibration No.3 bearing vibration

(b)

Hình 2 Di n bi n s c c a t máy th nh t c a nhà máy nhi t n V ng Áng 1

(a) c u t o tr c rotor và (b) di n bi n ghi c ngày 24 và 25 tháng 11 n m 2005

CH NG 1: PH NG PHÁP LU N PHÂN TÍCH SSR

Ch ng này trình bày ph ng pháp lu n v tác nhân và m t s lý lu n phân tích v

hi n t ng SSR trên h th ng n.

Do tính ch t c a a hình, m t s qu c gia nh Hoa K , Trung Qu c, Canada, Brazil

và Vi t Nam, ng dây t i n có kho ng cách r t xa t nhà máy phát n n ph t i

Vì v y, c i thi n kh n ng truy n t i và n nh quá , ph ng pháp bù n i ti p

c s d ng l p t h th ng truy n t i ng dài là m t l a ch n t i u Tuy nhiên,các t bù d c trên ng dây truy n t i c ng có th gây nên hi n t ng c ng h ng ng (SSR) i v i các nhà máy phát n n u b bù n i ti p c l p t g n chúng c ng

xu t hi n t ng SSR Sau khi SSR x y ra, s an toàn c a t máy phát n và n nh c a

th ng n có th b s c nghiêm tr ng, ví d : phá h ng tr c tua bin máy phát và m t

n nh h th ng khi t n s th p h n m c t n s yêu c u S liên quan chính c a SSR là

kh n ng phá h y tr c tua bin do ng su t xo n S phá h y này có th là k t qu c a quátrình tích l y trong th i gian dài c a dao ng xo n có biên th p ho c k t qu trong th igian ng n c a mô men xo n có biên cao Nhìn chung các nhà máy th y n có các thông

c khí ít b nh h ng b i hi n t ng SRR h n các nhà máy nhi t n

Hi n t ng dao ng t n s th p ã c a ra th o lu n l n u tiên n m 1937, n

m 1971 hi n t ng dao ng xo n tr c tua bin ã c ghi nh n Hai s c gây phá h ng

tr c tua bin t i nhà máy n Mohave [21] mi n Nam bang Nevada Hoa K vào ngày 9tháng 12 n m1970 và ngày 26 tháng 10 n m 1971; n m 2004 c ng ghi nh n m t s c x y

ra tr c tua bin t máy phát s 2 và t máy phát s 3 c a nhà máy n h t nh n Dresden Hoa K ; n m 2008 ghi nh n s c gãy tr c tua bin t máy phát n s 3 c a nhà máyYimin c a Trung Qu c [9]; N m 2015 ghi nh n s c r n n c tr c tua bin máy phát n

1 nhà máy n V ng Án Vi t Nam [22] Do ó, yêu c u v s n m b t và phát tri n

lý thuy t v s nh h ng gi a t bù d c trên ng dây truy n t i và tr ng thái xo n c amáy phát tua bin h i

Vì v y, nh h ng c a hi n t ng c ng h ng d i ng b ph i c xem xét phântích chi ti t khi tri n khai các d án l p t t bù d c trên l i.

Theo [23], hi n t ng c ng h ng d i ng b là m t tr ng thái c a h th ng n khi

th ng trao i n ng l ng v i tua bin máy phát m t ho c nhi u t n s riêng v i h

th ng c k t n i có giá tr d i t n s ng b c a h th ng Hình 1.1, s h th ngtua bin k t n i v i máy phát n có t tù d c

M2

D 2

Transformer

Transmission Line

Series Capacitor

M Rotational mass inertia

Hình 1.1 H th ng tua bin k t n i v i máy phát có t bù d c

Kh o sát h th ng tua bin k t n i v i máy phát có t tù d c c th hi n Hình 1.1.Theo [24], h th ng có t n s c ng h ng ( f n) c xác nh:

trong ó X''là n kháng siêu quá c a máy phát, X Tlà n kháng c a máy bi n áp, X L

là n kháng c a ng dây truy n t i, R L là n tr c a ng dây truy n t i vàX C nkháng c a t bù d c

Vì X C X L nên f n nh h n t n s ng b c a h th ng f0 i v i h th ng ph c

p h n s trên, hi n t ng c ng h ng s di n ra m t s t n s khác nhau Dòng c m

ng ba pha cân b ng t n s f n t o ra m t t tr ng quay khe h quay cùng t n s v i

ng c xác nh b i thành ph n th t c a dòng Dòng th t thu n t o ra t tr ngquay cùng h ng v i rotor trong khi dòng th t ngh ch sinh ra t tr ng quay theo h ng

ng c l i T n s c a dòng c m ng sinh ra trong cu n dây rotor c xác nh b i:

u “ ” liên quan n dòng th t thu n trong khi ó d u “+” liên quan n dòng th ngh ch Dòng c m ng trên rotor tác ng lên t tr ng c a rotor và mô men xo n t n

d i ng b trên rotor (t o ra b i s nh h ng l n nhau gi a t tr ng n nh c arotor) S thay i t tr ng rotor d n n s thay i n t tr ng c a máy phát dù r ng

c quay v n không thay i n t tr ng sinh ra trên stator có t n s (f s) c xác

xu t hi n mô men xo n d i ng b trên rotor do chính tr c tua bin máy phát có

tr ng thái dao ng riêng, ó là c tr ng chính c a h th ng kh i dao ng lò xo “spring

mass” Khi dao ng c a tr c rotor d i t n s ng b , mô men xo n d i ng b trùng

i m t trong các dao ng tr ng thái riêng c a tr c Vì v y tr c s dao ng t n s riêngnày, ôi khi có biên l n ây c g i là hi n t ng c ng h ng d i ng b , u nàygây nên tr ng thái m i c a tr c và gây nên s phá h y ho c s c

Tua bin máy phát có m t vài c c u quay t ng ng v i các c p khác nhau c a tua bin

i, máy phát và b kích thích quay (n u có) Các c c u này không c n i c ng v inhau mà làm vi c nh các lò xo ó là khi m t mô men bên ngoài tác ng lên u cu i

a tr c thì nó s tr t Mô men xo n truy n th ng trên tr c t l v i s l ch v trí góc pha

a tr c hai u H th ng g m 6 “spring mass” c th hi n Hình 1.2 theo [25].Theo [22] h th ng n có tua bin máy phát n k t n i v i h th ng bù n i ti p có 4

“spring mass” Hình 1.3.

1.2 Nguyên nhân gây ra SSR

Có r t nhi u ki u t ng tác gi a h th ng và máy phát có th d n t i hi n t ng c ng

ng d i ng b Theo [24], có 2 d ng xu t hi n c a hi n t ng SSR nh sau:

kích thích (Self Excitation) (SSR tr ng thái n nh)

Mô men xo n quá (Transient Torques) (SSR tr ng thái quá )

1.2.1 T kích thích

Dòng n tu n hoàn d i ng b i vào các c c máy phát t o ra thành ph n n áp

u c c d i ng b Thành ph n n áp này có th duy trì các dòng n t o s nh

ng trong máy phát g i là hi n t ng t kích thích Có hai lo i t kích thích: (1) n

ng rotor và (2) C n ng rotor chúng liên quan n các hi n t ng t ng ng là s

nh h ng c m ng trên máy phát và tác ng xo n

a S nh h ng c m ng trên máy phát (Induction Generator Effect)

SSR-IEG c ng là m t hi n t ng t kích thích, liên quan n ng l c h c c a h th ng

n Dòng n ph n ng c a máy phát t o ra m t l c t tr ng quay (mmf) trong khe hkhông khí ph n ng v i t c góc 2 f er t n s f er T tr ng quay này c g i quakhe h không khí chính là mmf t o ra các mô men t n s ( f0 f er) Trong ó, n u t n chuy n ng mô men c a rotor máy phát khác v i t n s mô men ng b ph f0 f er

thì t ng tác gi a các mô men chuy n ng di n ra Khi MMF quay do dòng n ph n ng

n s ng b ph t o ra chuy n ng v i t c s, ch m h n t c c a t c góc c arotor Theo lý thuy t máy n c m ng, n tr t ng ng c a rotor nhìn t phía stato

a máy phát, trong tr ng h p này, khi tr t c a máy phát có giá tr âm Khi x y ra

hi n t ng t kích trong h th ng, dòng n d i ng b t ng nhanh SSR có th xu t

hi n trong u ki n quá áp do hi u ng máy phát c m ng trong h th ng bù n i ti p L u

ý SSR-IEG ch quan tâm n l n c a n tr rotor t ng ng nhìn t phía stato c amáy phát n bên c nh t ng n tr c a máy bi n áp và ng dây truy n t i n

' 1

Hình 1.3 H th ng tua bin máy phát g m 04 ph n [22].

b Tác ng xo n (Torsional Interaction – TI)

Tác ng xo n xu t hi n khi máy phát k t n i n m t h th ng n có thành ph n t

bù d c u n i trên ng dây, trong ó m t trong nh ng thành ph n t nhiên c a l i n

có t n s bù g n v i t n s dao ng riêng c a tr c tua bin máy phát Khi xu t hi n c ng

ng, rotor máy phát s dao ng t ng d n và quá trình chuy n ng này s có thành ph n

n áp c m ng lên stator máy phát v i 2 thành ph n t n s d i ng b và trên ng b Tuy nhiên n áp c m ng v i t n s d i ng b s tác ng chính n mô men d i

ng b N u mô men này b ng ho c v t quá mô men c n ch n c c a rotor, h th ng s

t a vào v n hành ho c s a ch a các t bù d c trên ng dây

1.2.2 Mô men xo n quá

Mô men xo n quá xu t hi n là k t qu do nh h ng b i dao ng l n trên h th ng

nh ng n m ch Dao ng l n c a h th ng s gây ra vi c thay i c u trúc h th ng m tcách t ng t K t qu v i vi c thay i này thành ph n dòng v i r t nhi u thành ph n t n

t nhiên c a l i xu t hi n Trong h th ng truy n t i mà không có l p t t bù d c,các thành ph n quá luôn là thành ph n DC Tuy nhiên v i l i n có thành ph n t bù

c tham gia, dòng n quá l i khác V i m t l i n n gi n có thành ph n t bù

c tham gia nh Hình 1.1 dòng quá s có d ng bi u th c nh sau:

( ) s( ) t( )

Các thành ph n trong bi u th c c tính toán nh sau:

14

u m t trong nh ng t n s t nhiên này trùng v i t n s bù c a t n s dao ng trên

tr c tua bin s gây ra s khu ch i biên mô men r t l n và các mô men này là t l tr c

ti p n biên c a dòng dao ng Dòng do ng n m ch có th s n sinh ra mô men trên

tr c rotor r t l n ngay khi ng n m ch c ng nh sau khi ng n m ch ã c lo i tr Trong

th ng n ph c t p có r t nhi u thành ph n d i ng b khác nhau và vi c phân tíchnày vô cùng ph c t p D a vào hi n t ng SSR, thành ph n t n s d i ng b c a mômen xo n có th có biên l n t c th i sau khi nhi u m c dù v th c t v n có s suy

gi m M i l n xu t hi n mô men quá có biên l n d n n s gi m sút tu i th c a

tr c vì s phá h ng do m i M i c xem là m t quá trình thay i c u trúc v nh c u c c, di n ra trên v t li u u ki n có hình thành các ng su t thay i và bi n d ng t i

t s m ho c nhi u m, có th bi n d ng t n c c m ho c gãy hoàn toàn sau

t s dao ng b t th ng v a ó c xem nh m t quá trình tích l y khi các s

ki n di n ra c c ng d n vào s suy gi m tu i th c a l n m i tr c N u có s l n

di n ra quá trình mô men xo n quá cao, m i tích l y s t n ng ng và kh n nghình thành các v t n t do m i trong vùng t p trung ng l c cao s áng k Khi v t n t

u tiên xu t hi n, s phá h ng s lan r ng kích th c d n n phá h ng không có kh n ng

ph c h i và gãy tr c hoàn toàn

Theo [26], biên mô men xo n tác ng trên tr c tua bin c 2 pu/l n, kh n ng tr ctua bin s h h ng sau h n 1000 l n b tác ng do v n xo n v i biên này, th hi n Hình 1.4 Trong khi ó v i biên mô men xo n d i 0,7 pu, tr c tua bin có th ch u m itác ng mà không gây ra h h ng.

ây HCLF (high-cycles fatigue limit): Vùng v n hành an toàn, tr c tua bin có th ch u

Ph ng pháp quét t n s (FSM) là m t k thu t c s d ng r ng rãi, ánh giá s

r i ro SSR trong h th ng [27] Nguyên t c là tính toán n tr và n kháng t ng

ng ph thu c t n s c a m ng, nh c nhìn th y t phía sau stator c a máy phát N u

có m t s c nào ó x y ra trong ó t c m b ng không và n tr là âm v i cùng t n, thì m t dao ng duy trì v n t n t i t n s ó do IGE u m c a ph ng pháp này

là nhanh chóng ki m tra c nguy c m t n nh do SSR gây ra, a ra các tr ng h p phòng khác nhau cho m ng n [28] FSM c ng là m t ph ng pháp t i u ánh giá

nh h ng SSR-TI [27]

Ph ng pháp quét t n s cho bi t kh n ng có th x y ra các v n t ng tác xo n và

mô men xo n quá t n s d i ng b Các v n này có th xu t hi n n u có vi c

ng h ng song song gi a n tr , n kháng c a máy phát và c a h th ng T n s xu t

hi n c ng h ng song song chính là t n s ng v i giá tr c c i c a n tr và n kháng

ng ng h th ng

Gi i h n c a ph ng pháp này là cách nhìn n kháng t m t m c nh trên h

th ng, th ng là trên các cu n dây stator máy phát Quá trình th c hi n ph i c l p l icho các u ki n khác nhau c a h th ng các m máy phát khác nhau c n quan tâm

1.3.2 Phân tích giá Eigenvalue

Phân tích giá tr riêng là m t ph ng pháp tính c th và chính xác d a trên lý thuy ttuy n tính phân tích c tr ng SSR b ng ph ng pháp phân tích giá tr riêng, c n ph ithi t l p chi ti t mô hình toán h c c a t ng thành ph n h th ng Sau ó, mô hình khônggian tr ng thái tuy n tính thu c b ng cách tuy n tính hóa b ng ph ng trình vi phân b c

nh t phi tuy n tính theo [27, 29]:

( , )( , )

x f x u

trong ó f(.) là véc t ch a t p ph ng trình vi phân phi tuy n tính b c nh t; x và u n

t là các véc t bi n tr ng thái và giá tr bi n u vào h th ng; g(.) là véc t c a ph ngtrình i s phi tuy n; y(.) là véc t ch a các giá tr c a bi n ngõ ra.

Xét h th ng giao ng trong chuy n ng nh , theo [27] ph ng trình 1.5 các véc t

det(sI A) 0 (1.7)Tính n nh trong h th ng phi tuy n tính nh có th nh n c b ng giá tr riêng c a

ma tr n A theo [30]:

- u các giá tr riêng c a ph n th c có gái tr âm, h th ng n nh g n n giá tr ti m

n

- u có ít nh t m t giá tr riêng c a ph n th c d ng thì h th ng không n nh

- u các giá tr c a ph n th c b ng 0, h th ng không th xác nh c giá tr c s

tính toán cho giá tr c tính ban u

Nh c m c a ph ng pháp phân tích giá tr riêng là ch phân tích c h th ng nh

Ph ng pháp phân tích giá tr riêng yêu c u mô hình hóa h th ng v i các bi n tr ng thái

n thi t mô t tình tr ng h th ng Trong các h th ng l n, ma tr n h th ng có th lên

i 500 ph n t , u này làm cho vi c tính toán tr thành m t công vi c kéo dài th i gian

t s cách gi i quy t các h th ng l n b ng cách ch ch n các bi n tr ng thái c n thi t

và t i u hóa vi c l p trình [30, 31]

Ph ng pháp h s mô men ph c ã c áp d ng r ng rãi trong phân tích SSR k t

n u tiên c xu t b i I M Canay [32] So v i các công c khác nghiên c u SSR

nh phân tích giá tr riêng và quét t n s , ph ng pháp h s mô men ph c d th c hi n

n vì nó không yêu c u tuy n tính hóa ph c h th ng n ng l ng Trong khi h n ch là

ph ng pháp h s mô men ph c ch có th áp d ng cho h th ng T-G n l v i các thành

ph n khác là ngu n t n s c nh [33]

Mô ph ng quá n t s d ng các mô hình chi ti t có tính n các c tính phi tuy n

a các thành ph n h th ng n [34] Do ó, nó cho k t qu g n nh t v i ho t ng th c

c a h th ng n Vì v y, mô ph ng quá n t ã c s d ng nghiên c u

ng tác d i ng b trong h th ng n [27, 35] Dao ng c a h th ng khi có nhi u

lo n l n nh s c có th c nghiên c u chính xác b ng cách s d ng mô ph ng quá

n t Do ó, các hi n t ng tín hi u l n nh khu ch i mô men xo n có th c nghiên

u chính xác b ng cách s d ng mô ph ng quá n t Vì u ra c a mô ph ng quá

n t là bi n thiên theo th i gian c a các i l ng n và i l ng khác nhau trong

th ng, nên vi c xác nh nguyên nhân c a v n dao ng c a h th ng có th r t ph cp.

Phân tích quá n t (EMTP) là m t ch ng trình tích h p s c a các ph ng trình

vi phân h th ng Không gi ng nh ch ng trình n nh t m th i ch mô hình các i

ng chu i, i di n cho m t h th ng cân b ng hoàn h o, EMTP trình bày mô hình bapha y c a h th ng v i các mô hình chi ti t h n v ng truy n, cáp, máy và cácthi t b c bi t nh t n n i ti p n v máy phát tua bin có th c mô hình chi ti t

nh các mô hình tham s g p và kh p n i song ph ng c a h th ng c và n c bao

m Nó cho phép mô hình hóa phi tuy n c a các thành ph n h th ng ph c t p cung c ptính linh ho t cao cho các máy mô hình và b u khi n c a chúng, l i t m th i, hành ng

ng t m ch và các lo i s ki n chuy n m ch khác Do tính linh ho t và tính t ng quát c a

- Dung l ng bù d c trên ng dây dài

- Thông s c a máy phát n x y ra hi n t ng SSR

- Th i gian lo i tr s c

Ch ng này gi i thi u t ng quan v SSR và phân tích các nguyên nhân nh h ng c a

nó tác lên th th ng n Các ph ng pháp nghiên c u và phân tích c a SSR c ng c

a ra

CH NG 2: MÔ HÌNH HÓA VÀ KH O SÁT HI N

Ch ng này mô hình hóa các ph n t trong h th ng n phân tích các hi n t ng

ng h ng d i ng b D a trên c s ó kh o sát hi n t ng c ng h ng d i ng nhà máy nhi t n Qu ng Tr

2.1 Mô hình hóa các ph n t trong h th ng

Vi c phát tri n và n nh ngu n n ng l ng cho qu c gia là góp ph n quan tr ng trong

vi c phát tri n n n kinh t t n c Vi c xây d ng, ch t o các t máy phát n ckhuy n khích, t máy n c a nhà máy nhi t n Qu ng Tr c ng góp ph n vào quá trìnhphát tri n c a t n c Nhà máy n (NM ) Qu ng Tr công su t 2 x 660 MW d ki n

a vào v n hành n m 2023, 2024 NM u n i lên 500 kV v TBA 500 kV Qu ng Tr

i chi u dài u n i kho ng 25 km T máy phát n c dùng cho nhà máy nhi t n

Qu ng Tr c s d ng máy phát n ng b , c u trúc c a h tua bin khí c s d ng nhà máy n này th hi n nh Hình 2.1, c u trúc máy phát tua bin g m các ph n áp

su t cao HIP và áp su t th p LP Quá trình k t n i gi a ngu n c a máy n v i l i n

qu c gia b ng máy bi n áp nâng áp 500 kV và ng dây truy n t i 500 kV Nhà máy n

Qu ng Tr ang trong quá trình l p t và thi công nên vi c mô hình hóa nhà máy n k t

i v i l i n qu c gia là vi c làm vô cùng c n thi t ó là c s , tài li u nghiên c ucho quá trình v n hành c a nhà máy n

Hình 2.1 Mô hình k t n i các kh i rotor c a máy phát Qu ng Tr

Mô hình hóa nhà máy nhi t n g m có các thành ph n nh : máy phát n, tua bin,máy bi n áp, mô hình ng dây truy n t i.

2.1.1 Máy phát

Vi c mô hình hóa mô hóa mô ph ng máy phát n ng b c nhiên c u m nh mtrong nh ng th p niên 1920 và 1930 c a th k tr c [36-38], và ó là tài luôn cnghiên c u và ng d ng trong nh ng n m g n ây [39, 40]

Máy phát n ng b có c u t o g m 2 b ph n chính stator và rotor, Hình 2.2 th

hi n mô hình hóa cu n dây stator và rotor c a máy phát n ng b [26] Stator g m ba

cu n dây qu n t l ch pha nhau m t góc 1200 n Rotor là b dây qu n xung quanh lõithép và c kích t b ng ngu n n m t chi u

c a

a'

b’

b c'

q - axis

d - axis

Axis of phase b

Armature wingding

Field wingding

Axis of phase a Axis of phase c

Air gap

Stator Rotor

Hình 2.2 Mô hình máy phát n ng b

Khi rotor c n i v i ng c s c p (tua bin h i n c, tua bin gió, tua bin n c, )

và c kích t b ng ngu n n m t chi u Khi ó, trong cu n dây stator xu t hi n tthông ph n ng t c th i, t thông cho m t pha stator là:

thông f c t o ra b i dòng kích t I f Su t n ng c m ng sinh ra b i tthông f ( )t

2cos

32cos

nh khác nh cánh qu t rotor, cu n dây qu n rotor, các kh i c nh tr c, qu t gió, h th ng

m H th ng c khí tua bin-máy phát [26, 41], h th ng tua bin khí g m m t kh i tua bin

áp su t cao (HP), m t kh i tua bin áp su t trung bình (IP), hai kh i tua bin áp su t th p(LPA-LPB), kh i máy phát (GEN) và kh i kích t (EXC), t o thành m t kh i h th ng g msáu kh i tuy n tính c th hi n Hình 2.4 và s kh i t ng ng cho m t tua bin

có N kh i nh hình 2.5

Các kh i tr c tua bin c c nh b i các tr c g i hai u các kh i tua bin, v trí và

c góc c quy i v t c ng b ng v i t n s góc 0(t c góc ng v i t n góc chung c a rotor) và B (t c góc ng v i t n s góc c a kh i tr c tua bin 0 B) Theo [27], t c góc quay c a kh i tua bin c tính:

0

i M là ma tr n ng chéo c a h ng s quán tính; D’ và K l n l c ma tr n tam giác c a

th ng gi m xóc và c ng c a kh i quay; T m và T e là ma tr n c a mô men c và mômen n; là góc rotor c a kh i quay th

t h th ng tua bin khi c t p chí IEEE (1973) [27] ã mô t h th ng tua bin h i

c Hình 2.6 và mô hình u khi n t c máy phát Hình 2.7 ó là mô hình ukhi n t c c a tua bin h i n c th hi n s ch m tr do l u tr h i n c trong t h i, bhâm nóng và ng dây d n khí F HP, FIP và F LP là thành ph n nh trong tua bin máy phát

n n c t ng ng v i các thành ph n trên tr c tua bin máy phát HP, IP và LP Giá tr

b n c a F HP, FIP và F LP l n l t 0,3, 0,3 và 0.,4 c tính t ng trong m t kh i th ng

1 1

th ng kích t trong máy phát n ng b c chia làm 3 lo i:

th ng kích t m t chi u (DC) s d ng máy phát n m t chi u có ch i than

th ng kích t xoay chi u (AC) s d ng máy phát n xoay chi u thông qua

ch nh l u

th ng kích t t nh (ST) trong ó ngu n c cung c p thông qua máy bi n

áp và b ch nh l u

Transducer And Load Comp

ESS PSS

ii) E fd E f dmin n u U R E fdmin

iii) E fd E f dmax n u U R E fdmax