BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ QUỐC CHIẾN PHÂN TÍCH VÀ NGĂN NGỪA HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG DƯỚI ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành KỸ THUẬT ĐIỆN Mã chuyên ngành 6[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ QUỐC CHIẾN PHÂN TÍCH VÀ NGĂN NGỪA HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG DƯỚI ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã chuyên ngành: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Văn Đại Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 08 năm 2021 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Châu Minh Thuyên - Chủ tịch Hội đồng PGS.TS Trương Đình Nhơn - Phản biện TS Nguyễn Nhật Nam - Phản biện TS Lê Văn Đại - Ủy viên TS Dương Thanh Long - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Quốc Chiến MSHV: 17112991 Ngày, tháng, năm sinh: 19/04/1992 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã chuyên ngành: 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích ngăn ngừa tượng cộng hưởng đồng hệ thống điện NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu hiểu rõ chất tượng SSR đồng thời đề giải pháp tối ưu chống lại tượng cộng hưởng đồng hệ thống điện nhằm góp phần đảm bảo an tồn, đảm bảo độ tin cậy trình vận hành hệ thống điện II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ giao đề tài số 2068/QĐ-ĐHCN ngày 02/12/2019 Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh III NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 27 tháng 04 năm 2021 IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lê Văn Đại Tp Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 04 năm 2021 NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Thầy hướng dẫn TS Lê Văn Đại tận tình giúp đỡ Tơi từ bước xây dựng hướng nghiên cứu suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn đến khoa Công nghệ điện truyền đạt cho kiến thức tạo điều kiện thuận lợi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời tri ân tới thành viên gia đình, người thân, bạn bè động viên, chia sẻ, giúp đỡ tơi q trình hồn thành luận văn i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện tượng cộng hưởng điện tần số đồng (Subsynchronous Resonance – SSR) lần xuất gây cố nghiêm trọng hệ thống điện vào năm 1970 nhà máy điện Mohave, Mỹ Sự cố phá hủy toàn phần nhà máy (các trục tuabin) gây điện vùng rộng lớn Từ đến nay, hàng loạt nghiên cứu nhà khoa học giới thực nhằm đánh giá xác loại bỏ, giảm thiểu ảnh hưởng cố tương tự Trong phạm vi luận văn này, tác giả tìm hiểu nguyên nhân, sở lý thuyết tượng cộng hưởng điện tần số đồng hệ thống điện Tiếp đến thông qua phần mềm mô PSCAD, tác giả mô cố SSR hệ thống đặc trưng (được đề xuất IEEE) Từ đề xuất giải pháp giảm thiểu tác hại SSR hệ thống điện Luận văn trình bày cách tổng quát chi tiết tượng cộng hưởng đồng xảy hệ thống điện lắp đặt tụ bù dọc.Trong luận văn đưa trường hợp khác để chứng minh cho nguyên nhân khả hệ thống xảy cộng hưởng đồng ii ABSTRACT Subsynchronous Resonance (SSR) first appeared and caused serious problems in the electrical system in 1970 at the Mohave power plant, USA The incident destroyed the entire mechanical part of the plant (the turbine shafts) and caused extensive power outages Since then, a series of researches of scientists around the world are carried out to accurately evaluate and eliminate and minimize the effects of similar incidents In the scope of this thesis, the author has explored the cause and the theoretical basis of the electromechanical resonance phenomenon at sub-synchronous frequencies in the electrical system Next through PSCAD simulation software, the author simulated the SSR problem on the characteristic system (proposed by IEEE) From there, proposing solutions that can minimize the harmful effects of SSR in the electrical system The thesis has presented a general and detailed description of the under-synchronous resonance phenomenon that occurs in the electrical system when installing vertical compensating capacitors.In this thesis, we have given different cases to prove illustrate the cause and the possibility of when the system occurs under-synchronous resonance iii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Lê Quốc Chiến, tác giả luận văn “Phân tích ngăn ngừa tượng cộng hưởng đồng hệ thống điện”, xin đam đoan sau: Luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học riêng hướng dẫn TS Lê Văn Đại, kết số liệu trình bày luận văn trung thực chưa tác giả cơng bố cơng trình Các trích dẫn bảng biểu, kết nghiên cứu tác giả khác, tài liệu tham khảo luận văn có nguồn gốc rõ ràng theo quy định Tôi xin cam đoan nội dung ghi thật hoàn toàn chịu trách nhiệm toàn nội dung nghiên cứu kết luận văn Học viên Lê Quốc Chiến iv MỤC LỤC MỤC LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viiiiii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xii MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề… Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 a Đối tượng: b Phạm vi: Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG DƯỚI ĐỒNG BỘ 1.1 Giới thiệu 1.2 Hiện tượng cộng hưởng đồng 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Phân loại .5 1.2.2.1 Tương tác xoắn (TI) 1.2.1.2 Sự ảnh hưởng cảm ứng máy phát điện (IGE) 1.2.1.3 Sự khuếch đại mô men xoắn (TA) 1.3 Sự nguy hiểm SSR 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến SSR 1.5 Kết luận… CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SSR TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 10 2.1 Phương pháp quét tần số 10 2.2 Phân tích trị riêng 11 2.3 Phương pháp mô độ điện từ 12 2.4 Phương pháp hệ số mô men phức hợp 13 v CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA CÁC THÀNH PHẦN HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN TÍCH SSR 16 3.1 Giới thiệu 16 3.1.1 Mơ hình máy điện đồng .16 3.1.2 Mơ hình hệ thống khí trục tua bin máy phát điện 20 3.1.3 Mơ hình hệ thống kích từ 25 3.1.4 Mơ hình đường dây truyền tải 27 3.2 Khảo sát tượng cộng hưởng đồng mô hình IEEE Fist BenchMark… 31 3.3 Khảo sát tượng đồng nhà máy điện Quảng Trị 35 3.3.1 Mơ hình hệ thống điện khảo sát 35 3.3.2 Tính tốn chế độ xoắn .36 3.3.3 Phân tích cấu hình vận hành .39 3.3.4 Phân tích tượng tự kích .45 3.3.5 Phân tích tượng độ .50 CHƯƠNG BIỆN PHÁP ĐỐI PHÓ HIỆN TƯỢNG SSR TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 57 4.1 Các biện pháp ngăn ngừa SSR áp dụng giới 57 4.1.1 Bộ lọc tần số thấp (BF) .57 4.1.2 Bộ giảm xóc SSR NGH (NGH SSR damper) 58 4.1.3 Bộ ổn định động (Dynamic Stabilizer) .59 4.1.4 Bộ điều khiển giảm xóc kích thích bổ sung (Supplementary Excitation Damping Control-SEDC) 61 4.1.5 Bộ lọc giảm xóc bypass (Bypass Damping Filters) 62 4.1.6 Rơ le bảo vệ (Protective Relays) 63 4.2 Sử dụng thiết bị FACTS ngăn chặn SSR 64 4.2.1 TCSC 64 4.2.1.1 Cấu tạo TCSC 65 4.2.1.2 Nguyên lí hoạt động 65 4.2.1.3 Mơ hình tốn học TCSC 68 4.2.1.4 Mơ hình điều khiển TCSC 70 4.2.2 STATCOM .72 4.2.2.1 Cấu tạo STATCOM 72 4.2.2.2 Nguyên lý hoạt động STATCOM 73 vi 4.2.2.3 Mơ hình tốn học STATCOM 75 4.2.2.4 Mơ hình điều khiển STATCOM 78 4.2.3 Bộ lọc tần số thấp .80 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP 83 5.1 Trường hợp sử dụng TCSC .83 5.2 Trường hợp sử dụng STATCOM 85 5.3 Trường hợp sử dụng lọc tần số thấp 88 5.4 Đánh giá… 90 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91 Kết luận…… 91 Hướng phát triển 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN……………………………………………99 vii ... Chương Hiện tượng cộng hưởng đồng Chương Phương pháp phân tích SSR hệ thống điện Chương Mơ hình hóa thành phần hệ thống điện phân tích SSR Chương Biện pháp đối phó tượng SSR hệ thống điện Chương... CHƯƠNG HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG DƯỚI ĐỒNG BỘ 1.1 Giới thiệu Trong chương này, luận văn trình bày khái niệm tượng cộng hưởng đồng (SSR), giải thích nguyên nhân gây SSR hệ thống điện có nhà máy nhiệt điện. .. bù dọc hệ thống gây ổn định động đặc biệt SSR SSR tượng động lực học hệ thống điện Hiện tượng liên quan đến trao đổi lượng hệ thống điện tua bin máy phát Xét hệ thống điện bù dọc, hệ thống máy