BÁO CÁO CHƯƠNG V: ỔN ĐỊNH ĐỘNG, 5.2 PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH , KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ – ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
CHƯƠNG V: ỔN ĐỊNH ĐỘNG
5.2 PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH


MỤC TIÊU BÀI BÁO CÁO
1

Hiểu như thế nào về ổn định động

2

Tìm hiểu Phương pháp diện tích
trong nghiên cứu ổn định động

3

Ứng dụng phương pháp diện tích


NỘI DUNG
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG
2. PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH
3. KHẢO SÁT SỰ ỔN ĐỊNH TRONG HT ĐIỆN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH
4. BÀI TẬP ỨNG DỤNG
5. KẾT LUẬN

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG
 Ổn định động của hệ thống: là khả năng của hệ phục
hồi được trạng thái ban đầu hoặc gần với trạng thái ban
đầu (trạng thái vận hành cho phép) sau những kích
động lớn (nhiễu lớn).
Ngắn mạch
Những kích
động lớn
diễn ra đột
ngột

Sét đánh
Đóng cắt
MBA,…

Mất cân
bằng công
suất, phá
hoại tính ổn
định của hệ
thống


1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG

 Điều kiện ổn định động
Ổn định động hệ thống

Tồn
Tồntại
tạiđiểm
điểmcân
cân
bằng
bằngổn
ổnđịnh
địnhsau
sau
sự
sựcố
cố

•

Thông
Thôngsố
sốbiến
biếnthiên
thiên
trong
trongQTQĐ
QTQĐhữu
hữu
hạn
hạnvà
vàtắt
tắtdần
dầnvề

về
thông
thôngsố
sốchế
chếđộ
độ
xác
xáclập
lậpmới
mới

Đối với ổn định tĩnh thì hệ thống vẫn vận
hành với CĐXL ban đầu sau nhiễu loạn.


1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG

 Các phương pháp khảo sát ổn định động:


Phương pháp diện tích



Phương pháp tích phân số:
 Phương pháp Euler
 Phương pháp Runge – Kutta (R – K)
 Phương pháp phân đoạn liên tiếp

2. PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH
Xét phương trình chuyển động rô to của máy phát

Pa
d δ
1
= ( PT − P ) =
2
dt
TJ
TJ
2

EF

Trong đó: P - Công suất điện từ (kW)
PT - Công suất cơ (kW)
Pa - Công suất tăng tốc (kW)
TJ - Hằng số quán tính (kg.m2)

ω
δ

U

ω

0

2. PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH
Nhân 2 vế PT trên với 2(dδ/dt) và lấy tích phân ta được:

dδ
2
=(
dt
TJ

δ

∫δ P dδ )

1/2

a

o

Như vậy:
Hệ sẽ ổn định tại thời điểm dδ/dt = 0 (tương đương Pa
giảm tới 0 tại giá trị δ nào đó hay diện tích tăng tốc
bằng với diện tích hãm tốc nghĩa là phần diện tích
dương bằng với phần diện tích âm) và mất ổn định tại
thời điểm dδ/dt > 0 trong một khoảng thời gian đủ
δ
lớn.

∫
δ

o

Pa d δ = 0



δ

dδ
=0
dt

a

δ1

⇔∫ (P − P
i

δo

P dδ
∫
δ

max

o

=0

δ2

δ1

δ2

δ1

δo

δ1

∫

∫

sin δ )dδ +∫ ( Pi − Pmax sin δ )dδ = 0 ⇔ ( Pi − Pmax sin δ )dδ = ( Pmax sin δ − Pi )dδ

Diện tích A1 = Diện tích A2

NL thu được
NL mất đi
Động năng được
trong quá trình
tích lũy trong quá trình tăng tốc rotor
tăng tốc rotor
khi góc lệch δ
khi góc lệch δ

tăng từ δ1 đến δ2
tăng từ δ0 đến δ1


3. KHẢO SÁT SỰ ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG
ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP DIỆN TÍCH
3.1 Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát
3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch.
3.3 Cắt một đường dây trong hai đường dây
vận hành song song
3.4 Ngắn mạch trên một trong hai đường dây
vận hành song song
3.5 Ảnh hưởng của tự đóng lại.


3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:
Tăng CS lên PT1 > PTo

ω> ω o

Diện tích tăng tốc và hãm tốc khi có ổn định


3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:
Tại b rôto tiếp tục tăng tốc

ω> ω o
Sau b Pa< 0, bắt đầu hãm tốc

Diện tích tăng tốc và hãm tốc khi có ổn định

3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:
Tại c: Saa’b = Sbcc’

Δω < 0
Máy phát tiếp tục
giảm tốc

Diện tích tăng tốc và hãm tốc khi có ổn định


3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:

Sau 1 vài dao động
MF ổn định tại b

Diện tích tăng tốc và hãm tốc khi có ổn định


3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:

Tăng CS lên PT2
sao cho Stt = Sht

Diện tích tăng tốc và hãm tốc trường hợp giới hạn ổn định


3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:

Tại f: ω = ωo
Tại f: ranh giới ổn định

Diện tích tăng tốc và hãm tốc trường hợp giới hạn ổn định


3.1. Tăng công suất cơ đột ngột trên máy phát:
Tăng công suất cơ lên PT3
Stt > Sht
P < PT3
→ Hệ mất ổn định

Điều kiện MF ổn định:

Stt = Sht
Stt > Sht max trường hợp mất ổn định


3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:
* Xét HTĐ như hình vẽ:


3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:
Hệ thống đang vận hành với
P = Pm và δ = δ0
- Khi ngắn mạch, điểm vận
hành thay đổi từ a đến b. Khi
Pm > Pe rotor quay nhanh cho
đến khi điểm vận hành tiến
đến c.

Khi cắt đường dây ngắn mạch
ra khỏi hệ thống thì điểm vận
hành đột ngột chuyển về d.


3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:

Tại d:
Pe > Pm làm giảm tốc độ
rotor. Tốc độ rotor lớn hơn
tốc độ đồng bộ ω0, góc lệch
rotor δ tiếp tục tăng cho đến
khi động năng thu được
trong quá trình tăng tốc bị
tiêu tán hết (phần diện tích
A1). Điểm vận hành chuyển
từ a đến e để diện tích A1 =
A2


3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:

Tại e:
ω = ω0 và δ tiến gần đến giá
trị Max. Khi đó Pe > Pm
Rotor tiếp tục chậm lại với
tốc độ ω < ω0 và góc δ giảm
xuống, khi đó điểm vận
hành được vẽ lại từ e về d.

3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:
Với thời gian cắt ngắn
mạch trể hơn, A1 > A2
Khi điểm vận hành đến
e. Động năng thu được
trong giai đoạn tăng tốc
không tiêu tán hết nên
tốc độ rotor ω vẫn còn
cao hơn tốc độ đồng bộ
ω0 và góc δ tiếp tục tăng.
Sau điểm e, Pebắt đầu tăng trở lại. Tốc
độ rotor và góc rotor tiếp
tục tăng làm ảnh hưởng


3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:
.

1
2

Đường dây 1

U = const

Đường dây 2
N3

Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch của máy cắt 2


3.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch:

Tại C cắt sự cố HT
làm việc ở d, nhưng
δ vẫn tăng

PT

Sự cố P = 0

Cắt sự cố

Tại e: Stt = Sht, ω = ωo
Nhưng Pa < 0 nên δ
giảm về a HT ổn định

Ngắn mạch ba pha đầu đường dây 2