7 chương II các biện pháp nâng cao tính ổn định

Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn CHƯƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH Việc đảm bảo cho hệ thống điện ổn định điều kiện có tầm quan trọng đặc biệt nhằm đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ Trong thực tế nhiều thân hệ thống điện với thiết bị không đủ để đảm bảo ổn định, không đủ độ dự trữ ổn định cần thiết, người ta phải dùng biện pháp nhằm tăng cường ổn định hệ thống điện Các biện pháp nâng cao ổn định chia làm hai loại:  Cải thiện phần tử hệ thống điện  Thêm vào hệ thống phân tử phụ nhằm nâng cao khả ổn định hệ thống 2.1 Cải Thiện Đặc Tính Của Những Phần Tử Chính Trong Hệ Thống Điện: 2.1.1 Máy phát điện: 2.1.1.1 Cải tạo tham số máy phát điện: Ta thấy trường hợp khơng có thiết bị từ động điều chỉnh kích thước, giảm Xd tăng dự trữ ổn định tĩnh Đối với ổn định động việc giảm Xd có tác dụng tốt Thực hiện: Nhóm Page Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Tuy nhiên muốn tăng Tj, giảm X’d giá máy phát điện tăng lên nhiều, làm máy phát thủy điện có thơng số theo u cầu, máy phát nhiệt điện sản xuất hàng loạt thơng số giống Cần ý máy phát điện, sử dụng thiết bị từ động điều chỉnh kích thước loại mạnh hiệu việc cải thiện thông số chúng giảm nhiều 2.1.1.2 Hệ số cosφ máy phát điện: Hệ số cosφ máy phát điện có ảnh hưởng nhiều đến đặc tính cơng suất Ta xét đồ thị véc tơ sau đây: Nếu giả thiết công suất tác dụng phát khơng đổi thì: P = U.I cosφ = hs (U=hs) Do đó: I.cosφ = Ia = hs đoạn thẳng I.Xht.cosφ = Ia.Xht khơng đổi Thực hiện: Nhóm Page Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Vì ta thay đổi cosφ cách thay đổi công suất phản kháng đầu mút vector dòng điện trượt BB’ vector E trượt AA’ để giữ cho Ia Ia.Xht số Ví dụ: Nếu ta tăng cosφ cách giảm I xuống I2 sức điện động E1 giảm xuống E2 Như đường đặc tính cơng suất E giảm thấp E1 độ dự trữ ổn định tĩnh giảm Khi cosφ = thì sức điện động E 3, cosφ đổi dấu E giảm tiếp đến φ = 900 vector B trùng với trục 0A, đạt giá trị nhỏ ứng với giới hạn ổn định Trên hình 4.4 quan hệ Pmax cosφ máy phát điện Thực hiện: Nhóm Page Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Qua phân tích ta thấy cosφ máy phát điện cao khơng lợi ổn định Nhưng sản xuất máy phát với cosφ thấp giá trị cơng suất tác dụng P cơng suất biểu kiến lớn S =P/cosφ làm cho máy phát đắt tiền, thực tế người ta chọn giá trị thích hợp cosφ 2.1.2 Thiết bị tự động điều chỉnh kích thích: 2.1.2.1 Nguyên lý cấu tạo: Trên hình 4.5 sơ đồ nguyên lý thiết bị từ động điều chỉnh kích thước Thiết bị từ động điều chỉnh kích thước có phận điều chỉnh Bộ phận làm nhiệm vụ điều chỉnh lúc bình thường nhằm giữ cho sức điện động E số Bộ phận phận cường hành kích thích, tác động lúc cố, có tác dụng giữ cho điện áp cực máy phát điện không bị giảm thấp q (hình 4.5a) Thiết bị từ động điều chỉnh kích thước có phần tử chủ yếu (hình 4.5b, c): phần tử biến đổi - biến đổi tín hiệu sơ cấp thành tín hiệu đầu Thực hiện: Nhóm Page 10 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn vào thiết bị từ động điều chỉnh kích thước, phận đo lường, phận khuếch đại - khuyếch đại tín hiệu điều khiển Hình 4.5  Thiết bị từ động điều chỉnh kích thước có loại: Loại tác động tỷ lệ, tác động theo độ lệch điện áp (ΔU) hay dòng điện (ΔI) (hình 4.5b) Chính nên thiết bị từ động điều chỉnh kích thước loại khơng thể giữ cho điện áp cực máy phát U F số, ΔU = 0, tín hiệu điều chỉnh khơng có U F lại tụt xuống Thiết bị từ động điều chỉnh kích thước loại giữ sức điện động Ex đặt sau XFx, thường sức điện động độ E' đặt sau X'd số Thực hiện: Nhóm Page 11 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Loại thiết bị từ động điều chỉnh kích thướC tác động mạnh (hình 4.5c) loại đại, độ lệch điện áp dòng điện tác động theo đạo hàm bậc (bộ phận a, b) Vì có tác động mạnh giữ cho UF số, ΔU =0 đạo hàm dU/dt ≠ thiết bị từ động điều chỉnh kích thước tác động 2.1.2.2 Tác động thiết bị từ động điều chỉnh kích thước đến ổn định tĩnh: Ở nhấn mạnh thêm yêu cầu với thiết bị từ động điều chỉnh kích thước Yêu cầu thứ 1: tác động nhanh, tức độ tăng sức điện động Eq theo thời gian phải lớn, tốc độ tăng lại phụ thuộc vào tốc độ tăng điện áp đặt cuộn kích thích U k Trên hình 4.6 rõ ảnh hưởng độ tăng Eq đến đường đặc tính cơng suất, Eq tăng nhanh đường đặc tính công suất dốc Pmax lớn Độ tăng Uk đạt khoảng 200V/s, E q 2000 3000V/s Thực hiện: Nhóm Page 12 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê Yêu cầu thứ 2: Uk max hay Eq GVHD: ThS Bi ện Văn max phải cao, điện áp cuộn kích thích Eq khơng thể tăng vơ hạn tăng đến giá trị cực đại cho phép Eq max Uk max Khi Eq đạt Eq max đường đặc tính công suất không tăng mà trượt theo đường đặc tính cơng suất với E q max , Eq cao Pmax lớn Yêu cầu thứ 3: thiết bị từ động điều chỉnh kích thước phải nhạy khơng có vùng chết tức vùng có tín hiệu thiết bị từ động điều chỉnh kích thước khơng tác động, nhờ có độ nhậy cao máy phát điện làm việc vùng ổn định nhân tạo 2.1.2.3 Ảnh hưởng đến ổn định động: Ảnh hưởng thiết bị từ động điều chỉnh kích thước đến ổn định động khơng đáng kể q trình độ điện xảy nhanh (0,1 - 0,2s) q trình q độ điện từ lại xảy chậm (1s) Tuy trường hợp cắt mạch chậm phận cường hành kích thích thiết bị từ động điều chỉnh kích thước có tác dụng giảm diện tích gia tốc (hình 4.7) Thực hiện: Nhóm Page 13 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Nếu khơng có thiết bị từ động điều chỉnh kích thước tức E’= hs diện tích gia tốc F 1233'44' diện tích hãm tốc F 4'56, có thiết bị từ động điều chỉnh kích thước E' tăng lên đến E' max Fgt = F 12344' Fht = F 4'5786 Độ tăng diện tích hãm tốc phụ thuộc vào tốc độ tăng E' giá trị E'max ổn định động yêu cầu tăng nhanh E' E'max phải cao 2.1.3 Máy cắt điện: Sử dụng máy cắt điện cắt nhanh cố biện pháp để đảm bảo ổn định động HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1.3.1 Cắt nhanh cố: Thực hiện: Nhóm Page 14 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Hình 4.8 Nếu cắt ngắn mạch nhanh diện tích gia tốc nhỏ diện tích hãm tốc lớn, máy phát có khả ổn định cao đỡ bị dao động, công suất truyền tải P0 nâng cao Ngoài việc cắt nhanh ngắn mạch có tác dụng ngăn chặn biến hố ngắn mạch khơng đối xứng thành ngắn mạch pha Ta xét tác dụng tăng khả truyền tải hệ thống đồ thị hình 4.8 Nếu ngắn mạch với góc cat1 theo điều kiện cân điện tích hãm tốcvà gia tốc tải công suất tối đa P 01 lúc đó: Fgt1 = F1234 = Fht = F456’ Bây cắt sớm Tcat2 theo điều kiện tăng cơng suất tải lên P02 đó: Fgt2 = F1’2’3’4’ = Fht2 = F4’’5’56’ Sự phụ thuộc công suất tải P0 vào Tcat ứng với dạng ngắn mạch khác đồ thị 4.9 Qua ta thấy thời gian cắt ngắn mạch có tác dụng lớn đến cơng suất tải trường hợp mạch pha pha chạm đất Thực hiện: Nhóm Page 15 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Mặt khác mức độ nặng nhẹ ngắn mạch phụ thuộc vào sơ đồ nối dây hệ thống Ta xét sơ đồ A B (hình 4.10) Khi xảy ngắn mạch pha chạm đất, ta thấy: - Ngắn mạch với sơ đồ B trầm trọng sơ đồ A - Tình trạng vận hàng sau ngắn mạch sơ đồ B lại tốt Cho nên cắt nhanh ngắn mạch sơ đồ B tốt sơ đồ A, cắt chậm sơ đồ A tốt Trên hình 4.10 quan hệ P Pcat sơ đồ A B Thực hiện: Nhóm Page 16 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Cuối ta hay nói đến khả cắt nhanh máy cắt: thời gian cắt thân máy cắt từ có tín hiệu đến dập xong hồ quang 0,04 – 0,07s thời gian tác động bảo vệ rơle 0,01 – 0,03s thời gian cắt thiết bị bảo vệ cắt 0,05 – 0,1s 2.1.3.2 Tự động đóng lại đường dây tải điện: Phần lớn ngắn mạch xảy đường dây tạm thời, nên sau thời gian định đủ để khử Ion ta đóng lại đường dây làm việc bình thường Thời gian khử Ion: 110kV  0,1 - 0,13s; 220kV  0,12 - 0,33s Thường 80- 90% tự động đóng lại có kết Tự động đóng lại thường dùng cho đường dây cụt lộ đến phụ tải để đảm bảo cung cấp điện Nhưng dùng cho máy phát làm việc song song có tác dụng đảm bảo ổn định động với đường dây liên lạc lộ Tác dụng tự động đóng lại đường dây tải điện hình 4.11 Thực hiện: Nhóm Page 17 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Điều kiện để chọn thời gian tự động đóng lại đường dây tải điện là: - TTĐLvà tcat phải đủ nhỏ cho Fgt < Fht max - tTĐL > t khử Ion Điều quan trọng tự động đóng lại đường dây tải điện thực hệ thống cho phép đóng phi đồng Đối với đường dây lộ tự động đóng lại đường dây tải điện có hiệu so với đường dây lộ 2.1.4 Đường dây tải điện: Điện đường dây tải điện xa đóng vai trò quan trọng nâng cao ổn định hệ thống điện, làm giảm điện kháng tương đối đường dây tải điện so với phần tử lại Xdd = Xdd0.L.(Scs/U2dd) Thực hiện: Nhóm Page 18 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Rõ ràng Xdd tỷ lệ nghịch với bình phương điện áp đường dây tải điện Do Xdd giảm Pmax tăng lên Trên hình 4.12 biểu diễn quan hệ Pmax điện áp Udd đường dây tải điện dài 200km Đối với đường dây dài điện kháng tuyệt đối Xdd đường dây có tác dụng đáng kể đến độ dự trữ ổn định Để giảm Xdd người ta thực biện pháp: - Bù dọc cách đấu thêm Xc vào đường dây, Xdd = XL - XC giảm - Phân nhánh dây dẫn, làm tăng bán kính tương đương dây dẫn giảm điện kháng - Đặt trạm cắt trung gian để ngắn mạch cần cắt đoạn đường dây bị cố, cải thiện chế độ hệ thống sau cắt ngắn mạch (hình 4.13) Đối với đường dây siêu cao áp đặt máy bù động dọc đường dây máy bù tĩnh (SVC) để tăng khả tải hệ thống Thực hiện: Nhóm Page 19 ... nâng cao ổn định hệ thống điện, làm giảm điện kháng tương đối đường dây tải điện so với phần tử lại Xdd = Xdd0.L.(Scs/U2dd) Thực hiện: Nhóm Page 18 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định. .. tác dụng đảm bảo ổn định động với đường dây liên lạc lộ Tác dụng tự động đóng lại đường dây tải điện hình 4.11 Thực hiện: Nhóm Page 17 Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD:... hạn ổn định Trên hình 4.4 quan hệ Pmax cosφ máy phát điện Thực hiện: Nhóm Page Chương II: Các Biện Pháp Nâng Cao Tính Ổn Định Khuê GVHD: ThS Bi ện Văn Qua phân tích ta thấy cosφ máy phát điện cao