-Các thông số cơ bản của đ/d trên không: R, G, L,C Trong đó ρ : điện trở suất A: diện tích mặt cắt l; chiều dài đường dây D: là k/cách giữa các pha Ds: bán kính hình học =r.e -1/4 r: bán
Trang 11.Hệ đơn vị tương đối
-ĐN : Hệ đơn vị tương đối bằng tỷ số giữa đại lượng thực tế và đại lượng cơ bản
Đ/L(pu)= (Đ/lthực tế)/(Đ/lcơ bản)
-Lợi ích của hệ đvtđ :
+Hệ đvtđ cung cấp giá trị tương đối của các đại lượng S, I, V, Z
+Các giá trị trong hệ đvtđ có giá trị nhỏ
+Các giá trị trong đvtđ của MBA, MPĐ đơn giản không cần quan tâm đến các phía +cao áp, hạ áp, …
+Rất thuận lợi trong tính toán của một HTĐ phức tạp
+Vẫn áp dụng các công thức tính toán thông thường
2.Đường dây tải điện
-Đ/dtt là thiết bị q/t trong htđ
-Có nhiều loại đ/d khác nhau : Trên không/cáp ngầm,một chiều, xoay chiều, có bù -Các thông số cơ bản của đ/d trên không: R, G, L,C
Trong đó
ρ : điện trở suất A: diện tích mặt cắt l; chiều dài đường dây D: là k/cách giữa các pha Ds: bán kính hình học =r.e -1/4 r: bán kính dây dẫn
-Các mô hình đường dây :
+Đường dây ngắn,dài,trung bình :
+Đường dây có tụ bù dọc
+Đường dây có tụ bù ngang
+Đường dây có kháng bù ngang
+Các đường dây có bù linh hoạt facts,hvdc
3.Phụ tải :
-Có các loại mô hình phụ tải :
+Tính theo % Động cơ lớn
+% động cơ nhỏ
+% công suất không đổi
+% bóng đèn
+% loại khác
+Chi tiết : Động cơ điện
4.Máy phát điện đồng bộ :
5.Các thiết bị khác HVDC, FACTS
-HVDC : Câu 7
-FACTS : +FACTS dựa trên sự phối hợp giữa thiết bị điện tử công suất và các
phương pháp bù ở phía cao áp của htđ để nâng cao khả năng truyền tải và làm cho HTĐ dễ dàng điều khiển được
+FACTS -một thiết bị tích hợp tinh vi - là một khái niệm mới và được để xuất trong thập kỷ 80 của thế kỷ trước ở EPRI (Electrical Power Research Institute -US)
+FACTS chủ yếu tập trung vào các thiết bị điện tử công suất với điện áp và dòng điện cao để nhằm mục đích : Là tăng khả năng truyền tải và điều khiển dòng công suất ở htđ cao áp trong cả điều kiện xác lập và quá độ
+FACTS có những lợi ích sau:
Điều khiển dòng công suất thứ tự thuận
Điều khiển dòng công suất 3 pha
0, 2ln ( / )
0,0556
( / ) ln
s
l R
A D
D
D r
ρ
µ
=
=
=
÷
Trang 2Tối ưu hóa dòng công suất
Giảm quá độ điện từ
Nâng cao khả năng ổn đinh : Ổn định quá độ, Dao động công suất
Chất lượng điện năng
Đo lường và xác định trạng thái
6.SO SÁNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU
-HVDC
+Hành lang tuyến hẹp hơn do chi dùng 1-2 dây dẫn
+Chi phí ít hơn khi truyền tải điện đi xa
+Giới hạn ổn định (không phụ thuộc vào góc lệch pha,)
+Mặc dù các bộ chỉnh/nghịch lưu cần công suất phản kháng, nhưng đ/d +HVDC không có tổn thất công suất phản kháng
+Bù đường dây: không cần
+Không có dòng điện điện dung và hiệu ứng mặt ngoài
+Tiết kiệm đáng kể cách điện
Ví dụ: 500kV DC điện áp là: 500kV +Dễ dàng đảo chiều công suất
+Liên kết các hệ thống khác nhau dễ dàng hơn
+Nhìn chung tổn thất là ít hơn
+Tổn thất vầng quang ít hơn, và ít nhiễu hơn
+Có thể vận hành song song đ/d AC-DC
- AC
+Hành lang tuyến lớn hơn do phải truyền tải cả ba pha
+Nếu k/c nhỏ hơn 700km thì dùng AC
+Phụ thuộc vào độ lệch góc pha giữa hai đầu,(giới hạn truyền tải giảm khi chiều dài tăng)
+Đ/dây càng dài thì tổn thất công suất phản kháng càng lớn, đặc biệt là đ/d cáp (đ/d cáp thường<50km)
+ù đường dây: Cần các loại như SVC, TCSC, STATCOM…
+Có dòng điện điện dung và hiệu ứng mặt ngoài
+Cách điện lớn hơn
Ví dụ: 500kV, Vmax=500x1.414 +Không Dễ dàng đảo chiều công suất
+Khó khăn khi có nhiều hệ thống không đồng bộ, tần số khác nhau +Có cả tác dụng và phản kháng
+Tổn thất vầng quang khá lớn với đ/d siêu cao áp
Trang 3ÔĐ với nhloạn nhỏ: Là khả năng của một HTĐ (Với nhiều mpđ đồng bộ nối với nhau) vẫn
còn giữ được sự đồng bộ hóa sau khi trải qua những kích động nhỏ
ÔĐ nloạn nhỏ trog HTD lớn
• Là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố như:
- MPĐ đồng bộ, hệ thống kích từ và điều tốc tuabin
- Hệ thống các đường dây truyền tải
- Mô hình tải tĩnh (ZIP) hay tải động (động cơ)
- Các thiết bị như HVDC, và FACTS
• Với những HTĐ lớn, cần có các công cụ, thuật toán để giải
- Số lượng thiết bị, và mô hình hóa lớn
- Yêu cầu về tốc độ,độ chxác
- Yêu cầu mô hình hóa một cách chi tiết các MPĐ, thiết bị khác như HVDC< FACTS, Kích
từ, điều tốc, … có thể đến hàng nghìn biến trạng thái
• Chế độ địa phương (local mode or machine mode)
- Bao gồm một phần nhỏ của HTĐ Nó bao gồm sự dao động của một MPĐ hoặc của một nhà máy đối với toàn bộ phần còn lại của HTĐ: local plan mode oscillation
- Phần lớn các ổn định với nhiễu loạn nhỏ là dạng này
- Dải tần số dao động trong khoảng 0,7-2Hz
• Chế độ liên vùng (interarea mode)
- Bao gồm sự dao động của một nhóm các MPĐ này với nhóm các MPĐ khác, hoặc phần còn lại của HTĐ- thường gọi là dao động liên vùng
- Với hiện tượng đầu, dải tần số thấp nằm trong khoảng 0,1-0,3Hz, bao gồm tất cả các MPĐ trong HTĐ, HTĐ phân chia thành hai nhóm dao động so với nhau
- Với hiện tượng sau dải tần số cao hơn 0,3-0,7
• Chế độ điều khiển
Liên quan đến sự điều khiển của các tổ máy và các thiết bị điểu khiển Việc lựa chọn thông số không đúng của các thiết bị điều khiển như kích từ, bộ điều tốc tuabin, bộ
chỉnh/nghịch lưu của các đ/d HVDC, thiết FACTS chính là nguyên nhân chính dẫn đến sự mất định của các chế độ này
• Chế độ xoắn
Liên quan đến sự xoắn của trục bộ Tuabin-máy phát và hệ thống quay Chủ yếu diễn ra trong HTĐ có đường dây với tụ bù dọc, sự tác động của bộ kích từ, điều tốc, điều khiển HVDC.
• HTĐ sau khi được tuyến tính hóa xung quay điểm làm việc ban đầu được mô tả bởi hệ pt:
x A x B u
y C x D u
∆ = ∆ + ∆
∆ = ∆ + ∆
&
Trong đó:
∆ x : là véc tơ biến trạng thái có kích thước nx1
∆ y: là véc tơ các đầu ra có kích thước mx1
∆ u: là véc tơ các biến điều khiển đầu vào có kích thước rx1
A : là ma trận biến trạng thái có kích thước nxn
B: là ma trận biến điều khiển có kích thước nxr
C: là ma trận đầu ra có kích thước mxn
D: là ma trận liên hệ giữa biến trạng thái và đầu ra có kích thước mxr
Tiêu chuẩn ổn định – Lyapunov I
• Tính chất ổn định của một HTĐ được xác định bởi nghiệm của phương trình đặc tính
- Nếu phần thực của tất cả các giá trị riêng của pt trên là âm thì HTĐ là ổn định tiệm cận
- Nếu có ít nhất một nghiệm của pt trên với phần thực là dương thi HTĐ mất ổn định
- Nếu có nghiệm phức thì với phần thực bằng 0 thì HTĐ dao động và ko thể kết luận là HTĐ ổn định hay không
Các biện pháp nâng cao ổn định với nhiễu loạn nhỏ
• Trên quan điểm điều khiển
Trang 4- Thiết bị ổn định công suất (PSS= power system stabilizer)
- Kích từ nhanh, hệ số độ lợi lớn, ( K gain) (loại kích từ tĩnh dùng chỉnh lưu )
- HVDC
- FACTS
Trang 5• Định nghĩa của IEEE/CIGRÉ:
- ÔĐQĐ Là khả năng của một HTĐ (gồm nhiều MPĐ đồng bộ nối với nhau) vẫn còn giữ được sự đồng bộ sau khi trải qua các kích động lớn
• Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ
- Sự nặng tải của HTĐ
- C/s của MPĐ trong quá trình sự cố
- Loại sự cố, vị trí sự cố
- Thời gian loại trừ sự cố
- Điện kháng của HT truyền tải sau sự cố
- Điện kháng quá độ của MPĐ
- Hằng số quán tính của MPĐ (H càng lớn thì càng làm giảm khả năng tăng của góc rôto, giảm diện tích tăng tốc
- Điện áp quá độ của MPĐ E’, phụ thuộc vào HT kích từ
- Điện áp của thanh góp vô cùng lớn
• Phương pháp cân bằng diện tích
- Đơn giản, trực quan, dễ hiểu về hiện tượng, vùng ổn định…
- Chỉ áp dụng cho HTĐ đơn giản (1 mpđ nối với HTĐ vô cùng lớn, hoặc 2 MPĐ)
• Phương pháp số
- Sau khi đã mô hình hóa HTĐ bằng các pt vi phân, người ta dùng các p/p số để giải các p/t này
- Vẽ được các đáp ứng khi có sự cố
- Tính được thời gian loại trừ sự cố lớn nhất
- Không xác định được vùng ổn định
• Hàm năng lượng quá độ (P/p ổn định của Lyapunov- Phương pháp trực tiếp)
- Dễ hiểu, xác định được giới hạn ổn định
- Nhưng rất khó xác định n/lượng tới hạn và quĩ tích của sự cố
• Phương pháp hỗn hợp (SIME: SIngle Machine Equivalent)
- Kết hợp phương pháp số và phương pháp cân bằng diện tích
- Dễ hiểu, xác định được giới hạn ổn định
- Nhưng việc phân các MPĐ thành các nhóm khác nhau là rất khó khăn
• Mục đích là
- Xác định xem khi nào thì một HTĐ còn giữ được trạng thái đồng bộ sau khi trải qua các kích động
- Từ đó xác định giới hạn ổn định và độ dự trữ ổn định
- Đề ra các biện pháp
+Phòng ngừa (ngăn chặn nguy cơ xảy ra mất ổn định) Tiến hành trước khi xảy ra sự cố
+Cứu vãn (nhanh chóng khôi phục lại htđ) Tiến hành khi xảy ra sự cố để nhằm nhanh chóng khôi phục lại chế
độ làm việc bt
• Có nhiều p/p khác nhau:
- ở đây tập trung vào p/p cân bằng diện tích
Các biện pháp nâng cao
• 1 Nâng cao khả năng truyền tải:
• Nâng cao khả năng tải của một HTĐ nghĩa là năng lượng có thể truyền tải qua các phần không sự cố khác nhau của HTĐ khi có một sự cố xảy ra Hậu quả của sự cố sẽ không quá nặng nề Có các phương pháp sau:
- Dùng hệ thống điện áp cao( giảm tổn thất, và giảm dòng điện mang tải, đặc biệt quan trọng khi truyền tải điện đi
xa, qua các đường dây dài)
- Xây dựng thêm các đường dây truyền tải mới
- Xây dựng và lắp đặt các đường dây và MBA với điện kháng nhỏ
- Xây dựng các đường dây bù dọc để giảm điện kháng của đường dây
- Lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng, và FACTS
• 2 Ứng dụng các thiết bị bảo vệ tốc độ nhanh
- Nhanh chóng loại trừ sự cố ra khỏi HTĐ Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm hậu quả của sự cố
- Dùng các hệ thống bảo vệ hiệu quả
- Các MC hiện đại
• 3 Ứng dụng hệ thống đóng lặp lại tốc độ cao
- Phần lớn các sự cố là thoáng qua, việc đóng lặp lại có hiệu quả nhanh chóng khôi phục lại khả năng truyền tải của đường dây
- Cần chú ý khi đóng lặp lại vào sự cố duy trì, lúc đó MC phải được cắt ra và không được tiếp tục đóng lặp lại, và lúc đó MC ngắt ra, loại trừ hoàn toàn sự cố duy trì
• 4 Ứng dụng hệ thống đóng cắt một pha
- Phần lớn các sự cố ngắn mạch là một pha, và việc chỉ cắt 1 pha sự cố cho phép tiếp tục truyền tải công suất qua các đường dây còn lại
- Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phần lớn các sự cố NM một pha thường tự triệt tiêu, do đó việc đóng cắt, và đóng lặp lại 1 pha thường có hiệu quả lớn trong việc nâng cao ổn định
• 5 Sử dụng MPĐ với hằng số quán tính lớn, và điện kháng quá độ nhỏ
- Một MPĐ có hằng số quán tính (H) lớn cho phép giảm khả năng tăng tốc của góc rotor và do đó giảm khả năng dao động của góc rotor
- Do đó tăng thời gian tới hạn loại trừ sự cố
- Giảm điện kháng quá độ, cho phép tăng khả năng mang tải của MPĐ trong thời gian sự cố, và trong khoảng sau
sự cố
Trang 6• 6 Sử dụng hệ thống kích từ đáp ứng nhanh và độ lợi lớn (Gain lớn)
- Hệ thống kích từ hiện đại có thể được thiết kế để tác động nhanh với độ lợi lớn khi cảm nhận được sự giảm nhanh của điện áp đầu cực MPĐ khi có NM
- Hiệu quả của nó là tăng công suất đầu ra trong suốt quá trình sự cố và sau sự cố Do đó thời gian tới hạn loại trừ
cố tăng lên
• 7 Ứng dụng hệ thống van điều khiển tốc độ cao
- Một số các tuabin được trang bị hệ thống van điều khiển dòng hơi tốc độ cao, có thể nhanh chóng giảm công suất cơ đầu ra Khi một sự cố xảy ra gần MPĐ, công suất điện đầu ra giảm, và hệ thống van điều khiển tốc độ cao nhanh chóng tác động để cân bằng giữa công suất cơ và công suất điện
- Điều này giảm sự tăng tốc của rôto và tăng thời gian tới hạn loại trừ sự cố
Trang 71.Thế nào là ổn định điện áp
Ổn định điện áp:Là khả năng một htd vẫn còn duy trì được mô dun điện áp của các nút trong một khoảng giới hạn cho phép sau khi trải qua các kích động.
2.Phân biệt giữa ổn định góc (tính chất đồng bộ hóa)?
-Nghiên cứu ổn định góc MPĐ là nghiên cứu khả năng dẫn đến mất đồng bộ của các MPĐ dựa trên phương trình chuyển động của MPĐ
-Nghiên cứu ổn định điện áp liên quan đến sự sụp đổ điện áp trong khi giả thiết các MPĐ vẫn giữ ở trạng thái đồng bộ
3.Các loại mất ổn định điện áp, và khoảng thời gian?
Khoảng thời gian xảy ra mất ổn định điện áp
+Ngắn hạn:
Khoảng thời gian ngắn hạn liên quan đến các động cơ điện, đặc biệt là các tải điều hòa, bơm nhiệt…
NM làm giảm tốc độ của các ĐCĐ của điều hòa, yêu cầu dòng điện lớn để mở máy các ĐCĐ này.
Các ĐCĐ có thể bị dừng, làm giảm quá trình phục hồi điện áp nhanh sau khi NM bị loại trừ
Các động cơ máy nén khí chỉ bị cắt sau vài giây quá nhiệt sau khi bị dừng
Sự mất ổn định điện áp diễn ra sau vài giây.
+Dài hạn: Sự mất ổn định điện áp trong khoảng thời gian dài chủ yếu liên quan đến
sự vận hành của các thiết bị điều khiển như: ULTC, OEL
Các thiết bị này cố gắng phôi phục lại điện áp của các tải nhạy điện áp
Thời gian thường từ vài chục giây đến, vài chục phút
4.Vai trò của việc truyền tải công suất tác dụng và phản kháng như thế nào?
-Có ý nghĩa hết sức quan trong trong việc truyền tải điện năng:
+Đối với P: Là công suất hữu công.
+Đôi với Q: Người ta mong muốn giảm Q truyền tải vì
+Giảm Q sẽ giảm tổn thất P, và tổn thất Q
+Cho dù đường dây không tổn thất (R=0) thì vẫn có tổn thất Q=> rất khó để truyền tải Q đi xa
+Giảm Q truyền tải trên đường dây sẽ giảm tổn thất P
+Giảm Q truyền tải trên đường dây cũng giảm tổn thất Q( tiết kiệm chi phí +đầu tư)
+Vấn đề ổn định điện áp
+Gây ra quá điện áp tạm thời khi mà mất tải đột ngột
5.Hiện tượng động hay tĩnh (static or dynamic)?
6.Các yếu tố ảnh hưởng
+Mô hình tải ( tải tĩnh, động cơ…)
+Giới hạn về công suất phản kháng của các MPĐ
+Sự mất các đường dây truyền tải
+Sự sẵn có của các tụ điện đóng cắt được
-Hai vấn đề chính là:
+Sự mất ổn định điện áp xảy ra khi thiếu công suất phản kháng từ lưới:
Đường dây truyền tải mang tải quá nặng
Điện áp đầu cực MPĐ thấp
Thiếu nguồn bù Q
Tác dụng của tải động cơ
+Rất khó truyền tải Q đi xa: Tổn thất Q nhiều khi truyền
7.Các biện pháp đối phó sụp đổ điện áp?
Trang 8+Biện pháp phòng ngừa
-Điều chỉnh điện áp thứ cấp -Đóng các tụ bù
-Điều chỉnh lại đầu phân áp -Phân phối lại công suất
-Phân bố lại công suất các tổ máy +Biện pháp cứu vãn
-Điều khiển khẩn cấp ULTC -Khóa đầu phân áp
-Đảo đầu phân áp
-Sa thải phụ tải
-Sa thải tối ưu lượng tải
-Sa thải theo kinh nghiệm
Trang 9Phần Ổn định với nhiễu loạn nhỏ
Định nghĩa ổn định góc rotor với nhiễu loạn nhỏ
-Là khả năng của một HTĐ (với nhiều MPĐ đồng
bộ nối với nhau) vẫn còn giữ được sự đồng bộ sau
khi trải qua các kích động nhỏ xảy ra trong HTĐ
-Các kích động nhỏ phải thoả mãn: hệ phương trình
mô tả HTĐ có thể tuyến tính hóa quanh điểm làm
việc
Ổn định nhiễu loạn nhỏ trong HTĐ lớn
+Là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu
tố như:
-MPĐ đồng bộ, hệ thống kích từ và điều tốc tuabin
-Hệ thống các đường dây truyền tải
-Mô hình tải tĩnh (ZIP) hay tải động (động cơ)
-Các thiết bị như HVDC, và FACTS
+Với những HTĐ lớn, cần có các công cụ, thuật
toán để giải
-Số lượng thiết bị, và mô hình hóa lớn
-Yêu cầu về tốc độ và độ chính xác
-Yêu cầu mô hình hóa một cách chi tiết các MPĐ,
thiết bị khác như HVDC< FACTS, Kích từ, điều
tốc, … có thể đến hàng nghìn biến trạng thái
Các tính chất của ổn định với nhiễu loạn nhỏ
+Chế độ địa phương (local mode or machine mode)
-Bao gồm một phần nhỏ của HTĐ Nó bao gồm sự
dao động của một MPĐ hoặc của một nhà máy đối
với toàn bộ phần còn lại của HTĐ: local plan mode
oscillation
-Phần lớn các ổn định với nhiễu loạn nhỏ là dạng
này
-Dải tần số dao động trong khoảng 0,7-2Hz
+Chế độ liên vùng (interarea mode)
-Bao gồm sự dao động của một nhóm các MPĐ này
với nhóm các MPĐ khác, hoặc phần còn lại của
HTĐ- thường gọi là dao động liên vùng
-Với hiện tượng đầu, dải tần số thấp nằm trong
khoảng 0,1-0,3Hz, bao gồm tất cả các MPĐ trong
HTĐ, HTĐ phân chia thành hai nhóm dao động so
với nhau
-Với hiện tượng sau dải tần số cao hơn 0,3-0,7
+Chế độ điều khiển
-Liên quan đến sự điều khiển của các tổ máy và các
thiết bị điểu khiển Việc lựa chọn thông số không
đúng của các thiết bị điều khiển như kích từ, bộ
điều tốc tuabin, bộ chỉnh/nghịch lưu của các đ/d
HVDC, thiết FACTS chính là nguyên nhân chính
dẫn đến sự mất định của các chế độ này
+Chế độ xoắn
-Liên quan đến sự xoắn của trục bộ Tuabin-máy
phát và hệ thống quay Chủ yếu diễn ra trong HTĐ
có đường dây với tụ bù dọc, sự tác động của bộ
kích từ, điều tốc, điều khiển HVDC
+HTĐ sau khi được tuyến tính hóa xung quay điểm
làm việc ban đầu được mô tả bởi hệ pt:
u D x C y
u B x A x
∆ +
∆
=
∆
∆ +
∆
=
∆
Trong đó:
x
∆ : là véc tơ biến trạng thái có kích
thước nx1
∆y : là véc tơ các đầu ra có kích thước mx1
∆u: là véc tơ các biến điều khiển đầu vào có
kích thước rx1
A: là ma trận biến trạng thái có kích thước
nxn
Phần Ổn định quá độ
Định nghĩa: ổn định quá độ (ổn định góc rotor với kích động lớn- ổn định động)
-Là khả năng của HTĐ vẫn còn duy trì được sự đồng bộ sau khi trải qua những kích động lớn ( mất MPĐ lớn, đ/d tt quan trọng, tải lớn)
-Phương trình mô tả HTĐ là hệ
pt vi phân phi tuyến
Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ
-Sự nặng tải của HTĐ -C/s của MPĐ trong quá trình sự cố
-Loại sự cố, vị trí sự cố -Thời gian loại trừ sự cố -Điện kháng của HT truyền tải sau sự cố
-Điện kháng quá độ của MPĐ -Hằng số quán tính của MPĐ (H càng lớn thì càng làm giảm khả năng tăng của góc rôto, giảm diện tích tăng tốc
-Điện áp quá độ của MPĐ E’, phụ thuộc vào HT kích từ
-Điện áp của thanh góp vô cùng lớn
Các phương pháp
+Phương pháp cân bằng diện tích
-Đơn giản, trực quan, dễ hiểu về hiện tượng, vùng ổn định, giới hạn ổn định…
-Chỉ áp dụng cho HTĐ đơn giản (1 mpđ nối với HTĐ vô cùng lớn, hoặc 2 MPĐ)
+Phương pháp số
-Sau khi đã mô hình hóa HTĐ bằng các pt vi phân, người ta dùng các p/p số để giải các p/t này
-Vẽ được các đáp ứng khi có sự cố
-Tính được thời gian loại trừ sự
cố lớn nhất
-Không xác định được vùng ổn định
Phương pháp nghiên cứu
+Hàm năng lượng quá độ (P/p ổn định của Lyapunov- Phương pháp trực tiếp)
-Dễ hiểu, xác định được giới hạn
ổn định
-Nhưng rất khó xác định n/lượng tới hạn và quĩ tích của sự cố
+Phương pháp hỗn hợp (SIME: SIngle Machine Equivalent)
-Kết hợp phương pháp số và phương pháp cân bằng diện tích
-Dễ hiểu, xác định được giới hạn
ổn định
-Nhưng việc phân các MPĐ thành các nhóm khác nhau là rất khó khăn
Mục đích nghiên cứu các pp là
-Xác định xem khi nào thì một HTĐ còn giữ được trạng thái đồng bộ sau khi trải qua các kích động
-Từ đó xác định giới hạn ổn định
và độ dự trữ ổn định
-Đề ra các biện pháp
Phòng ngừa (ngăn chặn nguy cơ xảy ra mất ổn định) Tiến hành trước khi xảy ra sự cố
Cứu vãn (nhanh chóng khôi phục lại htđ) Tiến hành khi xảy ra sự cố để nhằm nhanh chóng khôi phục lại chế độ làm việc bt
Các biện pháp nâng cao ổn định qua độ
1 Nâng cao khả năng truyền tải:
-Nâng cao khả năng tải của một HTĐ nghĩa
Phần Ổn định điện áp
Định nghĩa về ổn định điện áp:
Là khả năng của HTĐ vẫn còn duy trì được modul điện áp tại các nút trong khoảng cho phép sau khi sảy ra sự cố tại một thời điểm vận hành nào đó
Cơ chế xảy ra mất ổn định điện áp
+Một phần của HTĐ đang mang tải nặng, và tiếp theo đó là một số đường dây/MPĐ bị cắt ra: -Điện áp bị suy giảm
-Các phụ tải “nhạy” với sự thay đổi điện áp sẽ giảm giá trị, và HTĐ được ổn định trở lại -Nếu các đường dây bị mất ra do ngắn mạch, sẽ làm cho các Động cơ điện giảm tốc độ và cần nhiều công suất phản kháng, và có thể dẫn đến hiện tượng tự dừng
+Các thiết bị tự động điều chỉnh điện áp sẽ cố gắng khôi phục lại giá trị phụ tải ở giá trị điện áp bình thường
+Việc khôi phục lại phụ tải lại càng làm cho HTĐ bị quá tải hơn, và dẫn đến điện áp mất ổn định và sụp đổ
+Có thể nói ổn định điện áp liên hệ chặt chẽ với
sự ổn định của tải, có thể nói là sự cân bằng giữa tải và khả năng dự trữ của nguồn
Ổn định điện áp trong khoảng thời gian ngắn
+Khoảng thời gian ngắn hạn liên quan đến các động cơ điện, đặc biệt là các tải điều hòa, bơm nhiệt…
-NM làm giảm tốc độ của các ĐCĐ của điều hòa, yêu cầu dòng điện lớn để mở máy các ĐCĐ này
-Các ĐCĐ có thể bị dừng, làm giảm quá trình phục hồi điện áp nhanh sau khi NM bị loại trừ -Các động cơ máy nén khí chỉ bị cắt sau vài giây quá nhiệt sau khi bị dừng
-Sự mất ổn định điện áp diễn ra sau vài giây -Nhắc lại đặc tính động cơ điện,
Mô men của ĐCĐ tỉ lệ với bình phương của điện áp
Đặc tính Moomen-Tốc độ cho động
cơ công suất 5 mã lực, 1 pha, động cơ máy nén khí của điều hòa không khí
Lượng công suất phản kháng tăng vọt
Ổn định điện áp trong khoảng thời gian dài hạn
+Sự mất ổn định điện áp trong khoảng thời gian
dài chủ yếu liên quan đến sự vận hành của các thiết bị điều khiển như: ULTC, OEL
-Các thiết bị này cố gắng phôi phục lại điện áp của các tải nhạy điện áp
-Thời gian thường từ vài chục giây đến, vài chục phút
+Mất ổn định điện áp trong khoảng thời gian dài còn có nguyên nhân từ các loại tải không phụ thuộc điện áp như là các phụ tải nhiệt
+Nếu không có sự mô tả chi tiết các mô hình tải,
mà chỉ thay thế bằng S=P+JQ thì sẽ cần thêm công suất phản kháng khi điện áp thấp
-Khoảng thời gian cỡ vài chục phút +Sự khôi phục tải có thể dẫn đến sự quá tải công suất phản kháng của các máy phát điện -Các thiết bị giới hạn kích từ sẽ tác động để đưa dòng điện kích từ về giá trị định mức
Trang 10B: là ma trận biến điều khiển có kích thước
nxr
C: là ma trận đầu ra có kích thước mxn
D: là ma trận liên hệ giữa biến trạng thái và
đầu ra có kích thước mxr
Các biện pháp nâng cao ổn định với nhiễu loạn
nhỏ
+Trên quan điểm điều khiển
-Thiết bị ổn định công suất (PSS= power system
stabilizer)
-Kích từ nhanh, hệ số độ lợi lớn, ( K gain) (loại
kích từ tĩnh dùng chỉnh lưu )
-HVDC
-FACTS
***********
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
-Xác lập bình thường
-Xác lập sau sự cố
Các yêu cầu
-Đảm bảo chất lượng điện năng
-Đảm bảo các tiêu chuẩn về tần số, điện áp, sóng hài…
-Đảm bảo độ tin cậy
-Các phụ tải phải
đc cung cấp điện liên tục với chất lượng đảm bảo
-Đảm bảo hiệu quả kinh tế
-Chi phí, sản xuất, truyền tải và phân phối là nhỏ nhất
-Đối với chế độ xác lập sau
sự cố
-Cần đảm bảo các yêu cầu trên, nhưng trong tiêu chuẩn sau sự cố
(N-1)
-Sau đó cần có các biện pháp điều khiển, phương thức vận hành để
đưa htđ về chế độ vận hành bình thường
Chế độ quá độ
-Thông số biến đối nhanh,
mô tả bằng hệ phương trình vi phân
Có hai loại:
-Quá độ sự cố,
NM, mất MPĐ…
-Quá độ thao tác trong vận hành
Các yêu cầu
-Nhanh chóng loại trừ sự cố -Trong thời gian quá độ, các thông số ht thay đổi trong giới hạn cho phép (của
chế độ sự cố)
Lợi ích của hệ đvtđ:
-Hệ đvtđ cung cấp giá trị tương đối của các đại lượng S, I, V, Z
-Các giá trị trong hệ đvtđ có giá trị nhỏ
-Các giá trị trong đvtđ của MBA, MPĐ đơn giản không cần quan tâm đến các
phía cao áp, hạ áp, …
-Rất thuận lợi trong tính toán của một HTĐ phức tạp
-Vẫn áp dụng các công thức tính toán thông thường
là năng lượng có thể truyền tải qua các phần không sự
cố khác nhau của HTĐ khi có một sự cố xảy ra Hậu quả của sự cố sẽ không quá nặng nề Có các phương pháp sau:
-Dùng hệ thống điện áp cao( giảm tổn thất, và giảm dòng điện mang tải, đặc biệt quan trọng khi truyền tải điện đi xa, qua các đường dây dài)
-Xây dựng thêm các đường dây truyền tải mới
-Xây dựng và lắp đặt các đường dây và MBA với điện kháng nhỏ
-Xây dựng các đường dây bù dọc
để giảm điện kháng của đường dây
-Lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng, và FACTS
2 Ứng dụng các thiết bị bảo vệ tốc độ nhanh
-Nhanh chóng loại trừ sự cố ra khỏi HTĐ Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm hậu quả của sự cố
-Dùng các hệ thống bảo vệ hiệu quả
-Các MC hiện đại
3 Ứng dụng hệ thống đóng lặp lại tốc độ cao
-Phần lớn các sự cố là thoáng qua, việc đóng lặp lại có hiệu quả nhanh chóng khôi phục lại khả năng truyền tải của đường dây
-Cần chú ý khi đóng lặp lại vào
sự cố duy trì, lúc đó MC phải được cắt ra và không được tiếp tục đóng lặp lại, và lúc đó MC ngắt ra, loại trừ hoàn toàn sự cố duy trì
4 Ứng dụng hệ thống đóng cắt một pha
-Phần lớn các sự cố ngắn mạch là một pha, và việc chỉ cắt 1 pha sự cố cho phép tiếp tục truyền tải công suất qua các đường dây còn lại
-Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phần lớn các sự cố NM một pha thường tự triệt tiêu, do
đó việc đóng cắt, và đóng lặp lại 1 pha thường có hiệu quả lớn trong việc nâng cao ổn định
5 Sử dụng MPĐ với hằng số quán tính lớn, và điện kháng quá độ nhỏ
-Một MPĐ có hằng số quán tính (H) lớn cho phép giảm khả năng tăng tốc của góc rotor
và do đó giảm khả năng dao động của góc rotor
-Do đó tăng thời gian tới hạn loại trừ sự cố
-Giảm điện kháng quá độ, cho phép tăng khả năng mang tải của MPĐ trong thời gian
sự cố, và trong khoảng sau sự cố
6 Sử dụng hệ thống kích từ đáp ứng nhanh và độ lợi lớn (Gain lớn)
-Hệ thống kích từ hiện đại có thể được thiết kế để tác động nhanh với độ lợi lớn khi cảm nhận được sự giảm nhanh của điện áp đầu cực MPĐ khi
có NM
-Hiệu quả của nó là tăng công suất đầu ra trong suốt quá trình sự cố và sau sự cố Do
đó thời gian tới hạn loại trừ cố tăng lên
7 Ứng dụng hệ thống van điều khiển tốc độ cao
-Một số các tuabin được trang bị
hệ thống van điều khiển dòng hơi tốc độ cao, có thể nhanh chóng giảm công suất cơ đầu ra Khi một sự cố xảy ra gần MPĐ, công suất điện đầu ra giảm, và hệ thống van điều khiển tốc độ cao nhanh chóng tác động
để cân bằng giữa công suất cơ và công suất điện
-Điều này giảm sự tăng tốc của rôto và tăng thời gian tới hạn loại trừ sự cố
Ổn định điện áp trong HTĐ lớn
+Các yếu tố ảnh hưởng -Mô hình tải ( tải tĩnh, động cơ…) -Giới hạn về công suất phản kháng của các MPĐ -Sự mất các đường dây truyền tải
-Sự sẵn có của các tụ điện đóng cắt được +Hai vấn đề chính là:
1 Sự mất ổn định điện áp xảy ra khi thiếu công suất phản kháng từ lưới:
-Đường dây truyền tải mang tải quá nặng -Điện áp đầu cực MPĐ thấp
-Thiếu nguồn bù Q Tác dụng của tải động cơ
2 Rất khó truyền tải Q đi xa -Tổn thất Q nhiều khi truyền tải đi xa
SO SÁNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU