CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn LÃ MINH KHÁNH

Nghiên cứu tính toán Ổn định động của hệ thống gồm hai nhà máy nhiệt điện và các phụ tải nhằm: Xác định thời gian cắt giới hạn để hệ thống có ổn định động khi ngắn mạch ba pha trên đầu của một trong hai đường dây nối giữa hai nhà máy.

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆPTÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN

Ổn định động của hệ thống là khả năng của hệ thống khôi phục lại chế độ làm

việc ban đầu hoặc gần ban đầu sau khi bị các kích động ( kích động lớn và

kích động nhỏ )

Các kích động lớn tuy xảy ra ít nhưng có biên độ lớn Chúng xuất hiện khi

các:

- Cắt hoặc đóng đột ngột các phụ tải lớn

- Cắt đường dây tải điện hoặc máy biến áp đang mang tải

- Cắt máy phát điện đang mang tải

- Ngắn mạch các loại

Trong các dạng kích động nói trên thì ngắn mạch là nguy hiểm hơn cả, vì

vậy ổn định của hệ thống điện được xét cho trường hợp xảy ra ngắn mạch

Khi xảy ra ngắn mạch sự cân bằng công suất cơ điện bị phá hoại lớn, trong

máy phát điện sẽ xuất hiện quá trình quá độ cơ điện dẫn đến sự dao động góc

quay tương đối của rôto với từ trường phần tĩnh theo thời gian Do vậy nghiên

cứu ổn định động của hệ thống điện là nghiên cứu sự chuyển động tương đối

của δtrong quá trình quá độ cơ điện của máy phát, xuất phát từ giá trị ban đầu

δ0 ( khi t = 0 ) Nếu hệ thống có ổn định thì sau thời gian t nào đó, sau khi bị

kích động góc δ(t) sẽ trở về giá trị ban đầu δ0hoặc gần δ0, tức hệ thống có ổn

định Ngược lại nếu gócδ(t) tăng lên thì hệ thống sẽ mất ổn định

Trong các loại ngắn mạch thì ngắn mạch ba pha nguy hiểm nhất, mặc dù

tuy ít xảy ra ( chiếm 5 ÷ 10% trong tổng số các loại ngắn mạch ) nhưng nó

làm cho các máy phát điện dao động mạnh

Nhiệm vụ tính toán ổn định động là xác định thời gian cắt giới hạn để hệ

thống có ổn định động khi ngắn mạch ba pha trên đầu của một trong hai

đường dây nối giữa hai nhà máy Vì là ngắn mạch ba pha nên trong máy phát

điện chỉ có dòng điện thứ tự thuận

Khi xác định được thời gian cắt chậm nhất, từ đó mà sẽ chỉnh định rơ le

bảo vệ Đó là thời gian mà rơ le bảo vệ căt sớm hơn thì hệ thống sẽ ổn định,

I Sơ đồ hệ thống điện và các thông số

2.2 Máy biến áp tăng áp:

Bảng thông số máy biến áp tăng áp TDH-63000/110 của NMNĐ 1

2.3 Thông số đường dây:

Lộ đường dây kép NĐ1-6 (dây dẫn AC-70)

S4= Sc4= 43.255 + j 27.982 MVA

S6= Sc6= 40.223 + j 24.342 MVA

Chế độ ban đầu:

Trong phần I, khi tính toán điều chỉnh điện áp ta có : U4= 111.67 kV, U6 =

112.49 kV và nút 6 là điểm phân công suất giữa hai nhà máy điện

Công suất truyền tải trên đường dây NĐ1-6 :

II Tính quy đổi các thông số và biến đổi sơ đồ

1 Sơ đồ thay thế hệ thống điện:

- Máy phát được thay thế bởi : E' và X'd

- Máy biến áp được thay thế bởi : XB

- Các phụ tải được thay thế bằng tổng trở cố định Zpt

- Đường dây được thay thế bằng tổng trở Zd

Dựa vào những giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế toàn hệ thống như sau:

N§2 N§1

2 Tính quy đổi các thông số

Chọn Scb= 100 MVA , Ucb= 110 kV

Zcb=

cb cb

* Quy đổi các thông số đường dây:

N§1-6 N§1-6

* Quy đổi các thông số chế độ:

Công suất phụ tải: Trong quá trình quy chuyển thì tính luôn công suất phản

kháng do dung dẫn đường dây sinh ra vào công suất phụ tải:

cb

S 33.626 + j 29.215S

N§2-4 N§2-4

cb

S 52.863 + j 17.742S

4-6 4-6

Nút 6 là điểm phân công suất, ta chọn nút 6 (U6= 1.023∠00 ) làm điểm

tính toán về hai phía nhà máy

3 Tính chế độ xác lập của mạng điện trước lúc ngắn mạch:

6

I

1.023U

S 1.776 -31.882I

1.071 -0.114U

4

S 0.529 j 0.177I

1.023 0.627U

∆ = × = 0.5452×(0.042 + j 0.084) = 0.012 + j 0.025

Công suất NMNĐ2 phát lên thanh góp là:

III Tính ổn định động khi ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây liên lạc

phía nhà máy nhiệt điện 1:

∠ − = 0.763 + j 0.418

E' 2

N§2 4

6 N§1

Ta được sơ đồ sau:

E' 2

4 6

N§1 E' 1

Ta được sơ đồ sau:

Ta được sơ đồ sau:

* Biến đổi Y( Z’A3; Z’B3; ZC3) → ∆( Z10; Z12; Z20)

Z10= Z’A3+ ZC3+ Z’A3×ZC3/ Z’B3= Z’A3= j 0.124 = 0.124∠900

⇒y12= 0 ;ϕ12 = -(00) = 00;α12 = 900- ϕ12 = 900

Đặc tính công suất khi ngắn mạch :

P1II= E1'2Y11sinα11+ E'1E'2y12sin(δ12 -α12) = E'21 Y11sinα11

2 Lập đặc tính công suất sau khi ngắn mạch:

Sau khi ngắn mạch được cắt ra thì trên đoạn đường dây NĐ1-6 chỉ còn 1 lộ

nên tổng trở của nó tăng gấp đôi Ta có:

Ta được sơ đồ sau:

O

0.102 + j 0.267 Z' B3

⇒y12= 1.124 ;ϕ12= -(- 80.5590) = 80.5590;α12= 900- ϕ12= 9.4410

Đặc tính công suất khi ngắn mạch :

P1III= E'21 Y11sinα11+ E1' E'2y12sin(δ12- α12) = E1'2Y11sinα11

Gia tốc riêng của mỗi nhà máy α’1 , α’2 và gia tốc tương đối giữa hai nhà

máyα’12sau khi ngắn mạch là:

0 12

12 ’ 1 ’ 2 ’ 12 =’ 1 - ’ 2

Bằng phương pháp diện tích ta xác định được góc cắtδcắt=

* Xác định thời gian cắt tcắtứng với góc cắtδcắt=

Thời gian cắt được xác định bằng phương pháp phân đoạn liên tiếp, tính

cho chế độ trong khi ngắn mạch

Phân đoạn t (s) 12t 2 12(n) 12(n)

Dựa vào đồ thịδ(t) ta xác định được thời gian cắt chậm nhất là tcắt= (s)