Nghiên cứu tính toán Ổn định động của hệ thống gồm hai nhà máy nhiệt điện và các phụ tải nhằm: Xác định thời gian cắt giới hạn để hệ thống có ổn định động khi ngắn mạch ba pha trên đầu của một trong hai đường dây nối giữa hai nhà máy.
CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP eBook for You TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Ổn định động hệ thống khả hệ thống khôi phục lại chế độ làm việc ban đầu gần ban đầu sau bị kích động ( kích động lớn kích động nhỏ ) Các kích động lớn xảy có biên độ lớn Chúng xuất các: - Cắt đóng đột ngột phụ tải lớn - Cắt đường dây tải điện máy biến áp mang tải - Cắt máy phát điện mang tải - Ngắn mạch loại Trong dạng kích động nói ngắn mạch nguy hiểm cả, ổn định hệ thống điện xét cho trường hợp xảy ngắn mạch Khi xảy ngắn mạch cân công suất điện bị phá hoại lớn, quay tương đối rôto với từ trường phần tĩnh theo thời gian Do nghiên cứu ổn định động hệ thống điện nghiên cứu chuyển động tương đối δ trình độ điện máy phát, xuất phát từ giá trị ban đầu δ0 ( t = ) Nếu hệ thống có ổn định sau thời gian t đó, sau bị kích động góc δ(t) trở giá trị ban đầu δ0 gần δ0, tức hệ thống có ổn định Ngược lại góc δ(t) tăng lên hệ thống ổn định Trong loại ngắn mạch ngắn mạch ba pha nguy hiểm nhất, xảy ( chiếm ÷ 10% tổng số loại ngắn mạch ) làm cho máy phát điện dao động mạnh Nhiệm vụ tính tốn ổn định động xác định thời gian cắt giới hạn để hệ thống có ổn định động ngắn mạch ba pha đầu hai đường dây nối hai nhà máy Vì ngắn mạch ba pha nên máy phát điện có dịng điện thứ tự thuận Khi xác định thời gian cắt chậm nhất, từ mà chỉnh định rơ le bảo vệ Đó thời gian mà rơ le bảo vệ căt sớm hệ thống ổn định, muộn hệ thống ổn định Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn eBook for You máy phát điện xuất trình độ điện dẫn đến dao động góc CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ I Sơ đồ hệ thống điện thông số Sơ h thng in Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện NĐ2 NĐ1 SNĐ1-6 MF S4-6 SN§2-4 MBA MBA S6 MF S4 SptN§1 SptN§2 eBook for You Thông số phần tử: 2.1 Máy phát điện: Bảng thông số máy phát điện NMNĐ NMNĐ2 Nhà máy NMNĐ NMNĐ Sđm Pđm (MW) Uđm(kV) cosϕ X'd Jo(TM2) 62.5 50 10.5 0.8 0.1786 2.125 78.75 63 10.5 0.8 0.224 2.425 (MVA) 2.2 Máy biến áp tăng áp: Bảng thông số máy biến áp tăng áp TDH-63000/110 NMNĐ Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Sđm Số liệu kỹ thuật MVA Uđm (kV) Cao 63 10.5 10.5 ∆PN ∆P0 kW UN% Hạ 115 Số liệu tính tốn kW 260 59 0.65 R X ∆Q0 Ω I0 % Ω kVAr 0.87 22 410 Bảng thông số máy biến áp tăng áp TDH-80000/110 NMNĐ Sđm Số liệu kỹ thuật MVA Uđm (kV) Cao 80 10.5 10.5 ∆PN ∆P0 kW UN% Hạ 121 Số liệu tính tốn kW 315 70 X ∆Q0 Ω kVAr 0.65 0.6 R Ω I0 % 17.3 480 eBook for You 2.3 Thông số đường dây: Lộ đường dây kép NĐ1-6 (dây dẫn AC-70) LNĐ1-6 = 41.98 km, ZNĐ1-6 = 9.66 + j 9.24 , B NĐ1-6 ì 10 −4 = 1.08 S Lộ đường dây kép NĐ2-4 (dây dẫn AC-150) LNĐ2-4 = 48.97 km, ZNĐ2-4 = 5.14 + j 10.19 , B NĐ2-4 ì 10 = 1.34 S Lộ đường dây kép NĐ1-6 (dây dẫn AC-70) L4-6 = 43.72 km, Z4-6 = 10.06 + j 9.62 Ω, B 4-6 × 10 −4 = 1.13 S 2.4 Phụ tải: Spt1 = SNĐ1-1 + SNĐ1-2 + SNĐ1-7 = (37.435 + j 20.892) + (37.96 + j 21.596) + (40.176 + j 22.15) = 115.571 + j 64.638 MVA Spt2 = SNĐ2-3 + SNĐ2-5 + SNĐ2-8 + SNĐ2-9 = (31.51 + j 18.768) + (33.59 + j 16.679) + (27.826 + j 20.726) + + (31.382 + j 21.055) = 124.308 + j 77.228 MVA Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ S4 = Sc4 = 43.255 + j 27.982 MVA S6 = Sc6 = 40.223 + j 24.342 MVA Chế độ ban đầu: Trong phần I, tính tốn điều chỉnh điện áp ta có : U4 = 111.67 kV, U6 = 112.49 kV nút điểm phân công suất hai nhà máy điện Công suất truyền tải đường dây NĐ1-6 : SNĐ1-6 = 33.626 + j 29.215 MVA Công suất truyền tải đường dây NĐ2-4 : SNĐ2-4 = 52.863 + j 17.742 MVA Công suất truyền tải đường dây 4-6 : eBook for You S4-6 = 8.356 - j 9.48 MVA II Tính quy đổi thơng số biến đổi sơ đồ Sơ đồ thay hệ thống điện: - Máy phát thay : E' X'd - Máy biến áp thay : XB - Các phụ tải thay tổng trở cố định Zpt - Đường dây thay tổng trở Zd Dựa vào giả thiết ta có sơ đồ thay tồn hệ thống nh sau: Nhà máy nhiệt điện X'dF1 XB1 Nhà máy nhiệt điện NĐ2 NĐ1 XB2 X'dF2 E'1 E'2 ZN§1-6 S6 SptN§1 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Z4-6 ZN§2-4 S4 SptN§2 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Tính quy đổi thông số Chọn Scb = 100 MVA , Ucb = 110 kV U 1102 Zcb = cb = = 121 Ω S cb 100 * Quy đổi thông số máy phát điện máy biến áp NMNĐ1: X 'dF1 X 'd × U × S cs 0.1786 × 10.52 × 100 115 2 ®m = × k1 = ì( ) = 0.312 10.5 S Fđm ì U 62.5 × 110 cs U N% × U × S cs 10.5 × 1152 × 100 ®m X B1 = = = 0.182 100 × S B1đm ì U 100 ì 63 ì 110 cs Tj' = Tj1 ì S F1đm S cb = 2.125 × 62.5 = 1.328 J × Ωo × 10 −6 [MWS] 100 Hằng số quán tính thay NMNĐ1 : eBook for You Tj1 = 4×1.328 = 5.313 (s) Điện kháng thay NMNĐ1 : XF1 = ( X 'dF1 + XB1)/4 = (0.312 + 0.182)/4 = 0.124 * Quy đổi thông số máy phát điện máy biến áp NMNĐ2: X 'dF2 X 'd2 × U × S cs 0.224 × 10.52 × 100 121 2 ®m = × k2 = ×( ) = 0.344 10.5 S F2®m × U 78.75 × 110 cs X B2 U N% × U × S cs 10.5 × 1212 × 100 ®m = = = 0.159 100 × S B2®m × U 100 × 80 × 110 cs Tj' = Tj2 ì S F1đm S cb = 2.425 ì 78.75 = 1.91 JΩ2 × 10 −6 [MWS] o 100 Hằng số quán tính thay NMNĐ2 : Tj2 = 4×1.91 = 7.639 (s) Điện kháng thay NMNĐ2 : XF2 = ( X 'dF2 + XB2)/4 = (0.344 + 0.159)/4 = 0.126 * Quy đổi thông số đường dây: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Z N§1-6 = Z N§1-6 9.66 + j 9.24 = = 0.08 + j0.076 Z cb 121 Z N§2-4 = Z N§2-4 5.14 + j 10.19 = = 0.042 + j0.084 Z cb 121 Z 4-6 10.06 + j 9.62 = = 0.083 + j0.079 Z cb 121 Z 4-6 = * Quy đổi thông số chế độ: Công suất phụ tải: Trong q trình quy chuyển tính công suất phản kháng dung dẫn đường dây sinh vào công suất phụ tải: S NĐ1 = S cb = 115.571 + j 64.638 − j1.307 = 1.156 + j0.633 100 S − jQ ccN§1-6 − jQ cc4-6 40.223 + j 24.342 − j1.307 − j1.367 = S cb 100 eBook for You S6 = S pt1 jQ cđNĐ1-6 = 0.402 + j 0.217 S4 = S jQ cđ4-6 jQ ccNĐ2-4 43.255 + j 27.982 − j1.367 − 1.621 = S cb 100 = 0.433 + j 0.25 S NĐ2 = S pt2 jQ cđNĐ2-4 S cb = 124.308 + j 77.228 − j1.621 = 1.243 + j 0.756 100 Công suất truyền tải đường dây liên lạc: S N§1-6 = S N§1-6 33.626 + j 29.215 = 0.336 + j 0.292 = S cb 100 S N§2-4 = S N§2-4 52.863 + j 17.742 = 0.529 + j 0.177 = S cb 100 S 4-6 = S 4-6 8.356 - j 9.48 = 0.084 – j 0.095 = S cb 100 Giá trị điện áp quy đổi là: U = 111.67/110 = 1.015 U = 112.49/110 = 1.023 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Nút điểm phân công suất, ta chọn nút ( U = 1.023∠00 ) làm điểm tính tốn hai phía nhà máy Tính chế độ xác lập mạng điện trước lúc ngắn mạch: N§1 ZN§1-6 0.08 + j 0.076 SN§1-6 0.336 + j 0.292 SN§1 1.156 + j 0.633 Z4-6 0.083 + j 0.079 S4-6 0.084 - j 0.095 S6 0.402 + j 0.217 ZN§2-4 0.042 + j 0.084 N§2 j X F2 j 0.126 E'2 SN§2-4 0.529 + j 0.177 S4 0.433 + j 0.25 eBook for You E'1 j X F1 j 0.124 SN§2 1.243 + j 0.756 * Tính từ nút phía NMNĐ 1: Điện áp đầu đường dây NMNĐ1: * I N§1−6 = S N§1−6 * U6 = 0.336 − j0.292 = 0.328 - j 0.285 = 0.435∠- 40.9920 1.023 U N§1 = U + I N§1-6 × Z N§1-6 = 1.023 + (0.328 - j 0.285)×(0.08 + j 0.076) = 1.071 + j 0.002 = 1.071∠0.1140 Vậy UNĐ1 = 1.071; δNĐ1-6 = 0.1140 Tổn thất công suất đoạn NĐ1-6 là: ∆S N§1-6 = I NĐ1-6 ì Z NĐ1-6 = 0.4352ì(0.08 + j 0.076) = 0.016 + j 0.013 Công suất NMNĐ1 phát lên góp là: S F1 = S N§1 + S N§1-6 + ∆S N§1-6 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ = (1.156 + j 0.633) + (0.336 + j 0.292) + (0.016 + j 0.013) = 1.508 + j 0.938 = 1.776∠31.8820 Sức điện động tương đương NMNĐ1 là: * I N§1 = S F1 * U N§1 1.776∠-31.882 = 1.658∠- 31.768 = 1.071∠-0.114 ' E1 = U NĐ1 + I NĐ1 ì jX F1 = 1.0710.114 + 1.658∠- 31.768×j 0.124 = 1.192∠8.5340 ' Vậy E1 = 1.192 ; δ1 = 8.5340 ; P10 = 1.508 * Tính từ nút phía NMNĐ 2: Điện áp nút : I 4−6 = I − I N§1−6 = * U6 − I N§1−6 = 0.402 - j 0.217 − 0.435∠-40.992 1.023 eBook for You * S6 = 0.098∠48.6520 U = U + I 4-6 × Z 4-6 = 1.023 + 0.098∠48.6520×( 0.083 + j0.079 ) = 1.023∠0.6270 Vậy U4 = 1.023; δNĐ4-6 = 0.6270 Điện áp đầu đường dây NMNĐ2: * I N§2-4 = S N§2-4 * U4 = 0.529 − j 0.177 = 0.545∠- 17.8730 1.023∠ − 0.627 U N§2 = U + I NĐ2-4 ì Z NĐ2-4 = 1.023∠0.6270 + 0.545∠-17.8730×(0.042 + j 0.084) = 1.06∠2.5820 Vậy UNĐ2 = 1.06; δNĐ1-6 = 2.5820 Tổn thất công suất on N2-4 l: S NĐ2-4 = I NĐ2-4 ì Z NĐ2-4 = 0.5452ì(0.042 + j 0.084) = 0.012 + j 0.025 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Cơng suất NMNĐ2 phát lên góp là: S F2 = S N§2 + S N§2-4 + ∆S N§2-4 = (1.243 + j 0.756) + (0.529 + j 0.177) + (0.012 + j 0.025) = 1.784 + 0.958 = 2.025∠28.2280 Sức điện động tương đương NMNĐ2 là: * I N§2 = S F2 * = U N§2 2.025∠ − 28.2280 = 1.91∠- 25.6460 1.06∠ − 2.582 E '2 = U NĐ2 + I NĐ2 ì jX F2 = 1.062.5820 + 1.91∠- 25.6460 ×j 0.126 = 1.193∠12.8230 Vậy E '2 = 1.193 ; δ2 = 12.8230 ; P20 = 1.784 Góc tương đối sức điện động hai nhà máy là: eBook for You δ120 = δ1 - δ2 = 8.5340 – 12.8230 = - 4.2890 δ210 = 4.2890 Bảng tổng kết kết tính chế độ trước lúc ngắn mạch: Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện Sức điện động ' E1 = 1.192∠8.5340 E '2 = 1.193∠12.8230 Công suất phát ban đầu P10 = 1.508 P20 = 1.784 III Tính ổn định động ngắn mạch ba pha đầu đường dây liên lạc phía nhà máy nhiệt điện 1: * Phụ tải NMNĐ1: S NĐ1 = 1.156 + j0.633 = 1.318∠28.7040 U N§1 = 1.071∠0.1140 Tổng trở phụ tải xác định sau: Z ptN§1 = U2 N§1 * S N§1 1.0712 = 0.763 + j 0.418 = 1.318∠ − 28.704 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 10 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ * Phụ tải NMNĐ2: S NĐ2 = 1.243 + j 0.756 = 1.455∠31.3080 U N§2 = 1.06∠2.5820 Tổng trở phụ tải xác định sau: Z ptN§2 = U2 N§2 * S N§2 1.062 = 0.66 + j 0.401 = 1.455∠ − 31.3080 * Phụ tải6: S = 0.402 + j 0.217 = 0.457∠28.360 U = 1.023∠00 Tổng trở phụ tải xác định sau: U2 * S6 = 1.0232 = 2.015 + j 1.088 0.457∠ − 28.36 eBook for You Z6 = * Phụ tải NMNĐ1: S = 0.433 + j 0.25 = 0.5∠30 U = 1.023∠0.6270 Tổng trở phụ tải xác định sau: U2 1.0232 = 1.813 + j 1.047 Z4 = * = 0.5∠ − 30 S4 Lập đặc tính công suất ngắn mạch: Sơ đồ thay thế: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 11 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ E'1 j XF1 j 0.124 N§1 ZN§1-6 0.08 + j 0.076 Z4-6 0.083 + j 0.079 j X∆ j0 ZN§2-4 0.042 + j 0.084 ZA1 N§2 j XF2 j 0.126 E'2 ZB1 ZC1 ZptN§1 0.736 + j 0.418 Z6 2.015 + j 1.088 O Z4 1.813 + j 1.047 ZptN§2 0.66 + j 0.401 Z I = jX ∆ // Z ptN§1 = * Biến đổi ∆( Z ; ZNĐ2-4 ; ZptNĐ2 ) → Y( Z A1 ; ZB1 ; ZC1 ) ZΣ1 = Z4 + ZNĐ2-4 + ZptNĐ2 = (1.813 + j 1.047) + (0.042 + j 0.084) + (0.66 + j 0.401) Z A1 = Z × Z NĐ2-4 (1.813+j1.047) ì (0.042+j0.084) = 0.031 + j 0.059 = Z 2.515+j1.532 Z B1 = Z NĐ2-4 ì Z ptNĐ2 (0.042+j0.084) ì (0.66+j0.401) = = 0.011 + j 0.022 Z ∑1 2.515+j1.532 Z C1 = eBook for You = 2.515 + j 1.532 Z ì Z ptNĐ2 (1.813+j1.047) × (0.66+j0.401) = = 0.476 + j 0.274 Z ∑1 2.515+j1.532 * Ghép tổng trở nối tiếp: Z’A1 = Z4-6 + ZA1 = (0.083 + j 0.079) + (0.031 + j 0.059) = 0.114 + j 0.138 Z’B1 = ZB1 + j XF2 = (0.011 + j 0.022) + j 0.126 = 0.011 + j 0.148 Ta sơ đồ sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 12 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ E'1 j X F1 j 0.124 N§1 Z N§1-6 0.08 + j 0.076 Z'A1 0.114 + j 0.138 Z A2 Z'B1 0.011 + j 0.148 E'2 Z B2 Z C2 ZI O Z6 Z C1 0.476 + j 0.274 2.015 + j 1.088 * Biến đổi ∆( Z ; Z’A1 ; ZC1 ) → Y( Z A2 ; ZB2 ; ZC2 ) ZΣ2 = Z6 + Z’A1 + ZC1 = (2.015 + j 1.088) + (0.114 + j 0.138) + (0.476 + j 0.274) = 2.605 + j 1.5 eBook for You Z × Z 'A1 (2.015+j1.088) × (0.114+j0.138) = 0.09 + j 0.103 Z A2 = = Z∑ 2.605 + j 1.5 Z 'A1 × Z C1 (0.114+j0.138) × (0.476+j0.274) = 0.021 + j 0.058 Z B2 = = Z∑ 2.605 + j 1.5 Z C2 = Z × Z C1 (2.015+j1.088) × (0.476+j0.274) = 0.368 + j 0.199 = Z∑ 2.605 + j 1.5 * Ghép tổng trở nối tiếp: Z’A2 = ZNĐ1-6 + ZA2 = (0.08 + j 0.076) + (0.09 + j 0.103) = 0.17 + j 0.179 Z’B2 = ZB2 + Z’B1 = (0.021 + j 0.058) + (0.011 + j 0.148) = 0.032 + j 0.206 Ta sơ đồ sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 13 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ E'1 j XF1 j 0.124 N§1 Z'A2 0.17 + j 0.179 ZA3 Z'B2 0.032 + j 0.206 E'2 ZB3 ZC3 ZI O ZC2 0.368 + j 0.199 * Biến đổi ∆( Z I ; Z’A2 ; ZC2 ) → Y( Z A3 ; ZB3 ; ZC3 ) ZΣ3 = ZI + Z’A2 + ZC2 = + (0.17 + j 0.179) + (0.368 + j 0.199) = 0.538 + j 0.378 eBook for You Z I × Z 'A2 × (0.17 + 0.179) =0 Z A3 = = Z∑3 0.538 + j 0.378 Z 'A2 × Z C2 (0.17+j0.179) × (0.368+j0.199) = 0.121 + j 0.101 Z B3 = = Z∑3 0.538 + j 0.378 Z C3 = Z I × Z C2 × (0.368+j0.199) =0 = Z∑3 0.538 + j 0.378 * Ghép tổng trở nối tiếp: Z’A3 = j XF1 + ZA3 = j 0.124 Z’B3 = ZB3 + Z’B2 = (0.121 + j 0.101) + (0.032 + j 0.206) = 0.153 + j 0.307 Ta sơ đồ sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 14 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Z'A3 E'1 Z'B3 0.153 + j 0.307 j 0.124 E'2 ZC3 O * Biến đổi Y( Z’A3 ; Z’B3 ; ZC3 ) → ∆( Z 10 ; Z12 ; Z20 ) Z10 = Z’A3 + ZC3 + Z’A3×ZC3/ Z’B3 = Z’A3 = j 0.124 = 0.124∠900 Z20 = Z’B3 + ZC3 + Z’B3×ZC3/ Z’A3 = Z’B3 = 0.153 + j 0.307= 0.343∠63.510 Z12 = Z’A3 + Z’B3 + Z’A3×Z’B3/ ZC3 = ∞ Z12 ∞ E'1 Z10 j 0.124 eBook for You Sơ đồ thay thế: E'2 Z20 0.153 + j 0.307 Ta có: Y11 = 1 1 + = + = 0.124∠ − 90 Z10 Z12 j0.124 ∞ ⇒ Y11 = 0.124 ; ϕ11 = -(-900) = 900 ; α11 = 900 - ϕ11 = 00 Y22 = 1 1 + = + = 2.915∠ − 63.510 Z 20 Z12 0.153 + j 0.307 ∞ ⇒ Y22 = 2.915 ; ϕ22 = -(-63.510) = 63.510 ; α22 = 900 - ϕ22 = 26.490 y12 = 1 = =0 Z12 ∞ Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 15 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ ⇒ y12 = ; ϕ12 = -(00) = 00 ; α12 = 900 - ϕ12 = 900 Đặc tính cơng suất ngắn mạch : '2 ' '2 P1II = E1 Y11sinα11 + E1 E '2 y12sin(δ12 - α12) = E1 Y11sinα11 = 1.1922×0.124×sin00 = ' P2II = E '2 Y22sinα22 - E1 E '2 y12sin(δ12 + α12) = E '2 Y22sinα22 2 = 1.1932×2.915×sin26.490 = 1.851 Cơng suất thừa tác động lên máy phát điện sau ngắn mạch nhà máy là: ∆P1II = P10 – P1II = 1.508 ∆P2II = P20 – P2II = 1.784 – 1.851 = - 0.067 Sau ngắn mạch cắt đoạn đường dây NĐ1-6 cịn lộ nên tổng trở tăng gấp đơi Ta có: ZNĐ1-6 = 2×(0.08 + j 0.076) = 0.16 + j 0.152 Ngắn mạch cắt sơ đồ thay thế: E'1 j XF1 j 0.124 N§1 ZN§1-6 0.16 + j 0.152 Z4-6 0.083 + j 0.079 ZN§2-4 0.042 + j 0.084 ZA1 N§2 j XF2 j 0.126 E'2 ZB1 ZC1 ZptN§1 0.736 + j 0.418 Z6 2.015 + j 1.088 O Z4 1.813 + j 1.047 ZptN§2 0.66 + j 0.401 * Biến đổi ∆( Z ; ZNĐ2-4 ; ZptNĐ2 ) → Y( Z A1 ; ZB1 ; ZC1 ) ZΣ1 = Z4 + ZNĐ2-4 + ZptNĐ2 = (1.813 + j 1.047) + (0.042 + j 0.084) + (0.66 + j 0.401) Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 16 eBook for You Lập đặc tính công suất sau ngắn mạch: CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ = 2.515 + j 1.532 Z A1 = Z ì Z NĐ2-4 (1.813+j1.047) × (0.042+j0.084) = 0.031 + j 0.059 = Z ∑1 2.515+j1.532 Z B1 = Z NĐ2-4 ì Z ptNĐ2 (0.042+j0.084) × (0.66+j0.401) = = 0.011 + j 0.022 Z ∑1 2.515+j1.532 Z C1 = Z ì Z ptNĐ2 (1.813+j1.047) × (0.66+j0.401) = = 0.476 + j 0.274 Z ∑1 2.515+j1.532 * Ghép tổng trở nối tiếp: Z’A1 = Z4-6 + ZA1 = (0.083 + j 0.079) + (0.031 + j 0.059) = 0.114 + j 0.138 Z’B1 = ZB1 + j XF2 = (0.011 + j 0.022) + j 0.126 = 0.011 + j 0.148 Ta sơ đồ sau: N§1 ZN§1-6 0.16 + j 0.152 Z'A1 0.114 + j 0.138 ZA2 Z'B1 0.011 + j 0.148 E'2 eBook for You E'1 j XF1 j 0.124 ZB2 ZC2 ZptN§1 0.736 + j 0.418 O Z6 ZC1 0.476 + j 0.274 2.015 + j 1.088 * Biến đổi ∆( Z ; Z’A1 ; ZC1 ) → Y( Z A2 ; ZB2 ; ZC2 ) ZΣ2 = Z6 + Z’A1 + ZC1 = (2.015 + j 1.088) + (0.114 + j 0.138) + (0.476 + j 0.274) = 2.605 + j 1.5 Z × Z 'A1 (2.015+j1.088) × (0.114+j0.138) = 0.09 + j 0.103 Z A2 = = Z∑ 2.605 + j 1.5 Z 'A1 × Z C1 (0.114+j0.138) × (0.476+j0.274) = 0.021 + j 0.058 Z B2 = = Z∑ 2.605 + j 1.5 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 17 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Z C2 = Z × Z C1 (2.015+j1.088) × (0.476+j0.274) = 0.368 + j 0.199 = Z∑ 2.605 + j 1.5 * Ghép tổng trở nối tiếp: Z’A2 = ZNĐ1-6 + ZA2 = (0.16 + j 0.152) + (0.09 + j 0.103) = 0.25 + j 0.255 Z’B2 = ZB2 + Z’B1 = (0.021 + j 0.058) + (0.011 + j 0.148) = 0.032 + j 0.206 Ta sơ đồ sau: E'1 j XF1 j 0.124 N§1 Z'A2 0.25 + j 0.255 ZA3 Z'B2 0.032 + j 0.206 E'2 ZB3 ZC3 eBook for You O ZptN§1 ZC2 0.736 + j 0.418 0.368 + j 0.199 * Biến đổi ∆( Z ptNĐ1 ; Z’A2 ; ZC2 ) → Y( Z A3 ; ZB3 ; ZC3 ) ZΣ3 = ZptNĐ1 + Z’A2 + ZC2 = (0.736 + j 0.418) + (0.25 + j 0.255) + (0.368 + j 0.199) = 1.354 + j 0.872 Z ptNĐ1 ì Z 'A2 (0.736 + j 0.418) × (0.25 + j 0.255) Z A3 = = = 0.139 + j 0.127 Z∑3 1.354 + j 0.872 Z B3 = Z 'A2 × Z C2 (0.25 + j 0.255) × (0.368+j0.199) = 0.07 + j 0.061 = Z∑3 1.354 + j 0.872 Z C3 = Z ptNĐ1 ì Z C2 (0.736 + j 0.418) ì (0.368+j0.199) = = 0.199 + j 0.094 Z∑3 1.354 + j 0.872 * Ghép tổng trở nối tiếp: Z’A3 = j XF1 + ZA3 = j 0.124 + (0.139 + j 0.127) = 0.139 + j 0.251 Z’B3 = ZB3 + Z’B2 = (0.07 + j 0.061) + (0.032 + j 0.206) = 0.102 + j 0.267 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 18 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Ta sơ đồ sau: E'1 Z'A3 0.139 + j 0.251 Z'B3 0.102 + j 0.267 E'2 ZC3 0.199 + j 0.094 O * Biến đổi Y( Z’A3 ; Z’B3 ; ZC3 ) → ∆( Z 10 ; Z12 ; Z20 ) Z10 = Z’A3 + ZC3 + Z’A3×ZC3/ Z’B3 = 0.549 + j 0.41 = 0.685∠36.7770 Z20 = Z’B3 + ZC3 + Z’B3×ZC3/ Z’A3 = 0.484 + j 0.482= 0.683∠44.8460 Z12 = Z’A3 + Z’B3 + Z’A3×Z’B3/ ZC3 = 0.146 + j 0.878 = 0.89∠80.585 E'1 Z12 0.146 + j 0.878 Z10 0.549 + j 0.41 eBook for You Sơ đồ thay thế: E'2 Z20 0.484 + j 0.482 Ta có: Y11 = 1 1 = 2.4∠- 55.6630 + = + Z10 Z12 0.549 + j 0.41 0.146 + j 0.878 ⇒ Y11 = 2.4 ; ϕ11 = -(- 55.6630) = 55.6630 ; α11 = 900 - ϕ11 = 34.3370 Y22 = 1 1 = 2.465∠- 60.2950 + = + Z 20 Z12 0.484 + j 0.482 0.146 + j 0.878 ⇒ Y22 = 2.465 ; ϕ22 = -(- 60.2950) = 60.2950 ; α22 = 900 - ϕ22 = 29.7050 y12 = 1 = 1.124∠- 80.5590 = Z12 0.146 + j 0.878 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 19 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ ⇒ y12 = 1.124 ; ϕ12 = -(- 80.5590) = 80.5590 ; α12 = 900 - ϕ12 = 9.4410 Đặc tính cơng suất ngắn mạch : '2 ' '2 P1III = E1 Y11sinα11 + E1 E '2 y12sin(δ12 - α12) = E1 Y11sinα11 = 1.1922×2.4×sin34.3370 + 1.192×1.193×1.124×sin (δ12 – 9.4410) = 1.923 + 1.598×sin (δ12 – 9.4410) ' P2III = E '2 Y22sinα22 - E1 E '2 y12sin(δ12 + α12) = E '2 Y22sinα22 2 = 1.1932×2.465×sin29.7050 - 1.192×1.193×1.124×sin (δ12 + 9.4410) = 1.738 - 1.598×sin (δ12 + 9.4410) Cơng suất thừa tác động lên máy phát điện sau ngắn mạch nhà máy là: ∆P1II = P10 – P1II = 1.508 – [1.923 + 1.598×sin (δ12 – 9.4410)] eBook for You = - 0.415 - 1.598×sin (δ12 – 9.4410) ∆P2II = P20 – P2II = 1.784 – [1.738 - 1.598×sin (δ12 + 9.4410)] = - 0.046 + 1.598×sin (δ12 + 9.4410) Tính góc cắt 12cắt thời gian cắt lớn đảm bảo ổn định hệ thống điện: Gia tốc riêng nhà máy α1 , α2 gia tốc tương đối hai nhà máy α12 ngắn mạch là: α1 = const = 18000 × ∆P1II 18000 × 1.508 = = 5108.978 Tj1 5.313 α = const = 18000 × ∆P1II 18000 × (−0.067) = = - 157.874 Tj2 7.639 ⇒ α12 = α1- α2 = 5108.978 – ( -157.874) = 5266.852 = const Gia tốc riêng nhà máy α’1 , α’2 gia tốc tương đối hai nhà máy α’12 sau ngắn mạch là: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 20 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ ' α1 18000 × ∆P1III 18000 × - 0.415 - 1.598 sin ( δ12 - 9.441 ) = = Tj1 5.313 = - 1405.985 – 5413.89×sin (δ12 – 9.4410) α'2 18000 × ∆P1III 18000 × - 0.046 + 1.598 sin ( δ12 + 9.441 ) = = Tj2 7.639 = - 108.391 + 3765.414× sin (δ12 + 9.4410) ⇒ α’12 = α’1- α’2 Thay giá trị góc tương đối hai nhà máy từ 100 đến 2000 , ta có bảng kết sau: 12 ’1 ’2 ’12 = ’1- ’2 -4277.180 1991.055 -6268.235 20 3500.112 -3570.481 7070.593 30 -6767.922 3602.046 -10369.968 40 2686.016 -2872.945 5558.961 50 -2911.010 820.489 -3731.499 60 -2972.338 1097.370 -4069.707 70 2727.604 -3060.710 5788.314 80 -6776.387 3640.261 -10416.648 90 3472.728 -3446.847 6919.575 100 -4222.761 1745.364 -5968.125 110 -1557.744 119.199 -1676.943 120 1665.465 -2344.075 4009.540 130 -6408.558 3415.816 -9824.374 140 3917.599 -3786.831 7704.430 150 -5337.147 2540.350 -7877.497 160 -132.517 -874.918 742.401 170 388.115 -1470.791 1858.906 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn eBook for You 10 21 CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ 12 ’1 ’2 ’12 = ’1- ’2 180 -5690.210 2944.437 -8634.647 190 3989.457 -3869.074 7858.531 200 -6176.083 3149.745 -9325.828 Bằng phương pháp diện tích ta xác định góc cắt δcắt = * Xác định thời gian cắt tcắt ứng với góc cắt δcắt = Thời gian cắt xác định phương pháp phân đoạn liên tiếp, tính cho chế độ ngắn mạch Công thức tổng quát : ∆δ12(n) = ∆δ12(n-1) + α12×∆t2 δ12(n) = δ12(n-1) + ∆δ12(n) eBook for You Áp dụng công thức tổng quát với: ∆t = 0.05 ; δ120 = - 4.2890 α12 = const = 5266.852 ti = i×∆t Ta có: - Cho phân đoạn 1: ∆t 0.052 ∆δ12(1) = α12× = 5266.852× = 6.584 2 δ12(1) = δ12(0) + ∆δ12(1) = - 4.2890 + 6.5840 = 2.2950 - Cho phân đoạn n: ∆δ12(n) = ∆δ12(n-1) + α12×∆t2 = ∆δ12(n-1) + 13.168 δ12(n) = δ12(n-1) + ∆δ12(n) * Bảng kết tính thời gian căt tcắt Phân đoạn t (s) 0.05 0.1 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 12t2 12(n) 6.584 13.168 12(n) 2.295 19.752 22.047 22 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Phân đoạn t (s) 12t2 12(n) 12(n) 0.15 13.168 32.92 54.967 0.2 13.168 46.088 101.055 0.25 13.168 59.256 160.311 eBook for You Dựa vào đồ thị δ(t) ta xác định thời gian cắt chậm tcắt = (s) Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 23 ... máy phát điện xuất trình độ điện dẫn đến dao động góc CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ I Sơ đồ hệ thống điện thông số Sơ đồ h thng in Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện NĐ2 NĐ1...CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Ổn định động hệ thống khả hệ thống khôi phục lại chế độ làm việc ban đầu gần ban đầu sau bị... nên máy phát điện có dịng điện thứ tự thuận Khi xác định thời gian cắt chậm nhất, từ mà chỉnh định rơ le bảo vệ Đó thời gian mà rơ le bảo vệ căt sớm hệ thống ổn định, muộn hệ thống ổn định Thực