phân tích ổn định điện áp tĩnh của hệ thống điện 500kv miền nam việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TĨNH
CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 500kV
MIỀN NAM VIỆT NAM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

ThS. Nguyễn Nhựt Tiến

Nguyễn Tấn Đạt (MSSV: 1110981)
Ngành: Kỹ thuật điện – Khóa 37

Tháng 04/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Cần Thơ, ngày 14 tháng 01 năm 2015

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN
HỌC KỲ: 2

NĂM HỌC: 2014 – 2015

1. Họ và tên sinh viên:
Nguyễn Tấn Đạt
MSSV: ..1110981
Ngành:
Kỹ thuật điện, điện tử
Khoá: 37
2. Tên đề tài: Phân tích ổn định điện áp tĩnh của hệ thống điện miền Nam Việt
Nam
Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ
3. Họ tên của người hướng dẫn khoa học (NHDKH) 1: ThS. Nguyễn Nhựt Tiến
Họ tên của người hướng dẫn khoa học 2: (nếu có)
4. Mục tiêu của đề tài: Phân tích ổn định điện áp tĩnh của hệ thống điện miền Nam
Việt Nam.
5. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:
Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
Chương II: Ổn định điện áp
Chương III: Tìm hiểu về phần mềm PSSE
Chương IV: Ứng dụng phần mềm PSSE để phân tích ổn định điện áp của hệ
thống điện miền Nam Việt Nam
Chương V: Kết luận và kiến nghị.
6. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài.
7. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: (dự trù chi tiết đính kèm, chỉ cần cho
LVTN)

SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Ý KIẾN CỦA NHDKH 2 (nếu có)

Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN

Ý KIẾN CỦA NHDKH 1

Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV&TLTN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Nhựt tiến
2. Tên đề tài: Phân tích ổn định điện áp tĩnh của hệ thống điện miền Nam Việt Nam
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Đạt
MSSV: 1110981
Lớp: Kỹ Thuật Điện 2 – Khoá 37
4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
b. Nhận xét về bản vẽ:

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn:
- Các công việc đã đạt được:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
- Những vấn đề còn hạn chế:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
d. Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
e. Kết luận và đề nghị:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
5. Điểm đánh giá:
Cần Thơ, ngày ... tháng… năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ThS. Nguyễn Nhựt Tiến


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ phản biện:
2. Tên đề tài: Phân tích ổn định điện áp tĩnh của hệ thống điện miền Nam Việt Nam
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Đạt
MSSV: 1110981
Lớp: Kỹ Thuật Điện 2 – Khoá 37
4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
b. Nhận xét về bản vẽ:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn:
- Các công việc đã đạt được:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
- Những vấn đề còn hạn chế:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
d. Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
e. Kết luận và đề nghị:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
5. Điểm đánh giá:
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015
CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
6. Cán bộ phản biện:
7. Tên đề tài: Phân tích ổn định điện áp tĩnh của hệ thống điện miền Nam Việt Nam
8. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Đạt
MSSV: 1110981
Lớp: Kỹ Thuật Điện 2 – Khoá 37
9. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
b. Nhận xét về bản vẽ:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn:
- Các công việc đã đạt được:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
- Những vấn đề còn hạn chế:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
d. Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
e. Kết luận và đề nghị:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
10. Điểm đánh giá:
Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015
CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn
Nhựt Tiến đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy trong Bộ môn Kỹ Thuật Điện, khoa Công
Nghệ, Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình
em học tập tại trường. Với vốn kiến thức tiếp thu được trong quá trình học tập, đó
không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quý
báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Xin cảm ơn cha mẹ đã động viên trong suốt quá trình học tập và làm luận văn,
cảm ơn bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ để em hoàn thành tốt luận văn.
Tuy nhiên, kinh nghiệm, kiến thức thực tế còn hạn chế và thời gian thực hiện
đề tài có phần hạn hẹp nên không tránh khỏi những sai sót và khiếm khuyết. Thêm
nữa, vì phần mềm PSS/E là một phần mềm còn mới nên rất mong quý thầy bỏ qua và
góp ý kiến để bài luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Cuối lời em kính chúc quý Thầy luôn dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều
thành công trong công việc.
Cần Thơ, ngày tháng
năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tấn Đạt


LỜI NÓI ĐẦU
Ổn định điện áp là một vấn đề đã và đang được nghiên cứu nhiều ở các nước
trên thế giới do việc hệ thống điện bị mất ổn định điện áp hay sụp đổ điện áp là một
sự cố nghiêm trọng gây thiệt hại rất nặng nề về kinh tế, chính trị và xã hội như sự cố
mất điện ở miền Nam Việt Nam (22/05/2013) đã làm mất điện nhiều giờ đối với các
tỉnh miền Nam cũng như một số khu vực của Campuchia, hậu quả được xem là rất
nghiêm trọng. Vì vậy, việc xác định được độ dự trữ công suất của hệ thống điện cũng
như xác định điểm tới hạn sụp đổ điện áp là hết sức quan trọng vì nó sẽ giúp có thể
đưa ra những biện pháp phù hợp để nâng cao khả năng ổn định điện áp và đảm bảo
độ tin cậy cao cho hệ thống điện.
Phân tích ổn định điện áp là một vấn đề quan trọng và phức tạp trong vận hành
hệ thống điện. Trong bài luận văn này, em nghiên cứu việc phân tích ổn định điện áp
tĩnh của hệ thống điện miền Nam Việt Nam bằng phần mềm PSS/E với số liệu của
hệ thống điện lấy theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020
và mở rộng đến 2030 (quy hoạch VII). Do nguồn điện cung cấp cho miền Nam phụ
thuộc vào đường dây 500kV (truyền tải từ miền Bắc và miền Trung vào) nên kịch
bản được chọn ở đây là tăng dần công suất truyền tải từ cụm nguồn ĐăkNông, Ninh
Thuận về khu vực Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Phần mềm PSS/E có
rất nhiều ứng dụng nhưng ở đây sử dụng đường cong PV và QV để có thể tìm ra giới
hạn về sụp đổ điện áp cũng như các nút yếu về điện áp để có thể đưa ra các giải pháp
cải thiện kịp thời.
Nội dung của luận văn bao gồm 5 chương:
Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
Chương II: Ổn định điện áp
Chương III: Tìm hiểu về phần mềm PSS/E
Chương IV: Ứng dụng phần mềm PSS/E để phân tích ổn định điện áp của hệ
thống điện miền Nam Việt Nam

Chương V: Kết luận và kiến nghị.
Cần Thơ, ngày tháng
năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tấn Đạt


Mục Lục

MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I .................................................................................................................1
GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .................1
1.1.
Giới thiệu về ổn định trong hệ thống điện .................................................1
1.1.1.
Tổng quan về hệ thống điện ........................................................... 1
1.1.2.
Ổn định hệ thống điện ................................................................... 3
1.1.3.
Hậu quả của sự cố mất ổn định và những yêu cầu đảm bảo tính ổn định
của hệ thống điện......................................................................................... 5
1.1.4.
Sơ lược về lịch sử phát triển và các phương pháp nghiên cứu ổn định

..................................................................................................... 5
1.2.
Phân loại ổn định trong hệ thống điện .......................................................6
1.2.1.

Ổn định góc rotor .......................................................................... 8
1.2.2.
Ổn định điện áp ........................................................................... 11
1.2.3.
Ổn định tần số ............................................................................. 12
CHƯƠNG II ..............................................................................................................13
ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP .................................................................................................13
2.1.
Các khái niệm cơ bản ...............................................................................13
2.1.1.
Đặc tính hệ thống truyền tải ......................................................... 13
2.1.2.
Đặc tính của máy phát điện .......................................................... 15
2.1.3.
Đặc tính của phụ tải ..................................................................... 16
2.1.4.
Đặc tính của thiết bị bù ................................................................ 16
2.2.
Sụp đổ điện áp ..........................................................................................17
2.2.1.
Các kịch bản dẫn đến sụp đổ điện áp ............................................ 17
2.2.2.
Đặc điểm chung khi sự cố xảy ra .................................................. 17
2.3.
Phân tích ổn định điện áp sử dụng đường cong P-V và Q-V ...................17
2.3.1.
Đường cong P-V ......................................................................... 18
2.3.2.
Đường cong Q-V ......................................................................... 18
2.4.

Phương pháp ngăn ngừa sụp đổ điện áp...................................................19
2.4.1.
Phương pháp thiết kế hệ thống ..................................................... 19
2.4.2.
Phương pháp vận hành hệ thống................................................... 19
CHƯƠNG III ............................................................................................................20
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/E............................................................................20
3.1.
Giao diện ..................................................................................................20
3.2.
Dữ liệu vào của các thiết bị cơ bản ..........................................................22
3.2.1.
Các thông số của nút (bus) ........................................................... 22
3.2.2.
Các thông số của đường dây (Branch) .......................................... 23
3.2.3.
Các thông số của phụ tải (load) .................................................... 23
3.2.4.
Các thông số của máy phát (machine) .......................................... 24
3.2.5.
Các thông số của máy biến áp hai cuộn dây (2 – Winding) ............ 25

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang i


Mục Lục
3.2.6.
Các thông số của máy biến áp ba cuộn dây (3 – Winding) ............. 25

3.2.7.
Các thông số của Fixed Shunt ...................................................... 26
3.2.8.
Các thông số của Switched Shunt ................................................. 27
3.3.
Cách tạo các file subsystem, monitor, contingency .................................27
3.3.1.
Tạo tự động các file subsystem, monitor, contingency................... 28
3.3.2.
Tạo bằng tay các file subsystem, monitor, contingency ................. 28
3.4.
Phân tích P-V và Q-V ..............................................................................30
3.4.1.
Phân tích P-V .............................................................................. 30
3.4.2.
Phân tích Q-V ............................................................................. 31
CHƯƠNG IV ............................................................................................................32
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSSE ĐỂ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA HỆ
THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM VIỆT NAM ................................................................32
4.1.
Hiện trạng lưới điện 500kV khu vực miền Nam và những năm tới ........32
4.2.
Đánh giá ổn định điện áp lưới điện 500 kV khu vực miền Nam .............33
4.2.1.
Sơ đồ lưới điện 500kV khu vực miền Nam ................................... 33
4.2.2.
Chế độ vận hành cơ bản (base case) ............................................. 34
4.2.3.
Chế độ sự cố một đường dây ........................................................ 38
4.2.4.

Chế độ sự cố một máy phát .......................................................... 43
4.2.5.
Chế độ sự cố tăng tải ................................................................... 49
4.2.6.
Kết luận và nhận xét .................................................................... 55
CHƯƠNG V..............................................................................................................56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................56

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang ii


Mục Lục

MỤC LỤC BẢNG
Trang
Bảng 4. 1. Giá trị điện áp tại các nút 500kV ở chế độ vận hành cơ bản ...................34
Bảng 4. 2.Các đường dây được cắt để tạo sự cố .......................................................38
Bảng 4. 3.Thông số điện áp của một số nút có điện áp thấp ở chế độ vận hành khi đứt
đường dây NPP – Tân Định ......................................................................................41
Bảng 4. 4.Thông số điện áp của một số nút có điện áp thấp ở chế độ vận hành khi đứt
đường dây ĐăkNông – PleiKu ..................................................................................41
Bảng 4. 5. Các nguồn phát được cắt để tạo sự cố .....................................................43
Bảng 4. 6. Thông số điện áp của một số nút có điện áp thấp ở chế độ vận hành khi
mất đi máy phát ở nhà máy điện hạt nhân (G_NPP).................................................46
Bảng 4. 7. Thông số điện áp của một số nút có điện áp thấp ở chế độ vận hành khi
mất đi máy phát ở nhà máy điện Phú Mỹ (G_Phú Mỹ) ............................................46
Bảng 4. 8. Các nút được chọn để tăng tải lên 50% ...................................................49
Bảng 4. 9. Thông số điện áp của một số nút có điện áp thấp ở chế độ vận hành khi

tăng 50% tải ở nút Tân Định .....................................................................................51
Bảng 4. 10. Thông số điện áp của một số nút có điện áp thấp ở chế độ vận hành khi
tăng 50% tải ở nút Hóc Môn .....................................................................................51
Bảng 4. 11. Bảng tổng hợp độ dự trữ công suất phản kháng Qmin tại các nút 500kV
ứng với các trường hợp đã xét (MVAr) ....................................................................54

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang iii


Mục Lục

MỤC LỤC HÌNH
Trang
Hình 1. 1. Các trạng thái làm việc của hệ thống điện .................................................2
Hình 1. 2. Đường dây liên kết hai hệ thống ................................................................4
Hình 1. 3. Sự phân loại các dạng ổn định hệ thống điện [10] .....................................7
Hình 1. 4. Sơ đồ hệ thống gồm hai máy điện đồng bộ ................................................8
Hình 1. 5. Sơ đồ tương đương .....................................................................................8
Hình 1. 6. Mối quan hệ giữa công suất và góc ............................................................8
Hình 1. 7. Góc lệch δ.................................................................................................10
Hình 1. 8. Đặc tính góc quay của rotor [4] ...............................................................10
Hình 2. 1. Đặc tính của hệ thống đơn giản [10] ........................................................14
Hình 2. 2. Tác động của việc mất khả năng kiểm soát điện áp của máy phát điện trung
gian ............................................................................................................................16
Hình 2. 3. Đường cong P-V cơ bản ...........................................................................18
Hình 2. 4. Đường cong Q-V cơ bản ..........................................................................18
Hình 3. 1. Giao diện chính của phần mềm PSS/E.....................................................21
Hình 3. 2. Tạo một chế độ làm việc ..........................................................................22

Hình 3. 3. Các thông số của nút (bus) .......................................................................22
Hình 3. 4. Các thông số của đường dây (Branch) .....................................................23
Hình 3. 5. Các thông số của phụ tải (load) ................................................................23
Hình 3. 6. Các thông số của máy phát (machine) .....................................................24
Hình 3. 7. Các thông số của máy biến áp hai cuộn dây (2 – Winding) ....................25
Hình 3. 8. Các thông số của máy biến áp ba cuộn dây (3 – Winding)......................25
Hình 3. 9. Các thông số của Fixed Shunt ..................................................................27
Hình 3. 10. Các thông số của Switched Shunt ..........................................................27
Hình 3. 11. Cách tạo tự động các file subsystem, monitor, contingency ..................28
Hình 3. 12. File subsystem ........................................................................................29
Hình 3. 13. File monitor ............................................................................................29
Hình 3. 14. File contingency .....................................................................................29
Hình 3. 15. Giao diện phân tích P-V .........................................................................30
Hình 3. 16. Giao diện phân tích Q-V ........................................................................31
Hình 4. 1. Sơ đồ lưới điện 500 kV khu vực miền Nam ............................................33
Hình 4. 2. Sơ đồ thể hiện điện áp của lưới điện 500kV khu vực miền Nam ............35
Hình 4. 3. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành cơ bản .....................36
Hình 4. 4. Giá trị Qmin của các nút 500kV ở chế độ vận hành cơ bản ......................37
Hình 4. 5. Đường cong QV của một số nút ở chế độ vận hành cơ bản ....................38
Hình 4. 6. Đường cong PV của nút Di Linh ở nhiều chế độ vận hành khi cắt các đường
dây khác nhau ............................................................................................................39
Hình 4. 7. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành khi đứt đường dây NPP
– Tân Định .................................................................................................................40
SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang iv


Mục Lục
Hình 4. 8. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành khi đứt đường dây

ĐăkNông – PleiKu ....................................................................................................42
Hình 4. 9. Giá trị Qmin của các nút 500kV ở chế độ vận hành khi cắt một mạch đường
dây lộ kép NPP – Tân Định (Branch1) và cắt đường dây lộ đơn ĐăkNông – PleiKu
(Branch2) ...................................................................................................................43
Hình 4. 10. Đường cong PV của nút Mỹ Phước ở nhiều chế độ vận hành khi cắt các
máy phát khác nhau ...................................................................................................44
Hình 4. 11. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành khi mất đi máy phát ở
nhà máy điện hạt nhân (G_NPP) ...............................................................................45
Hình 4. 12. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành khi mất đi máy phát ở
nhà máy điện Phú Mỹ (G_Phú Mỹ) ..........................................................................47
Hình 4. 13. Giá trị Qmin của các nút 500kV ở chế độ vận hành khi cắt máy phát ở nhà
máy điện hạt nhân (Machine1) và máy phát ở nhà máy điện Phú Mỹ (Machine2) ..48
Hình 4. 14. Đường cong PV của nút Tân Định ở nhiều chế độ vận hành khi tăng 50%
tải ở nhiều nút khác nhau ..........................................................................................49
Hình 4. 15. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành khi tăng 50% tải ở nút
Tân Định ....................................................................................................................50
Hình 4. 16. Đường cong PV của một số nút ở chế độ vận hành khi tăng 50% tải ở nút
Hóc Môn ....................................................................................................................52
Hình 4. 17. Giá trị Qmin của các nút 500kV ở chế độ vận hành khi tăng tải 50% ở nút
Tân Định (Load1) và Hóc Môn (Load2) ...................................................................53

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang v


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1.

Giới thiệu về ổn định trong hệ thống điện

1.1.1. Tổng quan về hệ thống điện
a. Các khái niệm cơ bản
Hệ thống điện là tập hợp các phần tử phát, dẫn, phân phối có mối quan hệ
tương tác lẫn nhau rất phức tạp, tồn tại vô số các nhiễu tác động lên hệ thống. Hệ
thống phải được đảm bảo tính ổn định khi có tác động của những nhiễu này.
Mỗi phần tử của hệ thống điện được đặc trưng bởi nhiều thông số như là tổng
trở, tổng dẫn của đường dây, tỉ số biến áp…Các thông số của các phần tử cũng được
gọi là các thông số của hệ thống điện.
Tập hợp các quá trình xảy ra trong hệ thống điện và xác định trạng thái làm
việc của hệ thống điện trong một thời điểm, thời gian nào đó gọi là chế độ của hệ
thống điện.
Các quá trình trên được đặc trưng bởi các thông số U, I, P… của hệ thống
điện. Ta gọi chúng là các thông số chế độ.
Các chế độ làm việc của hệ thống điện được chia làm 2 loại chính: chế độ xác
lập và chế độ quá độ.
Chế độ xác lập là chế độ mà các thông số của hệ thống điện không thay đổi
hoặc chỉ thay đổi nhỏ xung quanh các giá trị định mức trong trong một khoảng thời
gian ngắn. Trong thực tế, không tồn tại chế độ nào mà các thông số chế độ bất biến
theo thời gian và hệ thống điện bao gồm một số vô cùng lớn các phần tử, các phần
tử này có các thống số chế độ luôn biến đổi không ngừng.
Chế độ xác lập là chế độ làm việc bình thường và lâu dài của hệ thống điện,
chế độ sau sự cố khi hệ thống điện được phục hồi và làm việc tạm thời cũng là chế
độ xác lập hay được gọi là chế độ xác lập sau sự cố.
Chế độ quá độ là chế độ trung gian chuyển từ chế độ xác lập này sang chế độ
xác lập khác. Chế độ quá độ thường xảy ra sau những sự cố hoặc sau thao tác đóng

cắt các phần tử đang mang công suất.
b. Cấu trúc của hệ thống điện
Các thành phần cơ bản trong hệ thống điện:
 Hệ thống AC ba pha vận hành ở điện áp không đổi. Các thiết bị ba pha được

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 1


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
sử dụng trong việc phát và truyền tải điện năng.
 Máy điện đồng bộ được sử dụng trong việc phát điện.
 Điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ với khoảng cách xa.
Phân loại hệ thống truyền tải điện: hệ thống truyền tải điện được chia thành
ba loại:
 Hệ thống truyền tải: kết nối tất cả các nhà máy điện và các trung tâm phụ
tải trong hệ thống.
 Hệ thống truyền tải phụ: truyền tải điện năng từ trạm truyền tải điện tới các
trạm phân phối.
 Hệ thống phân phối: truyền tải điện năng đến nơi tiêu thụ.
c. Điều khiển hệ thống điện
Một hệ thống điện được thiết kế và vận hành một cách thích hợp phải đáp ứng
các điều kiện sau:
 Hệ thống phải đáp ứng được sự thay đổi liên tục của nhu cầu phụ tải về
công suất tác dụng và công suất phản kháng.
 Hệ thống nên cung cấp năng lượng ở mức chi phí thấp nhất và ít gây tác
động đến hệ sinh thái.
 Chất lượng điện năng phải đảm bảo các điều kiện về tần số, điện áp không
đổi và mức độ tin cậy.

Các trạng thái làm việc của hệ thống điện: trạng thái vận hành của hệ thống
điện được chia thành các loại:
 Trạng thái làm việc bình thường: tất cả các biến trong hệ thống hoạt động
trong giới hạn cho phép và không bị quá tải. Hệ thống vận hành an toàn và có khả
năng vượt qua sự cố.
 Trạng thái cảnh báo: độ an toàn của hệ thống thấp hơn giới hạn cho phép
do sự cố. Tuy nhiên, các biến của hệ thống vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
 Trạng thái khẩn cấp: nếu có sự cố trầm trọng xảy ra khi hệ thống đang trong
trạng thái cảnh báo.
 Trạng thái nguy hiểm: hệ thống bị mất điện hàng loạt hoặc một phần.
 Quá trình khôi phục: tất cả các thiết bị được kết nối lại với lưới và hệ thống
phụ tải được phục hồi.
Bình thường
Phục hồi

Cảnh báo

Nguy hiểm

Khẩn cấp

Hình 1. 1. Các trạng thái làm việc của hệ thống điện
SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 2


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
d. Tiêu chuẩn thiết kế và vận hành ổn định hệ thống điện
Tiêu chuẩn thiết kế đối với trường hợp sự cố: khi xảy ra sự cố 3 pha của máy

phát, đường dây truyền tải, máy biến áp hoặc thanh cái thì thời gian khắc phục sự cố
cần được xem xét:
 Sự cố pha chạm đất của đường dây truyền tải được khắc phục trong thời
gian bình thường.
 Sự cố pha chạm đất của đường dây truyền tải, máy biến áp hoặc thanh cái
với thời gian khắc phục sự cố bị trì hoãn do sự cố của CB, relay hoặc các kênh tín
hiệu.
 Sự ngừng hoạt động của các phần tử mà không có sự cố.
 Sự cố pha chạm đất của CB được khắc phục trong thời gian bình thường.
 Sự ngừng hoạt động của bất kỳ phần tử nào khi không có sự cố.
 Sự mất nguồn của thiết bị DC.
Đánh giá sự cố: mục tiêu của việc đánh giá sự cố là chỉ ra độ mạnh yếu của hệ
thống điện và xác định tầm ảnh hưởng của các sự cố mặc dù xác suất xảy ra các sự
cố là rất thấp.
Các sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện:
 Sự cố mất máy phát.
 Sự cố mất đường đường dây kết nối từ các nhà máy điện, trạm đóng cắt.
 Sự cố mất đường dây truyền tải.
 Sự cố ba pha của máy phát, đường dây truyền tải, máy biến áp hoặc thanh
cái liên quan tới thời gian khắc phục sự cố.
 Việc giảm tải đột ngột ở các trung tâm phụ tải.
 Dao động điện tăng dần do nhiễu.
 Tác động nhầm của hệ thống bảo vệ như cắt máy phát, sa thải phụ tải hoặc
cắt đường dây.
Thiết kế hệ thống điện để đảm bảo tính ổn định:
 Dựa vào đặc tính của toàn bộ hệ thống và từng phần tử trong hệ thống.
 Ổn định hệ thống phải được xem xét ở các khía cạnh khác nhau.
 Mỗi phẩn tử trong hệ thống đều có ảnh hưởng tới tính ổn định. Vì thế việc
nắm rõ các đặc tính rất cần thiết cho việc phân tích ổn định của hệ thống điện.
1.1.2. Ổn định hệ thống điện

Ổn định hệ thống điện là khả năng trở lại vận hành bình thường hoặc ổn định
sau khi chịu tác động nhiễu. Đây 1à điều kiện thiết yếu để hệ thống có thể tồn tại và
vận hành.
Điều kiện cần để chế độ xác lập có thể tồn tại là sự cân bằng công suất (khi đó
các thông số của hệ mới giữ được không thay đổi). Công suất do nguồn sinh ra phải
bằng với công suất do các phụ tải tiêu thụ và công suất tổn thất ở các phần tử của hệ
thống điện.
SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 3


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
P phát = P phụ tải + ∆P
(1.1)
Q phát = Q phụ tải + ∆Q
(1.2)
Đồng thời phải duy trì được độ lệch nhỏ của các thông số dưới những kích
động ngẫu nhiên nhỏ (làm các thông số này lệch khỏi các giá trị tại điểm cân bằng)
hoặc do tác động của những thao tác đóng cắt. Hệ thống điện cần phải chuyển từ chế
độ xác lập này sang chế độ xác lập mới.
Mục tiêu khảo sát ổn định của hệ thống điện:
Xét khả năng ổn định của các chế độ vận hành có thể xảy ra đối với hệ thống
điện. Nếu khả năng đó không đủ yêu cầu thì phải thực hiện các biện pháp tăng cường
để cho hệ thống điện ổn định.
Khả năng ổn định của hệ thống điện được thể hiện bằng độ dự trữ ổn định, đây
là đại lượng phản ánh sự so sánh giữa trạng thái ổn định và trạng thái giới hạn ổn
định. Trạng thái giới hạn ổn định đặc trưng bởi các thông số giới hạn Pgh, Qgh, Ugh,
δgh…
Xét trường hợp đường dây liên kết hai hệ thống với điện áp U1 và U2 được giữ

không đổi, δ là góc lệch pha giữa U1 và U2 (hình 1.2).
Quan hệ giữa công suất truyền tải trên đường dây với góc lệch:

P(δ)=

U1 U2
Xd

sinδ

(1.3)

Trong đó:
Xd: điện kháng tổng của đường dây truyền tải, bỏ qua điện trở và điện dung.
Giới hạn truyền tải công suất tối đa:

Pm =

U1 U2

(1.4)

Xd

Biểu thức của Pm cho thấy giới hạn tối đa công suất truyền tải phụ thuộc vào
điện kháng đường dây và trị số điện áp tại các nút.
Chỉ số giới hạn truyền tải công suất tối đa có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối
với khoảng cách truyền tải tương đối xa. Khi chế độ làm việc của máy phát thay đổi
hoặc do sự cố dẫn đến sự phân bố lại công suất, có thể xuất hiện khả năng công suất
truyền tải vượt quá công suất giới hạn Pm khi đó hệ thống điện sẽ rơi vào trạng thái

không giữ được cân bằng, các máy phát quay theo những tốc độ khác nhau. Nói cách
khác hệ thống điện sẽ mất ổn định đồng bộ.
Giới hạn ổn định là một trong những điều kiện cần để tồn tại chế độ xác lập
của hệ thống điện.
U1

Hệ thống 1

∆U

Hệ thống 2
Đường dây

U1

δ
U2

U2

I

Hình 1. 2. Đường dây liên kết hai hệ thống
SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 4


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
1.1.3. Hậu quả của sự cố mất ổn định và những yêu cầu đảm bảo tính ổn định

của hệ thống điện
Khi hệ thống rơi vào trạng thái mất ổn định sẽ kéo theo những sự cố nghiêm
trọng có tính chất hệ thống:
 Các máy phát làm việc ở trạng thái không đồng bộ, cần phải cắt ra, mất
những lượng công suất lớn.
 Tần số hệ thống bị thay đổi lớn ảnh hưởng đến các hộ tiêu thụ.
 Điện áp giảm thấp, có thể gây ra hiện tượng sụp đổ điện áp tại các nút phụ
tải.
Hậu quả kéo theo:
 Bảo vệ re1ay tác động nhầm làm cắt thêm nhiều phần tử đang làm việc.
 Cắt nối tiếp các nguồn, các phụ tải từng khu vực lớn, có thể dẫn đến trạng
thái tan rã hệ thống điện. Quá trình này có thể làm ngừng cung cấp điện trong những
thời gian dài vì cần phải khôi phục dần lại hoạt động đồng bộ các nguồn phát.
Một số ví dụ về sự mất ổn định:
 Tháng 7-1977, tại Mỹ do sự mất ổn định hệ thống điện đã làm mất điện
thành phố NewYork 10 triệu dân trong hàng chục giờ liền. Hệ thống bị tan rã, khôi
phục lại được hoàn toàn phải sau 24 giờ.
 Tháng 12-1978, tại Pháp sự cố mất ổn định hệ thống điện dẫn đến tách hệ
thống ra làm 5 phần, cắt 65 tổ máy phát lớn và làm ngưng cung cấp điện ở nhiều khu
vực quan trọng.
Do hậu quả nghiêm trọng của sự mất ổn định, khi thiết kế và vận hành hệ thống
điện cần phải đảm bảo các yêu cầu cao về tính ổn định:
 Hệ thống cần có ổn định tĩnh trong mọi tình huống vận hành bình thường
và sau sự cố.
 Cần có độ dự trữ ổn định tĩnh cần thiết để hệ thống điện có thể làm việc
bình thường với những biến động thường xuyên các thông số chế độ.
 Hệ thống cần phải đảm bảo ổn định động trong mọi tình huống thao tác vận
hành và kích động của sự cố. Trong điều kiện sự cố để giữ ổn định động có thể áp
dụng các biện pháp điều chỉnh điều khiển (kể cả các biện pháp thay đổi cấu trúc hệ
thống, cắt một số ít các phần tử không quan trọng).

Các yêu cầu trên chính là điều kiện tối thiểu để duy trì quá trình sản xuất và
truyền tải điện năng đối với hệ thống điện. Ngoài ra, còn hàng loạt những chỉ tiêu
mang ý nghĩa chất lượng cần đảm bảo. Chẳng hạn giới hạn độ lệch tối đa dao động,
thông số trong quá trình quá độ, thời gian tồn tại quá trình quá độ diễn ra đủ ngắn [1].
1.1.4. Sơ lược về lịch sử phát triển và các phương pháp nghiên cứu ổn định
Lý thuyết và phương pháp nghiên cứu ổn định đã có một lịch sử phát triển
tương đối dài, từ những năm 20 của thế kỷ thứ XX. Năm 1928 nhà bác học Mỹ R.Park
lần đầu tiên đặt nền móng nghiên cứu ổn định hệ thống điện dựa trên cơ sở thiết lập
hệ phương trinh vi phân quá trình quá độ điện cơ của các máy điện đồng bộ trong hệ
tọa độ quay.
SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 5


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
Gần như đồng thời với Park, một loạt các công trình công bố độc lập của A.A.
Goriev (Nga) trong những năm 1930 - 1935 về mô hình quá trình quá độ trong các
máy điện quay đã làm phát triển lý thuyết nghiên cứu ổn định của hệ thống điện thêm
một bước (sau này hệ phương trình được gọi tên Park-Goriev).
Mô hình quá trình quá độ của hệ thống điện trong hệ tọa độ quay đã làm đơn
giản đáng kể hệ phương trình vi phân mô tả trạng thái quá độ của hệ thống điện. Dựa
trên cơ sở đó các phương pháp toán về ổn định hệ thống (nói chung) đã được nghiên
cứu áp dụng cho hệ thống điện.
Trước hết phải kể đến các phương pháp dựa trên khái niệm cân bằng năng
1ượng (còn gọi 1à tiêu chuẩn năng lượng). Phương pháp khá đơn giản, nhận được
kết quả đúng và dễ áp dụng trong nhiều trường hợp. Tuy nhiên các phương pháp khác
sau đó chỉ ra rằng, khái niệm ổn định theo ý nghĩa cân bằng năng lượng là không đầy
đủ, không phát hiện được các hiện tượng mất ổn định do dao động quán tính. Hơn
nữa phương pháp cân bằng năng lượng không có cơ sở chặt chẽ về phương pháp để

áp dụng đối với hệ thống điện phức tạp.
Tiếp sau này, đó là phương pháp ổn định đối với các hệ vật lý nói chung của
AM.Lyapunov được phát triển và áp dụng cho hệ thống điện, đặc biệt là phương pháp
dao động bé. Chính P.S.Gidanov cũng đã nghiên cứu khá sâu sắc phương pháp dao
động bé đối với ổn định hệ thống điện đơn giản cũng như phức tạp.
Dựa trên tiêu chuẩn ổn định chu kỳ IM. Markivits cũng đã chứng minh bản
chất của các tiêu chuẩn cân bằng năng 1ượng: chúng chính 1à trường hợp riêng đảm
bảo ổn định phi chu kỳ. Hạn chế của tiêu chuẩn này (bao hàm cả các tiêu chuẩn năng
lượng) là không áp dụng được khi xét đến hiệu quả của các thiết bị tự động điều
chỉnh điều khiển [1].

1.2.

Phân loại ổn định trong hệ thống điện

Việc phân loại ổn định hệ thống điện ở đây là dựa vào các yếu tố:
 Các đặc tính tự nhiên của sự mất ổn định trong hệ thống điện.
 Độ lớn của sự cố.
 Thiết bị, quá trình và thời gian phải được xem xét để xác định sự ổn định.
 Phương pháp tính toán và dự đoán thích hợp nhất cho sự ổn định.
Ổn định hệ thống điện được chia thành: ổn định góc rotor, ổn định tần số và
ổn định điện áp.

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 6


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện

Ổn định hệ thống điện

Ổn định góc
rotor

Ổn định tần
số

Ổn định với
nhiễu nhỏ

Ổn định với
nhiễu lớn

Hệ thống trở
lại vị trí cân
bằng cũ hoạt
tiến đến vị trí
cân bằng lân
cận.

- Hệ thống
phục hồi trạng
thái cân bằng
chấp nhận
được.
-Thời gian
nghiên cứu là
3-5s nhưng đối
với hệ thống

lớn là 10-20s.

Mất ổn
định phi
chu kỳ

Mất ổn
định dao
động

(không đủ
moment
đồng bộ
hóa)

(không đủ
moment
giảm sóc,
hoạt động
điều khiển
không ổn
định)

Ổn định điện
áp

Ổn định với
nhiễu nhỏ
-Gần như ổn
định.

-Sự cố.

Trung hạn

Dài hạn

-Sự cố
nghiêm
trọng.
-Sai lệch tần
số và điện áp
lớn.
-Thời gian
nghiên cứu
vài phút.

-Tần số hệ
thống đồng
đều.
-Thời gian
nghiên cứu
trên 10
phút.

Ổn định với
nhiễu lớn
-Các sự kiện
đóng cắt.
-Sự phối hợp
của các thiết

bị bảo vệ và
điều khiển.

Hình 1. 3. Sự phân loại các dạng ổn định hệ thống điện [10]
SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 7


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
1.2.1. Ổn định góc rotor
Mối quan hệ giữa công suất và góc
Đặc tính truyền tải công suất của một hệ thống gồm hai máy điện đồng bộ
được thể hiện như sau:
Máy 1

Máy 2

Đường dây

G

M

Hình 1. 4. Sơ đồ hệ thống gồm hai máy điện đồng bộ

XG

XL

XM

I

GG

GM

Hình 1. 5. Sơ đồ tương đương
Công suất truyền từ máy phát đến động cơ:

P=
Trong đó:

EG EM
XT

sinδ

(1.5)

XT = X G + X L + X M
δ = δG + δL + δM

(1.6)
(1.7)

P

δ

Hình 1. 6. Mối quan hệ giữa công suất và góc

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 8


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
Ổn định góc rotor đề cập đến khả năng của những máy phát điện đồng bộ đã
được liên kết với nhau trong một hệ thống điện để duy trì sự ổn định sau khi chịu tác
động của một số nhiễu nào đó. Nó phụ thuộc vào khả năng duy trì sự cân bằng giữa
moment điện từ và moment cơ học của từng máy điện đồng bộ trong hệ thống điện.
Nguyên nhân chính dẫn đến sự mất đồng bộ là sự gia tăng góc dao động của
một vài máy phát so với các máy phát còn lại.
Sự thay đổi moment điện của máy phát điện đồng bộ trong hệ thống sau sự cố:
∆Te = TS ∆δ + TD ∆ω
(1.8)
Trong đó:
TS: hệ số moment.
TD: hệ số moment tắt dần.
∆δ: dao động góc rotor.
∆ω: biến thiên tốc độ.
Ổn định góc rotor tính hiệu nhỏ (sự nhiễu nhỏ) là khả năng của hệ thống điện
duy trì được sự đồng bộ khi nhiễu tín hiệu nhỏ xảy ra. Việc mất ổn định có thể là kết
quả của góc rotor tăng dần do thiếu moment đồng bộ hoặc biên độ dao động của rotor
tăng dần do thiếu moment tắt dần.
Ổn định này có các loại dao động sau:
 Dao động cục bộ: là sự dao động của các máy phát tại nhà máy điện với các
máy còn lại của hệ thống.
 Dao động giữa các khu vực: sự dao động của các máy điện trong một phần

của hệ thống với các máy ở các phần khác.
Ổn định góc rotor quá độ (sự nhiễu lớn) là khả năng của hệ thống duy trì được
sự đồng bộ chịu tác động của sự cố trầm trọng. Nguyên nhân là do sự dao động tăng
đáng kể của rotor. Sự ổn định tùy thuộc vào trạng thái vận hành ban đầu của hệ thống
và mức độ của sự cố.
Khi xảy ra một kích động nào đó thì kích động này tác động lên rotor của máy
phát và gây ra ở đó sự mất cân bằng công suất. Sự mất cân bằng này tạo ra quá trình
quá độ cơ – điện trong máy phát. Quá trình này tắt dần tức là sự cân bằng công suất
đã được khôi phục còn quá trình này tiếp tục diễn ra và sự bất cân bằng công suất
ngày càng tăng thì hệ thống điện sẽ trở nên mất ổn định.
Giả sử một máy phát đang làm việc ở chế độ xác lập thì xảy ra một kích động
làm mất sự cân bằng công suất ∆P trên trục rotor.
∆P = P0 – P
(1.9)
Trong đó:
P0: công suất ban đầu của tuabin.
P: công suất điện của máy phát sau khi xảy ra kích động.
Công suất ∆P còn gọi là công suất thừa, nó tác động lên rotor và gây ra cho nó
một gia tốc:

α=

d2 δ
dt 2

=

∆P
Tj

(1.10)

Trong đó:
Tj: hằng số quán tính.

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 9


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
δ: góc lệch tương đối giữa một trục đồng bộ quay với tốc độ không đổi ω0 và
trục rotor của máy phát (hình 1.7).
Trước khi bị kích động rotor của máy phát đang quay với tốc độ đồng bộ ω0,
∆P = 0 và α = 0 nhưng sau khi có kích động, ∆P ≠ 0 nên tốc độ góc của rotor sẽ khác
với tốc độ đồng bộ ω0 và α ≠ 0.
Khi đó:

Tj

d2 δ
dt 2

= ∆P=P0 -P

(1.11)

Khi có được mối quan hệ giữa công suất điện P theo góc quay tương đối của
máy phát P = f(δ) thì với các ∆P khác nhau sẽ rút ra được kết luận về ổn định góc
rotor của hệ thống điện, quan hệ giữa góc quay tương đối theo thời gian δ(t) xuất phát

từ giá trị ban đầu δ0 (t = 0). Nếu hệ thống điện có ổn định thì sau một thời gian bị kích
động δ sẽ trở về vị trí ban đầu δ0 hoặc là một giá trị gần nó chấp nhận được (hình
1.8a). Ngược lại nếu hệ thống điện mất ổn định thì góc δ sẽ tăng vô hạn và các thông
số khác cũng sẽ biến đổi không ngừng, hệ thống rơi vào chế độ không đồng bộ (hình
1.8b).

ω

δ

ω0
Hình 1. 7. Góc lệch δ

Hình 1. 8. Đặc tính góc quay của rotor [4]
a/ Góc δ trở về vị trí ban đầu. b/ Góc δ tăng vô hạn.

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 10


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
Như vậy, sự biến thiên của góc δ theo thời gian biểu hiện trực tiếp sự ổn định
hay không ổn định của hệ thống điện.
Trong nghiên cứu ổn định quá độ, khoảng thời gian nghiên cứu từ 3 – 5s. Tuy
nhiên, đối với các hệ thống liên kết lớn thì thời gian nghiên cứu 10 – 20s.
1.2.2. Ổn định điện áp
Ổn định điện áp là khả năng của một hệ thống điện vẫn duy trì được mức điện
áp ổn định chấp nhận được tại tất cả các nút trong hệ thống điện dưới điều kiện vận
hành bình thường và sau khi xảy sự cố.

Nó phụ thuộc vào khả năng duy trì / khôi phục lại trạng thái cân bằng giữa
nhu cầu phụ tải và khả năng cung ứng cho tải từ hệ thống điện.
Một số nguyên nhân dẫn đến sự mất ổn định điện áp: giá trị tải thay đổi, trường
hợp mất một số máy phát, đường dây mang phụ tải nặng, đặc tính của cấu trúc lưới,
sử dụng tụ bù quá mức, sự phối hợp yếu kém của các thiết bị trong hệ thống điện,
thiếu công suất phản kháng.
Sự mất ổn định có thể dẫn đến xảy ra các hình thức giảm hoặc tăng điện áp
một số nút. Một số hậu quả có thể xảy ra do việc mất ổn định điện áp là mất tải trong
một khu vực, hoặc việc ngừng hoạt động của đường dây truyền tải và các trường hợp
khác.
Ổn định điện áp được chia nhỏ thành hai vấn đề nhỏ hơn tương ứng là: ổn định
điện áp khi có sự nhiễu lớn và ổn định điện áp khi có sự nhiễu nhỏ.
 Ổn định điện áp khi có sự nhiễu lớn là khả năng của hệ thống điện vẫn duy
trì được các giá trị điện áp chấp nhận được sau khi có sự nhiễu lớn chẳng hạn như các
sự cố mất nguồn phát điện, mất máy biến áp, sự cố đứt đường dây truyền tải…Thời
gian nghiên cứu có thể kéo dài từ một vài giây đến vài chục phút.
 Ổn định điện áp khi có sự nhiễu nhỏ là khả năng của hệ thống điện vẫn duy
trì được các giá trị điện áp chấp nhận được sau khi có sự nhiễu nhỏ chẳng hạn như
việc thay đổi giá trị tải… Dạng ổn định này chịu tác động bởi các đặc trưng của tải,
quá trình này thường diễn ra chậm và liên quan đến điều kiện ổn định tĩnh.
Ổn định điện áp còn được phân chia thành hiện tượng ngắn hạn và hiện tượng
dài hạn.
 Ổn định điện áp ngắn hạn liên quan đến tính chất động của các thành phần
tải tác động nhanh như: động cơ cảm ứng, các bộ biến đổi HVDC…Thời gian nghiên
cứu có thể diễn ra vài giây.
 Ổn định điện áp dài hạn liên quan đến các thiết bị tác động chậm như việc
điều chỉnh máy biến áp gần phụ tải, bộ giới hạn quá kích từ của máy phát…Các
nguyên nhân dẫn đến mất ổn định: điều chỉnh phụ tải, điểm cân bằng dài hạn bị mất,
điểm vận hành ở trạng thái xác lập sau khi sự cố không ổn định. Thời gian nghiên
cứu có thể kéo dài tới một vài hoặc nhiều phút.

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 11


Chương I: Giới thiệu và phân loại ổn định trong hệ thống điện
1.2.3. Ổn định tần số
Ổn định tần số đề cập đến khả năng duy trì tần số bền vững của hệ thống điện
trong điều kiện bình thường cũng như trong điều kiện mất cân bằng giữa tải và nguồn.
Nó phụ thuộc vào khả năng duy trì / khôi phục lại trạng thái cân bằng hệ thống
giữa nguồn và tải.
Rối loạn hệ thống nghiêm trọng thường dẫn đến sự sai lệch lớn của tần số,
dòng công suất, điện áp và làm biến động hệ thống điện.
Vấn đề ổn định tần số có thể do sự đáp ứng kém của các thiết bị, sự phối hợp
kém của các thiết bị bảo vệ và điều khiển hay sự thiếu hụt độ dự trữ công suất phản
kháng của hệ thống điện.
Ổn định tần số có thể là một hiện tượng ngắn hạn hay là một hiện tượng lâu
dài. Tần số không ổn định là do việc điều khiển tuabin hơi quá tốc, việc bảo vệ, điều
khiển lò hơi hay lò phản ứng là những hiện tượng dài hạn với nhiều khoảng thời gian
khác nhau, có thể đến vài chục phút.
Trong sự sai lệch về tần số, biên độ điện áp có thể thay đổi đáng kể. Độ
lớn điện áp thay đổi, hơn nữa có thể cao hơn tỉ lệ phần trăm so với thay đổi tần số,
ảnh hưởng đến sự mất cân bằng giữa tải và nguồn.

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 12

Chương II: Ổn định điện áp

CHƯƠNG II

ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
2.1.

Các khái niệm cơ bản

Ổn định điện áp là khả năng của một hệ thống điện vẫn duy trì được mức điện
áp ổn định chấp nhận được tại tất cả các nút trong hệ thống điện dưới điều kiện vận
hành bình thường và sau khi xảy ra nhiễu loạn.
2.1.1. Đặc tính hệ thống truyền tải
Các đặc điểm quan tâm là mối quan hệ giữa công suất tác dụng truyền tải (PR),
công suất phản kháng bơm vào nút (Qi) và điện áp cuối đường dây (VR). Các quan hệ
này đóng vai trò hết sức quan trọng trong phân tích ổn định điện áp.
Ta xét mạng điện đơn giản gồm hai nút (hình 2.1a):
Dòng điện:
İ=
→

I=

Ė s
̇ZLN +Ż LD

(2.1)

ES
√(ZLN cosθ+ZLD cos∅)2 +(ZLN sinθ+ZLD sin∅)2

I=

1

ES

(2.3)

√F ZLN

ZLN ∠θ

(2.2)

𝑉𝑅̇
PR+ jQR

İ
ZLD ∠∅

ĖS

a. Sơ đồ mạch

SVTH: Nguyễn Tấn Đạt

Trang 13