ổn định trong hệ thống điện

Bài trình bày theo nhóm Mỗi nhóm có một bài tập trình bày bằng slide, trong vòng 5-7 phút  Tìm hiểu về ổn định quá độ  Các yếu tố ảnh hưởng thời gian tồn tại sự cố, vị trí, loại…  Phư

Trang 1

Các nguồn tham khảo

 Tài liệu tham khảo:

 Điều khiển ổn định HTĐ – GS.TS Lã Văn Út (ĐHBK)- nxb KHKT 2000

Trang 2

Bài trình bày theo nhóm

Mỗi nhóm có một bài tập trình bày bằng slide, trong vòng 5-7 phút

 Tìm hiểu về ổn định quá độ

 Các yếu tố ảnh hưởng( thời gian tồn tại sự cố, vị trí, loại…)

 Phương pháp nghiên cứu (diện tích, số, trực tiếp…)

 Các biện pháp nâng cao ổn định quá độ ( HVDC, PSS, SVC, TCSC, van điểu khiển tốc độ cao, hệ thống kích từ……)

 Tìm hiểu về ổn định điện áp

 Các yếu tố ảnh hưởng ( tải , ULTC, OEL, MPĐ….

 Phương pháp nghiên cứu (mô phỏng động, hay tuyến tính hóa)

 Các biện pháp nâng cao ổn định điện áp ( phòng ngừa, ngăn chặn

 Bảo vệ rơle (sa thải phụ tải)

truyền tải, nâng cao ổn định của HVDC,

FACTS

có HVDC-VSC, năng lượng gió

Trang 3

MỤC LỤC

2 MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NGHIÊN CỨU ÔN ĐỊNH HTĐ

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN

4 ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ

5 ỔN ĐỊNH ĐiỆN ÁP

 Lịch sử phát triển của htđ

 Định nghĩa và phân loại về ổn định htđ

3 ỔN ĐỊNH VỚI NHIỄU LOẠN NHỎ

Mô hình máy phát điện đồng bộ

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HTĐ

 Lịch sử phát triển của hệ thống điện

 Nguyên nhân của các sự cố tan rã hệ thống điện

 Định nghĩa và phân loại về ổn định hệ thống điện

 Một số ví dụ về tan rã hệ thống điện

 Các chế độ làm việc của hệ thống điện

 Mục tiêu của khảo sát ổn định

Trang 4

Nguyễn Đăng Toản

1.1 Lịch sử phát triển của HTĐ

thiết lập nhà máy điện ở Mỹ, với tải là 400

bóng đèn, mỗi bóng có công suất 83 W

 Điện áp lúc đó là 110 V một chiều (DC=Direct

Current)

 Các MPĐ và động cơ điện một chiều

tải, phân phối điện năng đến phụ tải cho

mục đích sử dụng chung,

1 Giới thiệu chung

ở Deptford bên bờ sông Thames để cung cấp điện cho thủ đôLondon:

 Sử dụng dòng điện xoay chiều (AC=Alternating Current , Dùng hệ thống cáp ngầm

 Điện áp 10kV

http://www.wikipedia.com/ Bóng đèn của Edison

Trang 5

1.1 Lịch sử phát triển của HTĐ (tiếp)

 Khi HTĐ phát triển, làm nảy sinh các vấn đề

 Các chỉ tiêu kỹ thuật

 Tổn thất khi truyền tải điện năng đi xa

 Vấn đề ổn định/điều khiển hệ thống

 Các chỉ tiêu kinh tế

 Hai yếu tố quyết định đến sự phát triển của HTĐ:

 Sự phát minh MBA (chỉ làm việc với dòng điện xoay chiều)

 Sự phát minh Từ trường quay: =>động cơ và máy phát điệnnhiều pha

thắng “Cuộc chiến các hệ thống điện”

Ngày nay, HTĐ chủ yếu dùng hệ thống dòng điện 3 pha xoay

MV/LV

Công nghiệp Tải Công

nghiệp

HV/MV

Gia đình HV/MV

Trang 6

 Thời gian mất điện: 30 h

 15 triệu người đã bị ảnh hưởng, chia tách thành ba vùng độc lập, cắt khoảng 19000MW

 22/28 Bang mất điện, hơn 600 triệu người đã bị ảnh hưởng

 Một số sự cố tan rã HTĐ trên thế giới do mất ổn định HTĐ

HẬU QUẢ NGHIÊM TRỌNG

10/16/2015

HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆTNAM THÌ SAO?

 Ngày 17/5/2005:

 Mất 2 bộ tụ bù dọc 500kV ở chế độ vận hành cao điểm, điện

áp thấp gây mất ổn định điện áp làm tách đôi hệ thống điện 500kV, mất 1074MW

 Miền Bắc: 14h40 ngày 27/12/2006,

 Một MC tại trạm 500kV Pleiku bị hỏng, gây rã lưới toàn bộ hệ thống điện miền Bắc (từ Quảng Bình trở ra) Sau 40 phút, các phụ tải của miền Bắc mới được cấp điện trở lại.Theo xác định thời điểm trên, 2 đ/d 500kV Đà Nẵng-Pleiku truyền tải với công suất cao ra miền Bắc để giúp tích nước cho hồ Hòa Bình và hồ Thác Bà theo kế hoạch bảo đảm điện mùa khô năm 2007,

12

Trang 7

 Lúc 5h07 ngày 28.2.2008:

 Sự cố 2 mạch đường dây 500kV Pleiku-Đà Nẵng mất liên kết

đã làm mất điện nhiều tỉnh, thành phố miền Bắc Một số NMNĐ chạy than bị tách khỏi lưới Đến 5h41 sự cố được xử lý và liên kết lại được 2 mạch đường dây 500kV

 Lúc 10h07 ngày 25/9/2009:

 Điện áp sụt giảm nhanh tại trạm 500kV Đà Nẵng (425kV) và trạm 500kV Hà Tĩnh (415kV) gây sụp đổ điện áp trên hệ thống điện 500kV Tại trạm Hà Tĩnh, bảo vệ điện áp thấp ở mức 2 (350kV) đã tác động cắt cả 2 mạch đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng tách đôi hệ thống điện 500kV Việt Nam Tổng

lượng tải bị mất là 1440MW

13

 14 giờ 15 ngày 22/5/2013 sự cố đường dây 500 kV Di Linh - Tân Định gây mất điện tại các tỉnh phía Nam.

 15 giờ 54, EVN vận hành trở lại đường dây 500 kV Bắc - Nam

 22 giờ 40, EVN đã khôi phục lại toàn bộ hệ thống điện của miền Nam

Trang 8

15

-Điện áp giảm thấp- Sụp đổ điện áp???

- Tần số giảm nhanh- dẫn đến các MPĐ nhiệt điện – Sụp đổ tần số

- Thời gian khoảng hơn 1 phút??? Nhanh

1 2 Cơ chế xảy ra mất ổn định/ tan rã htđ

Sự cố Nguy hiểm

Mất ổn định Góc rô to

Mất ổn định Điện áp

Quá tải

G line

Tổn thất Q Max tap

Max Q

G

Cắt quá tải

G line

Mất ổn định Tần số

Suy giảm tẩn số

Trang 9

1.3 Nguyên nhân của các sự cố tan rã HTĐ

Qui hoạch và thiết kế

Không update các

tiêu chuẩn mới

Phối hợp kém

Biện pháp cứu vãn Biện pháp

Thiết bị quá cũ

Thiếu các khóa đào tạo nâng cao

Vận hành

Khẩn cấp

N/nhân khách quan

Điều kiện bất thường

Tự nhiên

Hư hỏng ẩn

Hư hỏng bảo vệ

Trang 10

Electronic Engineering-IEEE-US, Conseil International Grand

Resaux Electriques -EU)

 Ổn định hệ thống điện là khả năng của một HTĐ-ở

một chế độ vận hành ban đầu cho trước- lấy lại trạng thái vận hành cân bằng sau khi trải qua sự cố xảy ra trong HTĐ, với tất cả các biến của hệ thống (biến vật lý/trạng thái) nằm trong giới hạn và duy trì tính toàn

vẹn của HTĐ

 Tính toàn vẹn của HTĐ được duy trì khi thực tế toàn

bộ HTĐ vẫn còn nguyên vẹn mà không cần phải cắt

các MPĐ/Tải một cách không cần thiết

Trang 11

 Tác động của các thiết bị tự động điều khiển (điều tốc tua bin, ht kích

từ, …) và hành động của nhân viên vận hành sẽ khôi phục lại hệ thống về tình trạng làm việc bình thường.

 Ngược lại, nếu hệ thống mất ổn định, sẽ dẫn đến sự tăng lên, hoặc giảm xuống nhanh chóng của các biến, ví dụ

 Sự tăng lên của góc rô tô của MPĐ, gây ra sự mất đồng bộ giữa các MPĐ

 Sự giảm nhanh chóng mô đun điện áp của các nút

 Một HTĐ ở điều kiện không ổn định có thể dẫn đến sự cắt điện hàng loạt, chia tách và tan rã hệ thống điện

Nhiễu loạn nhỏ

Ngắn hạn Dài hạn

Phân loại theo

Hiện tượng vật lý/ thông số hệ thống chính

Mức độ kích động/ sự cố

Khoảng thời gian

- Sự cân bằng công suất tác dụng của MPĐ và tải

- Khả năng duy trì mô đun điện áp tại các nút

- Sự cân bằng công suất Q

và khả năng đ/k điện áp

Trang 12

Ví dụ tan rã HTĐ do dao động công suất WSCC-1996

 Ví dụ tan rã HTĐ WSCC do dao động công suất (10 August 1996

WSCC (Western Systems Coordinating Council )

 Nhiệt độ cao ở vùng Tây bắc; Công suất truyền tải lớn từ Canada đến California.

 Trước khi xảy ra sự cố chính, ba đ/d 500 kV từ vùng Columbia River đến trung tâm phụ tải Oregon đã bị cắt ra do phóng điện vào cây.

 Đ/d liên lạc: California-Oregon Interties mang tải 4330 MW từ bắc – nam

 Đ/d liên lạc HVDC Pacific mang tải 2680 MW từ bắc – nam, 2300 MW chạy từ British Columbia

 Dao động công suất với tần số tăng dần 0,23 Hz dẫn đến cắt các

đường dây còn lại, tạo thành bốn đảo độc lập

 Mất 30.500 MW tải, 7,5 triệu khách hàng mất điện trong

khoảng từ vài phút đến 9h

Trang 13

MW Flow on Malin –Round Mountain

Kết quả của việc dao động công suất là hệ thống bị chia tách thành bốn đảo

độc lập

Kết quả của việc dao động công suất

là hệ thống bị chia tách thành bốn đảo

độc lập

Trang 14

Ví dụ tan rã HTD do mất ổn định quá độ- Braxin 1999

đang mang tải là : 34.200 MW

 HTĐ vẫn duy trì ổn định sau sự cố đầu tiên, tuy nhiên sau đó dẫn đến mất

ổn định khi một đường dây 400kV khác, đang mang tải nặng bị cắt ra do vùng ba của bảo vệ khoảng cách

 Quá trình cắt liên tiếp các đường dây, NMĐ tại Sao Paulo, kéo theo mất đường HVDC và 750 kV AC nối với Thủy điện Itaipu

 HTĐ hoàn toàn bị chia tách: mất 24.700 MW tải; còn vài đảo độc lập với lượng tải là 10,000 MW

11 March 1999 Brazil Blackout

 Nguyên nhân: mất ổn định quá độ sau khi trải qua

sự cố nguy hiểm tại trạm Bauru

Trang 15

Ví dụ sự cố do sụp đổ điện áp –WSCC-1996

Systems Coordination Council -WSCC) 2 /7/1996:

 Vùng Wyoming và Idaho lúc 14h24’ 37’’: HT nặng tải,

nhiệt độ trong vùng cao, khoảng 38°C

 Lượng CS truyền tải từ vùng Pacific NW về California khá cao cụ thể như sau:

 Đ/d liên lạc AC: 4300MW (giới hạn là 4800MW)

 Đ/d liên lạc DC: 2800MW ( giới hạn là 3100MW)

 Sau đó có một sự cố ngắn mạch một pha trên đường dây

345 kV từ nhà máy điện 200MW Jim Bridger trong vùng Wyoming đến Udaho do phóng điện từ đường dây vào cây trong hành lang tuyến

 Tuy nhiên việc sự cố cắt đường dây 220kV trong miền đông Oregon

đã làm điện áp giảm thấp trong vùng miền nam Idaho, và sự suy giảm dần dần trong vùng trung tâm Oregon

 Khoảng 24 giây sau, một đường dây 220kV khá dài khác từ vùng miền tây Montana đến miền nam của Idaho bị cắt ra do vùng ba của bảo vệ khoảng cách, điều này làm cho một đường dây kép 161kV khác bị cắt ra sau đó dẫn đến việc suy giảm khá nhanh điện áp trong vùng Idaho và Oregon.

 Khoảng 3 giây sau, 4 đường dây 220kV từ Hells Canyon đến Boise cũng bị cắt ra, 2 giây sau, hệ thống truyền tải liên lạc với vùng

Pacific bị cắt ra.

Trang 16

 Nguyên nhân chính là sự sụp đổ điện áp

Hình vẽ II-2: Quá trình sụp đổ điện áp trên hệ thống 500kV

Ví dụ sự cố do sụp đổ điện áp –WSCC-1996

Trang 17

TSAT được dùng để mô phỏng lại sự cố

 Tổng tải là 27.700 MW, với 3638 MW tải động cơ bơm

 Tổng công suất nhập khẩu từ các nước châu Âu khác là

6651 MW

Trang 19

 Rơ le kiểm tra đồng bộ đã ngăn việc đóng lặp lại tự

động và bằng tay do sự lệch pha lớn giữa các cực

của máy cắt (42°)

 Kết quả là làm quá tải trên một đường dây song song còn lại

 Các cố gắng để giảm lượng quá tải của ttđđ HTĐ

Thụy sỹ đã không thành công

Ví dụ sự cố do sụp đổ tần số

 Lúc 03:21, lượng nhập khẩu điện của Italy đã giảm 300

MW nhưng không đủ để giảm lượng quá tải trên đường dây còn lại (380 kV Sils-Soazza), sau đó đã bị cắt do dây võng và phóng điện vào cây trên hành lang tuyến lúc

03:25:22

 Quá trình sụp đổ có xu hướng tiếp tục và lượng công suất thiếu hụt của Italia đã làm quá tải và cắt tiếp các đường dây liên lạc với France, Austria và Slovania

 Việc mất các đường dây liên lạc này làm hệ thống Italy thiếu 6400 MW

Trang 20

sát bằng hệ thống sa thải theo tần số thấp KỊP THỜI

 Kết quả là sau vài phút, toàn bộ hệ thống sụp đổ lúc

3:28:00

 60 triệu người bị ảnh hưởng

 Tổng điện năng mất là 180 GWh

 Mất 3 giờ để khôi phục miền bắc, và mất một ngày để

khôi phục hoàn toàn HTĐ Italia

Trang 21

Sự cố ngày 4/11/ 2006 tại châu Âu

 HTĐ liên kết châu Âu

 24 quốc gia, 29 TSOs

 Hệ thống điện phân tán (DG)

 Bị chia tách thành 3 miền nhỏ, với tần số khác nhau nhưng không có tan rã vì có hệ thống sa thải tần số làm việc tốt

Bản chất: Duy trì sự cân bằng giữa

nhu cầu công suất tác dụng của tải

và khả năng cung cấp công suất tác

dụng của nguồn

Trang 22

 Một số đ/dây bị cắt ra, lượng công

suất trao đổi ĐÔNG-TÂY

(EST-WEST) lớn

 E.ON Nezt có kế hoạch cắt đ/d:

Conneforde-Diele E.ON Nezt

thông báo với RWE TSO và

TenneT Thỏa mãn tiêu chuẩn N-1

 Yêu cầu lại là cắt đ/d sớm hơn 3

giờ, E.ON thực hiện phân tích

theo tiêu chuẩn N-1- thỏa mãn,

nhưng thông báo đến RWE TSO

Trang 23

phụ tải

Trang 24

TS Nguyễn Đăng Toản

1.5 Các chế độ làm việc của HTĐ

 Chế độ xác lập:

 Các thông số htđ không đổi hoặc dao động rất bé xung

quanh một giá trị nào đó của HTĐ Có 2 loại

 Các yêu cầu

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo độ tin cậy

bảo

 Đảm bảo hiệu quả kinh tế

Trang 25

 Đối với chế độ xác lập sau sự cố

 Một số phương pháp nghiên cứu

ĐỂ ĐẢM BẢO HTĐ ĐƯỢC VẬN HÀNH TIN CẬY, KINH TẾ, AN TOÀN

Trang 26

 Có nhiều sự cố trên thế giới và VN

 Hậu quả: nghiêm trọng an ninh năng lượng/kinh tế

 Nguyên nhân do Mất ổn định HTĐ

 Các nguyên nhân và cơ chế xảy ra

 Khả năng duy trì sự đồng bộ hóa giữa các MPĐ

 Sự cân bằng mô men cơ/điện của MPĐ đồng bộ

 Khả năng duy trì tần số trong dải hẹp cho phép

 Sự cân bằng/điều khiển công suất tác dụng của MPĐ và tải

 Khả năng duy trì mô đun điện áp tại các nút

 Sự cân bằng công suất Q và khả năng đ/k điện áp

 Các chế độ: xác lập/ sự cố

 Mục tiêu nc

52

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	4,3 MB