ổn định điện áp trong hệ thống điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.7 MB, 34 trang )
ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Khoa Hệ Thống Điện
Đại học Điện Lực
1
Các câu hỏi
Thế nào là ổn định điện áp
Phân biệt giữa ổn định góc (tính chất đồng bộ hóa)?
Các loại mất ổn định điện áp, và khoảng thời gian?
Vai trò của việc truyền tải công suất tác dụng và
phản kháng như thế nào?
Hiện tượng động hay tĩnh (static or dynamic)?
Các yếu tố ảnh hưởng
Ví dụ mô phỏng sự sụp đổ điện áp
Các biện pháp nâng cao ổn định áp
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
2
1
1.1 Thế nào là ổn định điện áp
Ổn định điện áp liên quan đến sự ổn định của tải (load
stability)
Theo định nghĩa của IEEE/CIGRÉ (2004)
Ổn định điện áp:Là khả năng một htđ vẫn còn duy trì được mô
đun điện áp của các nút trong một khoảng giới hạn cho phép sau
khi trải qua các kích động.
Một tải nối với HTĐ qua một đường dây đơn, liên quan trực
tiếp đến ổn định điện áp
TG Vô
cùng lớn
Q
V ??
Tải
Khi NM, Mất MPĐ…
Ổn định góc liên quan đến sự đồng bộ của MPĐ
Khi NM, Mất MPĐ
??
10/16/2015
TG Vô
cùng lớn
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
3
1.1 Thế nào là ổn định điện áp
So sánh giữa ổn định góc rô to và ổn định điện áp
Khoảng thời gian xảy ra mất ổn định điện áp
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
Ngắn hạn
Dài hạn
Thông thường bắt đầu từ một vùng tải, sau đó lan
rộng ra, có thể dẫn đến mất điện trên diện rộng
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
4
2
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
5
1. 2 Cơ chế xảy ra mất ổn định điện áp
Một phần của HTĐ đang mang tải nặng, điện áp giảm thấp,
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
Vậy: ổn định điện áp liên hệ chặt chẽ với sự ổn định của tải,
hay là sự cân bằng giữa tải và khả năng dự trữ và điều khiển
công suất phản kháng của nguồn
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
6
3
1. 2 Cơ chế xảy ra mất ổn định điện áp
thời tiết
Cắt quá tải
Mất ổn định
góc
Nặng
Tải
P
Q
Sự
mất đồng bộ
đ/d
G
Cắt MPĐ,đ/dây
thiếu Q
Mất ổn định
Tần số
Tan rã HTĐ
Sự cố
Nguy hiểm
G
Max Q
Quá tải
G
line
V?
Max tap
V thấp
V giảm
Tổn thất
Q
đ/d dài
G
Tải
10/16/2015
Mất ổn định
Điện áp
V
Sụp đổ điện áp
Q?
HTĐ
Mất đồng bộ
G
line
Dao động
P
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
7
1.3 Ổn định điện áp trong khoảng ngắn hạn
Khoảng thời gian ngắn hạn liên quan đến các động
cơ điện, đặc biệt là các tải điều hòa, bơm nhiệt…
NM, điện áp tại chỗ NM giảm xuống, làm giảm tốc độ
của các ĐCĐ của điều hòa,
Các ĐCĐ có thể bị dừng, yêu cầu dòng điện lớn để
mở máy các ĐCĐ này, do đó 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 không đồng bộ
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
8
4
1.3 Ổn định điện áp trong khoảng ngắn hạn
Mô men của ĐCĐ tỉ lệ với bình phương của điện áp
Đặc tính cơ của động cơ điện
Đặc tính Mômen-Tốc độ cho động cơ công suất 5 mã lực, 1
pha, động cơ máy nén khí của điều hòa không khí
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
9
1.3 Ổn định điện áp trong khoảng ngắn hạn
Ổn định điện áp ngắn hạn: Vùng Phoenix
Điện áp giảm còn 58,4V trong khoảng thời gian 15,8s dưới
ngưỡng ( nguồn: John A. Diaz de Leon II – Understanding and Solving
Short-Term Voltage Stability Problems
)
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
10
5
1.3 Ổn định điện áp trong khoảng ngắn hạn
Lượng công suất phản kháng tăng vọt
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
11
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
12
6
1.4 Ổn định điện áp trong khoảng 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 điện áp như: ULTC (OLTC, LTC), 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
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
13
1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn
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
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
14
7
1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn
Sự cố tan rã htđ Sweden/Denmark 23/9/2003
Trong HTĐ Sweden, 2 đ/d 400kV và 4 tổ máy của
NMĐ hạt nhân bị cắt ra cho mục đích bảo dưỡng
Lúc 12h30, mất một tổ máy 1200MW tại miền nam
Sweden
Lúc 12h35, sự cố tại thanh góp kép tại một TBA tại
miền nam Sweden làm mất 2 tổ máy của nhà máy
điện hạt nhân khác, mất 900MW
Sảy ra sụp đổ điện áp sau 97s sau đó
Mất điện vùng nam Sweden và đông Denmark
Sa thải phụ tải: 4700MW ở Sweden và 1850MW ở
Denmark
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
15
1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn
Phía
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
16
8
1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
10/16/2015
17
1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản
Xét HTĐ đơn giản có sơ đồ thay thế 1 pha như hình
vẽ:
Z R jX Y 1 / Z 1 /( R jX ) G jB ( B 0)
S 12 P12 jQ12
R=0, Z=jX, => Y=1/Z = -jB
Nút 1
V1
V2
Nút 2
I
+
V1
Z=R+jX
V2
~
_
_
S12
10/16/2015
+
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
SD=-S21
18
9
1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản
Khai triển ta có
P12 | V1 |2 G | V1 || V2 | G cos(1 2 ) | V1 || V2 | B sin(1 2 )
Q12 | V1 |2 B | V1 || V2 | B cos(1 2 ) | V1 || V2 | G sin(1 2 )
Giả sử đường dây là không tổn thất, R=0 hay G=0
| V || V | sin(1 2 )
P12 | V1 || V2 | B sin(1 2 ) 1 2
X
2
Q12 | V1 | B | V1 || V2 | B cos(1 2 )
10/16/2015
| V1 |2 | V1 || V2 | cos(1 2 )
X
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
19
1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản
Giả sử rằng: 12=1-20, thì sin12 12 , cos12 1
P12 | V1 || V2 | B(12 )
Q12 | V1 | B| V1 | | V2 |
C/s tác dụng P phụ thuộc góc công suất 12 và,c/s
tác dụng chạy từ nơi góc lớn về nơi góc nhỏ
C/s phản kháng Q phụ thuộc vào mô đun điện áp và
chạy từ nơi có điện áp cao về nơi có điện áp thấp
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
20
10
1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản
Người ta mong muốn giảm Q truyền tải vì
Tổn thất cs tác dụng/phản kháng trên đường dây:
P I 2 R và Q I 2 X
Ta có:
2
2
P jQ P jQ P Q
I I.I*
V
*
V2
V
Do đó tổn thất là:
P2 Q2
P2 Q2
P
R
và
Q
X
V2
V2
=> Giảm Q sẽ giảm tổn thất P, và tổn thất Q
=>Giữ V cao sẽ giảm tổn thất, nâng cao ổn định
điện áp
10/16/2015
2
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
21
1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản
Thực tế đường dây được vận hành khá gần điện áp
định mức (5-10)% ở mọi điểm trên đường dây, do
đó sẽ rất khó để truyền tải Q vì đường dây nhìn
chung là tiêu thụ Q. Ngoài ra người ta không muốn
truyền tải nhiều Q trên đường dây vì các lý do sau:
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
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
22
11
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Ở phía tải: ta có SD=PD+jQD=-(P21+ jQ21)
PD P21 | V1 || V2 | B sin( 2 1 )
| V1 || V2 | B sin(1 2 )
Q D Q 21 | V2 |2 B | V1 || V2 | B cos( 2 1 )
| V2 |2 B | V1 || V2 | B cos(1 2 )
Đặt: 12=1-2
PD | V1 || V2 | B sin 12
Q D | V2 |2 B | V1 || V2 | B cos 12
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
10/16/2015
23
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Gọi là góc công suất là góc lệch pha giữa V2 và I
V2 I
Với >0 là I chậm sau V, <0 là I vượt trước V
Công suất tải được tính như sau
SD V2 I* | V2 || I | e j
| V2 || I | (cos j sin )
| V2 || I | cos (1 j
sin
)
cos
PD (1 j tan )
Đặt =tan ta có:
SD PD jQ D PD (1 j)
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
24
12
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Do đó, ta có các phương trình sau:
PD | V1 || V2 | B sin 12
Q D | V2 |2 B | V1 || V2 | B cos 12
SD PD jQ D PD (1 j)
Nếu biểu diễn theo PD và QD ta có:
Q D PD | V2 |2 B | V1 || V2 | B cos 12
PD | V1 || V2 | B sin 12
PD | V2 |2 B | V1 || V2 | B cos 12
Bình phương hai vế của P, Q ta có
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
10/16/2015
25
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
2
PD ( PD | V2 |2 B) 2 | V1 |2 | V2 |2 B 2 (sin 2 12 cos 2 12 )
2
PD (PD | V2 |2 B) 2 | V1 |2 | V2 |2 B 2
Rút gọn ta có:
| V |
2 2
2
2
P
2P
D | V1 |2 | V2 |2 D2 1 2 0
B
B
Đây là phương trình bậc 2 của |V2|2 do đó có
nghiệm là:
| V |4 P P
| V |2 P
| V2 |2 1 D 1 D D | V1 |2
2
B
BB
4
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
26
13
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Giả sử rằng điện áp đầu nguồn |V1|=1pu và B=2 pu
1 PD 1 PD (PD 2)
2
Ta có thể vẽ ra đường cong P-V như đoạn mã sau:
| V2 |2
% pf = 0.97 lagging
beta=0.25
pdn=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.78];
v2n=sqrt((1-beta.*pdn - sqrt(1-pdn.*(pdn+2*beta)))/2);
pdp=[0.78 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0];
v2p=sqrt((1-beta.*pdp + sqrt(1-pdp.*(pdp+2*beta)))/2);
pd1=[pdn pdp];
v21=[v2n v2p];
% pf = 1.0
beta=0
pdn=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.99];
v2n=sqrt((1-beta.*pdn - sqrt(1-pdn.*(pdn+2*beta)))/2);
pdp=[0.99 0.9 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0];
v2p=sqrt((1-beta.*pdp + sqrt(1-pdp.*(pdp+2*beta)))/2);
pd2=[pdn pdp];
v22=[v2n v2p];
10/16/2015
% pf = .97 leading
beta=-0.25
pdn=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
1.3];
v2n=sqrt((1-beta.*pdn - sqrt(1-pdn.*(pdn+2*beta)))/2);
pdp=[1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0];
v2p=sqrt((1-beta.*pdp + sqrt(1-pdp.*(pdp+2*beta)))/2);
pd3=[pdn pdp];
v23=[v2n v2p];
plot(pd1,v21,pd2,v22,pd3,v23)
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
27
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Đường cong P-V với các hệ số công suất khác nhau
|V2|
Điện áp vận hành
Độ dự trữ ổn định
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
28
14
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Một số nhận xét về đường cong PV
Biểu diễn quan hệ của điện áp tải theo công suất của tải
Mỗi đường cong có một giá trị tải lớn nhất => gọi là giá trị mang
tải lớn nhất. Nếu tải tăng quá giá trị này, thì điện áp sẽ giảm thấp,
mất khả năng điều khiển
Với một giá trị tải, có hai giá trị điện áp: Giá trị lớn là điện áp vận
hành, còn giá trị thấp chỉ có ý nghĩa về mặt toán học.
Ở điều kiện PF =1 hoặc chậm sau thì khi P tải tăng sẽ làm điện
áp giảm xuống, do đó bằng việc quan sát sự suy giảm điện áp
người vận hành sẽ nhận thức được tình trang nguy hiểm, và cần
có biện pháp tương ứng trước khi sụp đổ điện áp
Trường hợp PF vượt trước, thì khi P tải tăng, thậm chí điện áp
còn tăng lên một chút, do đó rất khó phát hiện ra hiện tượng sụp
đổ điện áp. Trường hợp này xảy ra khi truyền tải lượng cs lớn, và
có bù công suất phản kháng
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
29
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Giả sử vẫn trong HTĐ như hình vẽ
PD | V1 || V2 | B sin 12
Q D | V2 |2 B | V1 || V2 | B cos 12
Giả sử V1=1pu, và giá trị PD và V2 cho trước, tính 12
từ p/t đầu, và Q từ p/t thứ 2. Lặp lại cho các giá trị
khác nhau của V2 ta sẽ có đường cong Q-V cho một
giá trị PD cho trước
Đường cong Q-V có thể được tính bởi Matlab:
v1=1.0;
b=1.0;
pd1=0.1
v2=[1.1,1.05,1.0,.95,.90,.85,.80,.75,.70,.65,.60,.55,.50,.45,.40,.35,.30,.25,.20,.15];
sintheta=pd1./(b*v1.*v2);
theta=asin(sintheta);
qd1=-v2.^2/b+v1*b*v2.*cos(theta);
plot(qd1,v2);
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
30
15
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Đường cong Q-V
|V2|
QD
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
31
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Trong thực tế: các đường cong này có thể được tính từ các
chương trình tính toán LF:
1. Mô hình hóa tại các nút cần tìm một máy bù đồng bộ, (P=0) và
Q vô cùng lớn
2. Đặt |V| một giá trị mong muốn
3. Giải bài toán LF
4. Lấy giá trị Q của máy bù đồng bộ tại nút quan tâm
5. Lặp lại bước 2-4 trong một dải điện áp
Đường cong VQ/QV có một số ưu điểm sau so với PV:
Dễ dàng có được nếu có một chương trình tính toán LF
Các chương trình tính toán LF sẽ khó hội tụ khi kết quả gần điểm
giới hạn của đường cong PV nhưng vẫn sẽ hội tụ khi điểm vận
hành gần điểm giới hạn của đường cong QV
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
32
16
1.6 Đường cong PV và VQ/QV
Nếu quay đường cong
QV đi một góc 900 theo
chiều kim đồng hồ, ta
được đường cong VQ
Ưu điểm
Xác định được độ dự trữ
công suất phản kháng
Giao điểm của đường
cong và trục V xác định
điện áp làm việc của
HTĐ
Dễ dàng có được nếu có
một chương trình tính
toán LF
10/16/2015
Q
(MVAr)
V
(pu)
0
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
Dự
trữ Q
33
Bài tập
1. Vẽ đường cong PV cho các trường hợp sau đây và xác
định khả năng mang tải lớn nhất
a. B=2, |V1|=1,0, pf=0,97 chậm sau
b. B=2, |V1|=1,0, pf=0,95 chậm sau
c. B=2, |V1|=1,06, pf=0,97 chậm sau
d. B=10, |V1|=1,0, pf=0,97 chậm sau
So sánh ảnh hưởng của khả năng mang tải lớn nhất tương ứng
với các trường hợp, điện áp cuối đường dây, và tổng dẫn của
đường dây
2. Vẽ đường cong PV cho các trường hợp sau đây, xác định
QD.
a. B=1, |V1|=1,0, PD=0,1
b. B=1, |V1|=1,0, PD=0,2
c. B=1, |V1|=1,06, PD=0,1
d. B=2, |V1|=1,0, PD=0,1
So sánh các trường hợp
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
34
17
1.7 Ổn định điện áp trong HTĐ lớn
Các yếu tố ảnh hưởng
Mô hình tải (tải tĩnh, tải động, động cơ…)
Giới hạn về công suất phản kháng của các MPĐ, các bộ ULTC,
OEL
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 (mục 1.5)
Tổn thất Q nhiều khi truyền tải đi xa
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
35
1.8 Mô hình tải
Khi nghiên cứu ổn định điện áp, cần thiết phải xem
xét htđ trong các điều kiện điện áp khác nhau:
Ổn định điện áp phụ thuộc vào mức độ khôi phục tải
hiện tại của phụ tải
Mức độ khôi phục tải phụ thuộc vào điện áp nhìn từ
phía phụ tải
Do đó, khi nghiên cứu ổn định điện áp cần phải
nghiên cứu các mô hình xem phụ tải đáp ứng thế
nào khi điện áp của phụ tải thay đổi. => là một công
việc hết sức quan trọng
Có mô hình tải tĩnh và mô hình tải động
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
36
18
1.8 Mô hình tải
Mô hình tải tĩnh: kiểu hàm số mũ
P
f
Q
f
V f
V f
P P0
Q Q0
V0 f 0
V0 f 0
Trong đó: chỉ số 0 chỉ ở điều kiện làm việc định mức
ban đầu
Hệ số mũ và được xác định tùy theo loại tải
Đèn sợi đốt
1.54
Điều hòa không khí
0.50
2.5
Quạt lò Hồ quang
0.08
1.6
Bộ nạp ắc qui
2.59
4.06
Đèn compact
1.0
0.40
Đèn huỳnh quang thường 2.07
3.21
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
37
1.8 Mô hình tải
Mô hình tải tĩnh ZIP: kiểu hàm số đại số
V 2
V 2
V
V
P P0 p1 p 2
p 3 Q Q 0 q1 q 2
q3
V0
V0
V0
V0
p1 p 2 p 3 1.0
q1 q 2 q 3 1.0
Trong đó: chỉ số 0 chỉ ở điều kiện làm việc ban đầu
Mô hình này gồm 3 thành phần:
Thành phần tổng trở không đổi (p1, q1)
Thành phần dòng điện không đổi (p2, q2)
Thành phần công suất không đổi (p3, q3)
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
38
19
1.8 Mô hình tải
Ảnh hưởng của phụ tải: Hiểu ảnh hưởng của mỗi thành phần
phụ tải đến ổn định điện áp cần hiểu hai khái niệm:
1. Sự mất ổn định áp sẽ giảm đi khi phụ tải giảm. Vì khi I giảm
sẽ giảm tổn thất I2X trong hệ thống truyền tải
2. Vì sự mất ổn định điện áp dẫn đến giảm điện áp, do đó để
giảm nguy cơ mất ổn định điện áp cần phải giảm tải khi mà
điện áp giảm thấp.
Z không đổi (p1): Tốt vì điện áp của tải giảm thì tải giảm theo
bình phương của điện áp tải
I không đổi (p2) : Bình thường vì khi điện áp của tải giảm thì tải
giảm theo điện áp
P không đổi (p3): Nguy hiểm vì khi điện áp của tải giảm, tải
không thay đổi
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
10/16/2015
39
1.8 Mô hình tải
Động cơ điện và sự dừng động cơ
ĐC 3pha chiếm tỉ lệ lớn trong tổng tải, do đó đáp
ứng của tải ĐC với sự thay đổi điện áp rất quan
trọng. Xét sơ đồ thay thế 1 pha của Đ/c điện như
hình vẽ:
Za=R1+jX1
V1
10/16/2015
X’2
Zb=
Rc//jXm
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
I’2
R’2+R’2(1-s)/s
=R’2 / s
40
20
1.8 Mô hình tải
Dòng điện là:
Với
Vth V1
I' 2
Zb
Za Z b
Vth
Z th (R '2 / s) jX'2
và
Z th Za // Z b
Za Z b
Za Z b
ở đ/k bình thường, hệ số trượt nhỏ do đó R’2/s >> R’2, do đó
I’2 có giá trị nhỏ
Khi V1 giảm, thì mô men điện từ sinh ra cũng giảm, và làm
đ/c giảm tốc độ. Khi Đ/c dừng quay, thì s=1, dẫn đến R’2/s =
R’2. Do đó dòng điện I’2 lớn hơn nhiều so với tình trạng làm
việc bình thường.
VÌ X1 và X’2 của Đ/C, dòng điện “dừng” đ/c lớn, nên coi Đ/c
như một phụ tải công suất phản kháng lớn
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
41
1.9 MBA với bộ ULTC
Vì ULTC dùng để điều chỉnh điện áp phía phụ tải, một khi
điện áp cao áp giảm, thì điện áp phía tải không được thay đổi.
Do đó ở chế độ xác lập thì cho dù tải ở phía hạ áp là Z không
đổi thì đối với phía cao áp luôn coi tải là P không đổi.
Có hai tiêu chuẩn
1. Khi điện áp giảm thấp với tốc độ nhanh ở phía hạ áp và
nếu sự giảm điện áp đủ thấp thì Đ/C có thể dừng quay dẫn
đến sự giảm tức thời phụ tải (vì ULTC thường tác động trong
khoảng thời gian cỡ vài giây- ULTC không kịp điều chỉnh)
2. Nếu khi ULTC đạt đến giá trị giới hạn (đầu phân áp nhỏ
nhất),thì điện áp phía hạ áp bắt đầu giảm thấp, lúc đó cần
phải mô hình sự nhạy của phụ tải theo điện áp
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
42
21
1.9 MBA với bộ ULTC
V1 và t trong
đơn vị
tương đối
HV
V1
V1/t
LV
Trong hệ đvtđ, thì tỉ số là: t:1
t:1
Trong đó: t thay đổi từ 0,85-1,15 pu
Mỗi bước có thể thay đổi từ 0,005 pu (thông thường
5/8%=0,00625)
Thời gian dịch chuyển mỗi bước khoảng 5s
Có khoảng thời gian trễ từ 2-3 lần khoảng thời gian
dịch chuyển để tránh bộ ULTC dịch chuyển quá nhiều.
Trong điều kiện điện áp thấp ở phía cao áp thì
ULTC sẽ giảm tỉ số t để tăng tỉ số V1/t= V2.
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
43
1.9 MBA với bộ ULTC
Mô hình bộ điều áp dưới tải (IEEE model)
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
44
22
1.10 Đặc tính làm việc của MPĐ và OEL
Đặc tính làm việc MPĐ
Giới hạn kích từ do giới hạn nhiệt và
Do tác dụng của bộ giới hạn kích từ If.
Q
Qmax
Giới hạn dòng điện phần ứng do
giới hạn nhiệt phần ứng, do tác
dụng điều khiển của P và If.
Gía trị xấp xỉ
dùng để tính LF
P
Qmin
Giới hạn do ổn định tĩnh (giá trị điện áp đầu
cực nhỏ E dẫn đến |E||V|Bsin nhỏ), và do giới
hạn nhiệt stator do dòng điện xoáy
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
45
1.10 Đặc tính làm việc của MPĐ và OEL
1. Sự mất ổn định điện áp có nguyên nhân từ việc MPĐ đạt đến giới
hạn phát công suất phản kháng.
2. Các chương trình tính toán LF thường mô tả MPĐ với Qmax cố
định. Thực thế Qmax không cố định. Đường đặc tính Q chỉ ra rằng
Qmax là một hàm của P và bị giới hạn khi P tăng.
3. Qmax được thiết lập theo bộ giới hạn kích từ (Over-eXcitation
Limiter (OXL-OEL). Dòng điện kích từ có giá trị ở chế độ xác lập If2
max . Từ đó đặt giá trị giới hạn. Vì nhiệt tỉ lệ với
If dt ,
t quá tai
Các OEL thường đặt thời gian là một hàm tỉ lệ nghịch với tỉ lệ If/Iđm
4. Khi OEL tác động để giới hạn If,
2.0
Đặc tính OEL
thì MPĐ không thể tăng thêm Q.
If
Do đó vẽ đặc tính PV hay QV,
Iđm
thì có sự giảm đột ngột trên đường cong 1.0
10
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
120
Thời gian quá tải (sec)
46
23
1.10 Đặc tính làm việc của MPĐ và OEL
Ảnh hưởng của OEL trên đường cong PV
Khi MPĐ đạt đến giới hạn Q
|V|
Khi không có
giới hạn về Q
o
P
(tải)
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
10/16/2015
47
1.11 Khi mất đường dây truyền tải
So sánh tổn thất Q khi mất và không mất đ/d truyền
tải
I/2
I
X
I/2
X
Q=(I/2)2X+ (I/2)2X=I2X/2
P
P
Q=I2X
Ý nghĩa: Việc mất một mạch đường dây luôn làm
tăng tổn thất Q trong toàn HTĐ.
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
48
24
1.12 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến sự sụp đổ điện áp
Vùng Phát
HTĐ BPA
7
3
Vùng tải
P, Q
1
6
5
8
G1
C5
C8
2
G2
G3
C
C
11
10
9
C
C11
ULTC
9
6
7
Gồm có:
10 nút, 2 vùng
3 MPĐ, 5MBA, 1MBA có ULTC, 6 tụ bù
Mô hình: G1 HTĐ vô cùng lớn, G2, G3 mô hình MPĐ chi tiết
GENROU, kích từ SEXS, MPĐ G3 có OEL
Tải tĩnh và Động cơ tại nút 8
Kịch bản: Khi t=5s, cắt 1 mạch 6 - 7
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
49
1.12 Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến sự sụp đổ điện áp
MPĐ
10/16/2015
NGUYÊN ĐĂNG TOẢN
50
25
