Khảo sát ảnh hưởng tự đóng lại nhanh đền ổn định của hệ thống điện

Một trong những biện pháp nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống điện là sử dụng các thiết bị tự đóng lại nhanh khi có sự cố thoáng qua.. Một sự cố thoáng qua, chẳng hạn như một phóng đ

NGUYỄN THỊ THANH TRÚC

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG TỰ ĐÓNG LẠI NHANH

ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Hồ Văn Hiến

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Thị Thanh Trúc Phái: nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 14/08/1979 Nơi sinh: Trà Vinh Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và Nhà máy điện MSHV: 01805471

I- TÊN ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG TỰ ĐÓNG LẠI NHANH ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng quan kiến thức về tự đóng lại tốc độ nhanh đến ổn định của hệ thống điện

- Các phương pháp phân tích ổn định động

- Bài báo nghiên cứu về ảnh hưởng của tự đóng lại tốc độ nhanh

- Phân tích ảnh hưởng tự đóng lại nhanh đến ổn định của hệ thống điện

- Đánh giá-kết luận

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ngày tháng năm 2008

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày tháng năm 2008

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HỒ VĂN HIẾN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm

TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Bộ môn Hệ thống điện Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS Hồ Văn Hiến đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận án này

Xin chân thành cảm ơn các bạn tại Phòng Kỹ thuật Điện lực Trà Vinh đã cung cấp những tài liệu kỹ thuật và những ý kiến đóng góp quý báu

TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2008

Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Thanh Trúc

Sự phát triển nhảy vọt về công suất và quy mô lãnh thổ của hệ thống điện Việt Nam trong những năm qua đã làm tăng yêu cầu cấp thiết phải đi sâu vào nghiên cứu đặc tính ổn định Một trong những biện pháp nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống điện là sử dụng các thiết bị tự đóng lại nhanh khi có sự cố thoáng qua Như chúng ta đã biết, bất kỳ đường dây trên không vận hành với điện áp cao (từ 6KV trở lên) đều có sự cố thoáng qua, chiếm tới 80% - 90%, trong đó đường dây có điện áp càng cao thì phần trăm xảy ra sự cố thoáng qua càng lớn Một sự cố thoáng qua, chẳng hạn như một phóng điện xuyên thủng là loại sự cố mà có thể được loại trừ bằng tác động cắt tức thời máy cắt để cô lập sự cố và sự cố sẽ không xuất hiện trở lại khi đường dây được đóng trở lại sau đó Sét là nguyên nhân thường gây sự cố thoáng qua nhất, còn những nguyên nhân khác thường là do sự lắc lư của dây dẫn gây ra phóng điện và do sự va chạm của các vật bên ngoài đường dây

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới, các điều kiện khí hậu như: bão, độ ẩm, sấm sét, cây cối …đều tạo điều kiện tốt cho sự cố thoáng qua xảy ra Do vậy, việc áp dụng thiết bị tự đóng lại MC (TĐL) trên hệ thống điện Việt Nam càng nên được xem xét cẩn thận nhằm áp dụng một cách thích hợp và hiệu quả những lợi điểm của thiết bị này nhằm góp phần cải thiện độ tin cậy hệ thống điện

Xuất phát từ các yêu câu nêu trên, đề tài:” Khảo sát ảnh hưởng tự đóng lại nhanh đến ổn định của hệ thống điện” nhằm nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng của các thiết bị tự đóng lại tốc độ nhanh đến ổn định của hệ thống điện

Nội dung thực hiện gồm năm phần chính như sau:

1) Tổng quan kiến thức về tự đóng lại tốc độ nhanh đến ổn định của hệ thống điện

- Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thực hiện tự đóng lại nhanh

- Ngắn mạch duy trì

- Tự đóng lại một pha

2) Các phương pháp phân tích ổn định động

- Phương pháp phân tích số

- Phương pháp diện tích

3) Bài báo nghiên cứu về ảnh hưởng của tự đóng lại tốc độ nhanh

- Khảo sát ảnh hưởng tự đóng lại nhanh và máy của J.Berdy và P.G.Brown, thuộc Electric Utility Systems Engineering Dept, Công ty General Electric, Schenectady, NY Và J.G.Andrichak và S.B.Wilkinson, thuộc Power System Management, Công ty General Electric, Philadelphia, PA Mục đích của bài báo này là khảo sát về sự hòa hợp giữa sự chuyển mạch của hệ thống khi có sử dụng tự đóng lại tốc độ cao và sự nguy hại tiềm tàng đối với tuabin của máy phát

4) Phân tích ảnh hưởng tự đóng lại nhanh đến ổn định của hệ thống điện

- Hệ thống hai máy với đường dây đơn

- Hệ thống hai máy với đường dây kép

- Phân tích ổn định bằng Matlab

Với thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài sẽ có những thiếu sót và chưa thể đi sâu vào chi tiết của tất cả các vấn đề Đề tài chỉ nghiên cứu ảnh hưởng trong phạm vi của mạng đơn giản Tuy nhiên, hy vọng rằng những kiến thức cơ bản đã học và tài liệu thu thập được sẽ đáp ứng phần nào trong công tác nghiên cứu đề tài Em rất mong được sự hướng dẫn đóng góp và chia sẻ các kiến thức liên quan từ Quý Thầy, Cô, đồng nghiệp và bạn bè để đề tài thật sự có ích

Xin chân thành cảm ơn

Trang bìa

Nhận xét

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ

Lời cám ơn

Tóm tắt luận văn thạc sĩ

Mục lục

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KIẾN THỨC VỀ TỰ ĐÓNG LẠI

NHANH ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thực hiện tự đóng lại

nhanh

1.1.1 Các đặc tính bảo vệ

1.1.2 Khử ion tại nơi xảy ra sự cố

1.1.3 Các đặc điểm của máy cắt

1.1.4 Lựa chọn thời gian phục hồi

1.1.5 Số lần đóng lại

1.2 Ngắn mạch duy trì

1.3 Tự đóng lại một pha

1.3.1 Chạm đất một pha

1.3.2 Một pha bị hở

1.3.3 Mở không đồng thời một pha bị chạm đất

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH

ĐỘNG

2.1 Khái niệm chung

2.2 Quá trình quá độ khi cắt đột ngột đường dây mang tải

2.3 Phương pháp phân tích số

2.4 Phương pháp diện tích

CHƯƠNG 3: BÀI BÁO NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG

CỦA TỰ ĐÓNG LẠI TỐC ĐỘ NHANH

3.1 Nội dung bài báo

3.2 Kết luận

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG TỰ ĐÓNG LẠI

NHANH ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

12345-78-9

10-28

10

11111212131313162023

29-38

29-3030-3333-3535-38

39-46

39-4646

47-59

Lyù lòch trích ngang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KIẾN THỨC VỀ TỰ ĐÓNG LẠI TỐC ĐỘ NHANH ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thực hiện tự đóng lại tốc độ nhanh

Việc thực hiện tự đóng lại nhanh phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Thời gian tối đa mà có thể dùng cho việc mở và tự đóng lại máy cắt mà không làm mất đi tính đồng bộ

• Thời gian yêu cầu khử ion hóa hồ quang lúc ngắn mạch để hồ quang không phát sinh lại khi máy cắt tự đóng lại Thời gian này được xác định từ việc kiểm nghiệm dẫn điện trong phòng thí nghiệm điện cao thế, và từ lĩnh vực kinh nghiệm của việc tự đóng lại của các máy cắt

• Thời gian tối thiểu mà máy cắt có thể mở và tự đóng lại, được xác định từ các giới hạn về cơ và điện của chính máy cắt Đây chính là vấn đề của việc thiết kế máy cắt và cơ cấu điều khiển của nó

• Tự đóng lại không được lặp đi lặp lại

• Khả năng xảy ra ngắn mạch duy trì

Yêu cầu đầu tiên cho việc áp dụng TĐL tốc độ cao là thời gian nhiễu loạn hệ hệ thống có thể chấp nhận được mà không gây mất ổn định Đường cong P-δ cùng với giá trị công suất truyền tải cho phép phỏng đoán được độ thay đổi của góc truyền tải, sau đó cần phải biết quan hệ δ - t dự đoán thời gian giới hạn cực đại để không gây nhiễu loạn hệ thống Cuối cùng là phải biết đặc tính của MC của mạch bảo vệ cũng như thời gian khử ion hóa của môi trường để có thể thực

1.1.1 Các đặc tính bảo vệ

Dùng bảo vệ tác động nhanh như bảo vệ khoảng cách, so lệch có thời gian làm việc 50ms, kết hợp với máy cắt tác động nhanh sẽ làm giảm thời gian nhiểu loạn Các đặc tính bảo vệ phải được tính toán và chọn lựa sao cho cả hai máy cắt

ở hai đầu đường dây phải được cắt đồng thời khi có sự cố Bất cứ một máy cắt nào mở trước máy cắt kia cũng sẽ làm tăng thời gian gián đoạn và tự đóng lại khó thành công hơn Khi sử dụng bảo vệ khoảng cách, sự cố xảy ra ngay gần một đầu của đường dây (rơi vào vùng tác động không tức thời) thì bảo vệ phải được trang bị các dụng cụ đặc biệt giúp cho hai máy cắt ở hai đầu đường dây tác động đồng thời

1.1.2 Khử ion tại nơi xảy ra sự cố

Khi sử dụng tự đóng lại với tốc độ cao, ta phải xác định được thời gian để đóng lại thành công, ion tại nơi xảy ra sự cố phải được khử hết mà không cho hồ quang cháy trở lại Thời gian khử ion của một tia hồ quang trong khí phụ thuộc vào cấp điện áp, khoảng cách phát sinh hồ quang, dòng sự cố, thời gian kéo dài sự cố, tốc độ gió và sự kết hợp điện dung của dây dẫn nằm cạnh kề, trong đó cấp điện áp là yếu tố quan trọng nhất: điện áp càng cao thì thời gian đòi hỏi khử ion càng lớn như được cho trong bảng sau

Bảng1.1: Thời gian khử ion tại chỗ ngắn mạch

Thời gian khử ion Điện áp truyền tải

KV

1.1.3 Các đặc điểm của máy cắt

Việc tự đóng lại trên đường dây truyền tải đòi hỏi máy cắt chịu được chu kỳ làm việc rất nặng nề trên một dòng sự cố lớn Các loại máy cắt được sử dụng hiện nay là máy cắt dầu, máy cắt không khí, máy cắt SF6, trong đó loại sử dụng khí SF6 là khả năng đóng cắt với chu kỳ năng nhất

Ngày nay, các máy cắt hiện đại có thời gian tác động rất nhỏ, thường nhỏ hơn thời gian khử ion của môi trường đặc biệt là đối với cấp điện áp cao trên 220KV Do đó, phải chọn thời gian gián đoạn máy cắt lớn hơn thời gian khử ion của môi trường và lưu ý rằng đường dây siêu cao áp, một tác động đóng lại không thành công sẽ gây thiệt hại còn nhiều hơn nếu không sử dụng tự đóng lại

1.1.4 Lựa chọn thời gian phục hồi

Đối với bất kì loại máy cắt nào, việc lựa chọn thời gian hồi phục cho hệ thống bảo vệ phải đảm bảo cho máy cắt có đủ thời gian trở về (không khí được nạp đầy, cơ cấu đóng tiếp điểm trở về vị trí sẵn sàng …) để sẵn sàng cho lần tác

máy cắt cơ cấu đóng lò xo cần thời gian trở về là 30 giây, thời gian phục hồi của máy cắt khí nén là cần thiết để áp suất khí trở lại bình thường

1.1.5 Số lần đóng lại

Việc tự đóng lại với tốc độ cao trên đường dây siêu cao áp thường chỉ thực hiện một lần vì việc tự đóng lại nhiều lần với dòng sự cố lớn có thể gây mất ổn định hệ thống Hơn nữa, đối với đường dây siêu cao áp, sự cố bán kéo dài (nếu có) cũng khó bị loại bỏ bằng cách đóng lại nhiều lần như đối với đường dây cao thế, trung thế

1.2 Ngắn mạch duy trì

Ngắn mạch duy trì thường chiếm tỉ lệ nhỏ trên đường dây trên không, ví dụ như: các vật dẫn bị hỏng cách điện hoặc các cực bị hỏng cách điện do máy bay, động đất, giông bão… Tự đóng lại tốc độ cao trong trường hợp ngắn mạch duy trì thường có hại đến ổn định hệ thống hơn là không tự đóng lại hoặc duy trì thời gian tự đóng lại dài

Tự đóng lại không nên áp dụng trên đường dây cáp vì hầu như tất cả các sự cố trên đường dây cáp đều là ngắn mạch duy trì Tương tự như vậy, việc tự đóng lại ít khi được dùng cho sự cố trên thanh cái, vì các sự cố trên thanh cái thường là do hệ thống điều hành và nó thường được yêu cầu sửa chữa bằng cách đóng cắt bằng tay

1.3 Tự đóng lại một pha

Ảnh hưởng của tự đóng lại nhanh đến ổn định của hệ thống có thể hình dung một cách dễ dàng nhất bằng cách dùng tiêu chuẩn diện tích

Ví dụ như trường hợp có ngắn mạch một pha trên một trong dây vận hành

mạch là PIII Giả sử rằng do cắt trễ nên Sabcc’ > Sdec’ (hình ), như vậy hệ sẽ mất ổn định Nếu có trang bị tự đóng lại thì ở điểm f sẽ phục hồi lại PI (tại điểm K trên đường PI)

Hình1.1: Ảnh hưởng của tự đóng lại

Kết quả là diện tích hãm tốc max tăng lên và Sc’dfkg > Sabcc’ Khi đó hệ sẽ ổn định

Với

PT: công suất cơ của tua bin

P(δ): Công suất điện từ của máy phát

PI: công suất điện từ máy phát trước khi có ngắn mạch

PII: công suất điện từ máy phát khi có ngắn mạch

PIII: công suất điện từ máy phát sau khi có ngắn mạch

Khi áp dụng TĐL ba pha cho đường dây một lộ nối hai hệ thống với nhau, việc cắt ba pha đường dây sự cố sẽ gây tách rời và lệch pha giữa hai hệ thống, trong khoảng thời gian gián đoạn thì không có sự liên lạc về công suất giữa hai hệ thống Trái lại, nếu chỉ có pha bị sự cố cắt ra trong trường hợp sự cố chạm đất là loại sự cố chiếm phần lớn đối với đường dây trên không thì việc duy trì liên lạc công suất giữa hai hệ thống vẫn được tiếp tục thông qua hai pha còn lại Khi dùng TĐL một pha, mỗi máy cắt một pha phải hoạt động độc lập và có một cơ cấu đóng cắt riêng Điều này thường được áp dụng đối với máy cắt SF6, máy cắt không khí nén và phần lớn máy cắt dầu trên hệ thống điện cao áp Sơ đồ chọn đóng ngắt pha sự cố khá phức tạp, ngoài sơ đồ bảo vệ đường dây, hệ thống bảo vệ cần thêm rơle chọn pha sự cố Khi sự cố nhiều pha thì tất cả ba máy cắt đều mở và khóa không cho đóng lại Nếu TĐL một pha không thành công thì cũng mở cả ba máy cắt và khóa không cho đóng lại Lợi ích của TĐL một pha là duy trì đồng bộ thời gian gián đoạn công suất truyền cho phép lâu hơn Nhược điểm chính của TĐL một pha là thời gian khử ion tại nơi xảy ra sự cố dài hơn vì có sự hổ tương điện dung giữa pha sự cố và các pha không sự cố, có thể gây nhiễu đường dây thông tin Trong một số trường hợp, dòng thứ tự không có thể gây tác động nhầm cho rơle bảo vệ chạm đất trên đường dây lộ kép do sự hỗ cảm giữa đường dây sự cố và đường dây không sự cố

Rơle chọn pha sự cố: Bảo vệ khoảng cách đáp ứng một cách lý tưởng khi

sử dụng cùng với TĐL một pha, vì phần tử đo pha đất được cung cấp cho từng pha riêng rẽ và có thể sử dụng để khởi động ngắt một pha, đóng lại một pha Khác với trường hợp bảo vệ khoảng cách, bảo vệ so sánh pha, bảo vệ so lệch đường dây là bảo vệ ngắn mạch nhiều pha nên với sơ đồ bảo vệ này rơle chọn

pha sự cố phải được dùng Các nguyên tắc làm việc của rơle chọn pha chạm đất như sau:

Làm việc theo điện áp: Rơle được cung cấp bằng điện áp pha-trung tính của một pha và điện áp pha – pha (dây) của hai pha khác Rơle làm việc khi độ lớn pha – trung tính nhỏ hơn một nửa điện áp dây

Làm việc theo dòng: phương pháp đo được thực hiện bằng cách so sánh dòng thứ tự nghịch với dòng thứ tự không trong từng pha và bằng cách sử dụng các hậu quả khi chạm một pha Đối với pha chạm đất, dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự không trùng pha trong khi hai pha không chạm, vectơ dòng điện lệch pha nhau một góc là 1200

Sau đây khảo sát các tình trạng xảy ra trong quá trình tự đóng lại một pha:

1.3.1 Chạm đất một pha

Cho đường dây liên lạc giữa hai hệ thống như hình Dòng tại điểm ngắn mạch N

E

AN

Với: Z• : tổng trở tương đương mạng tới điểm ngắn mạch

E•A: giá trị sức điện động định mức pha

Hình1.2: Dòng sự cố một pha chạm đất

Sử dụng phương pháp thành phần đối xứng, dòng này có thể là tổng của

ba dòng: thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không

= A N A N A N

Bảng 1.2: Dòng tại điểm ngắn mạch khi có sự cố pha A chạm đất

Dòng pha tại điểm ngắn mạch

=

=

O A

=

=

O B B B

B

I I I I

I

2 1

=

=

O C C C

C

I I I I

I

2 1

0

Dòng của thành phần đối xứng

Thứ tự Thuận Nghịch Không

I

31

Dòng pha không bị sự cố là IBN = 0 và ICN = 0 do đó:

0

0 2

•

N N B N

0

0 2

•

N N C N

•

N N A N

•

N N A N A

Điện áp U•A2 và U•A0 giảm và điện áp U•A1tăng tỷ lệ với khoảng cách của điểm ngắn mạch Điện áp tại trạm K hoặc điện áp các thành phần thứ tự là tổng điện áp tương ứng tại điểm ngắn mạch và điện áp rơi trên trở kháng là:

Mạch tương đương cho tính toán ngắn mạch được xác định như biểu thức (1.10), tại điểm ngắn mạch một pha thỏa mãn điều kiện (1.5) và (1.7) chúng được viết:

=

0 2

1

3

Z Z

Hình1.3: Mạch tương đương để tính toán trong trường hợp ngắn mạch một

pha mạng trung tính nối đất trực tiếp

a) Trường hợp tổng quát b) Trường hợp đường dây được cung cấp từ một

phía và trung tính máy biến áp nối đất cả hai phía

Nếu đường dây được cung cấp tại một đầu (ví dụ phía K), trở kháng Z1L =

Z2L = ∞ và mạch tương đương được cho ở hình 1.3 b

1.3.2 Một pha bị hở

Với mạch hở trên một pha, giả sử pha A thì dòng trên pha này bằng 0, điện áp giữa hai điểm hở mạch m và n là UA

Đặt ΔE•mn =U•A (1.13)

Khi vận hành hai pha và đất, điện áp và dòng điện của hệ thống mất đối xứng, dòng chạy xuống đất trong suốt chu kỳ tự đóng lại một pha là thời gian trôi qua kể từ khi đường dây bị ngắt một pha cho tới khi được đóng lại Giá trị dòng đất gần bằng dòng tải của pha đứt trước khi sự cố Lúc hở pha A

Mạch sử dụng để tính toán được trình bày như hình 1.4a Trong trường hợp một nguồn cung cấp được trình bày như hình 1.4b Sử dụng phương trình (1.10), giả sử: E n•.ph =U•1K =U•1L

a)

b)

Hình 1.4: Mạch tương đương một pha hở a) Sơ đồ mạch b) Mạch tương

0 2 1

1

0 2 0

1 2

1 1 0 2

.

.

.

.

Z Z

Z Z Z

I

Z Z Z

Z Z

Z I

Z Z

E

A

A ph

n

(1.19)

Từ biểu thức (1.19) nhận thấy: tổng trở tương đương của mạng khi đứt một pha gồm tổng trở thứ tự thuận đến điểm hở mạch nối nối tiếp với tổng trở thứ tự không và thứ tự nghịch song song (hình 1.4b) Như vậy, khi một pha bị hở, tổng trở mạng tăng thêm một giá trị bằng tổng trở thứ tự không và nghịch song song, nên lượng công suất truyền cho phép qua đường dây bị giảm (khoảng 2/3 công suất đầy tải)

1.3.3 Mở không đồng thời một pha bị chạm đất

Để phân tích hoạt động của rơle le bảo vệ và bộ phận phân biệt pha sự cố thì điều quan trọng là phải biết được giá trị điện áp và dòng trong quá trình ngắt một phía pha sự cố của đầu phát trên đường dây truyền tải (hình 1.5) Khi pha A

bị cắt khỏi trạm K, ở trạm L vẫn giữ nguyên ba pha Trong tình trạng này không có dòng chảy qua pha sự cố tại điểm hở mạch GN• = 0

A

I

Với mạch bên không có dòng chảy trong pha không sự cố • = •N = 0

C N

I ; 1•FN = 2FN• =0

I I

Điện áp pha sự cố tại điểm một pha ngắn mạch: N =0

A

U Từ sơ đồ tính toán điện áp, dòng và điện kháng thứ tự hình 1.5, ta có:

Từ hình 1.5 d ta có:

•

mn A mn A mn

I I

Vì • = •N = 0

C N

3

0 2 1

N A

I I I

Từ • = •mn

A N

A I

I1 1 (hình 1.5 c) va • = •mn

A N

I

I0 2 1 (1.29)

a)

b)

c)

d)

e)

Hình 1.5: Ngắt pha sự cố, khi ngắn mạch pha A a) Sơ đồ mạch b) Mạch

tương đương c,d và e) Mạch thứ tự thuận, nghịch và không

Từ hình 1.5 e, ta có: - •N = FN• •FN

Z I

Z I I

Từ • = • = •mn

A N A N

I I

I0 1 1 và • = • = − • = − •mn

A N

A mn

GN

I I

−

−

A GN mn A FN

mn A mn A GN mn A mn

Z I Z

I Z

I I

Z I

Điện áp điểm hở mạch UBmn = UCmn = 0 và U1Amn = U2Amn = U0mn, kết quả là:

=

A GN mn A mn

E1 3 0 1 1 1 2 0 0Thay (1.33) vào ta tính được:

=

A GN mn A GN mn A mn

GN mn A mn

GN mn A GN mn A GN mn A

GN GN mn A A

+

=

=

FN GN

GN GN

A N

mn A

Z Z

Z Z

E I

I

0 0

2 1

0 1

94

(1.36)

Dòng thứ tự không chảy từ trạm M: • = • = • = − •mn

A mn

GN KN

I I

+

=

FN GN

GN GN

A KN

Z Z

Z Z

E I

0 0

2 1

0

94

Dòng thứ tự không chảy từ trạm L: FN• = •N− mn•

I I

Các biểu thức trên, được ứng dụng để tính toán cho trường hợp ngắt một pha chạm đất không đồng thời, dòng thứ tự không chảy trên đường dây KL từ trạm K và N thì khác nhiều với dòng chạy tới điểm ngắn mạch một pha trên đường dây KL khi pha bị ngắn mạch của đường dây được nối từ cả hai phía trạm

K và L

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH

ĐỘNG

2.1 Khái niệm chung

Ngoài những kích động nhỏ thường xuyên có tính chất ngẫu nhiên, trong

hệ thống điện còn có những kích động lớn diễn ra đột ngột làm mất cân bằng công suất, phá hoại tính ổn định hệ thống Những kích động như thế phải kể đến các sự cố ngắn mạch, sét đánh làm cắt đột ngột đường dây, thao tác cắt máy biến áp cung cấp đang có phụ tải đưa ra sữa chữa Do có sự biến thiên đột ngột các dòng công suất phân bố trong lưới, công suất các máy phát cũng thay đổi đột ngột, thậm chí giảm xuống đến 0 (chẳng hạn, khi ngắn mạch 3 pha trên đường dây nối máy phát với hệ thống) Khi đó trạng thái cân bằng mô men quay trong máy phát bị phá vỡ, xuất hiện gia tốc làm thay đổi mạnh góc lệch roto Quá trình quá độ diễn ra có thể ổn định hoặc không ổn định phụ thuộc mức độ của các kích động Tính ổn định hệ thống trong trường hợp này gọi là ổn định động, hay còn gọi là ổn định quá độ (transient stability)

Về bản chất, ổn định động thể hiện đặc tính của quá trình quá độ chuyển trạng thái hệ thống từ điểm cân bằng này sang điểm cân bằng khác Như đã biết hệ thống có ổn định động nếu đảm bảo được 2 điều kiện:

- tồn tại điểm cân bằng ổn định sau sự cố (ứng với chế độ xác lập sau sự cố)

- Thông số biến thiên trong quá trình quá độ hữu hạn và tắt dần về thông số chế độ xác lập mới

Như vậy sự tồn tại của chế độ xác lập sau sự cố là điều kiện cần nhưng

Cũng như khi phân tích ổn định tĩnh, để nghiên cứu ổn định động cần phải dựa vào hệ phương trình vi phân mô tả QTQĐ, do đó cũng có các mô hình ứng dụng khác nhau mô tả hệ thống: mô hình đơn giản bỏ qua ảnh hưởng QTQĐ bên trong các bộ tự động điều chỉnh và mô hình đầy đủ xét đến cấu trúc cụ thể của các thiết bị này Mỗi trường hợp có thể áp dụng các phương pháp phân tích riêng để phân tích tính ổn định động Sự lựa chọn hợp lý phương pháp nghiên cứu sẽ cho phép đánh giá đúng và đơn giản nhất các đặc trưng của QTQĐ

2.2 Quá trình quá độ khi cắt đột ngột đường dây đang mang tải

Xét sơ đồ HTĐ đơn giản như hình 2.1 Do sự cố (ví dụ như sét đánh) một đường dây bị cắt ra không đóng lại được Hệ thống chuyển sang trạng thái vận hành với một đường dây (CĐXL mới sau sự cố)

Ơû chế độ xác lập trước khi đường dây bị cắt :