Thông tin tài liệu
LỜI NÓI ĐẦU Điện ảnh hưởng trực tiếp thúc đẩy phát triển đến tất ngành kinh tế đời sống sinh hoạt người dân Vì điện ln trước bước để đảm bảo chắn cho phát triển quốc gia Giáo trình lần mắt bạn đọc nên tránh khỏi sai sót, Nhóm biên soạn chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến bạn đọc, em sinh viên đồng nghiệp để giáo trình hồn thiện Hưng Yên, ngày 01 tháng 10 năm 2016 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU . 1 MỤC LỤC . 2 MỞ ĐẦU . 5 II. Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ 6 III. Các nguyên nhân của sự cố tan rã hệ thống điện 7 V. Cơ chế xảy ra sự tan rã hệ thống điện 18 Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 20 1.1. ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 20 1.1.1. Chế độ của Hệ thống điện 20 1.1.2. Định nghĩa ổn định HTĐ 22 1.1.3. Mục tiêu khảo sát ổn định 27 1.1.4. Phương pháp khảo sát ổn định 28 1.2. HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI VÀ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG TƯƠNG ĐỐI CỦA MÁY PHÁT 31 1.2.1. Hệ đơn vị tương đối 31 1.2.2. Phương trình chuyển động tương đối của máy phát đồng bộ . 32 1.3. TIÊU CHUẨN TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HTĐ 34 1.3.1. Tiêu chuẩn ổn định tĩnh 34 1.3.2. Tiêu chuẩn ổn định động 34 Chương 2ỔN ĐỊNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 36 2.1. ĐẶC TÍNH CƠNG SUẤT 36 2.1.1. Đặc tính cơng suất của HTĐ đơn giản khơng kể đến R, C, G của lưới điện 36 2.1.2.Đường đặc tính cơng suất của HTĐ đơng giản có kể đến R,C của lưới điện và phụ tải nhánh rẽ 42 2.1.3. Đặc tính cơng suất của HTĐgồm 2 nhà máy làm việc song song 45 2.2. ĐẶC TÍNH TĨNH CỦA PHỤ TẢI 47 2.2.1. Phụ tải của HTĐ 47 2.2.2.Đường đặc tính tĩnh của các phụ tải thành phần 48 2.2.3. Đường đặc tính tĩnh thực tế của phụ tải tổng hợp 51 2.3. ỔN ĐỊNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN 51 2.3.1. Hệ thống điện đơn giản . 51 2.3.2. Tiêu chuẩn ổn định của HTĐ đơn giản . 52 2 2.3.3. Độ dự trữ ổn định 55 2.3.4. Ảnh hưởng của điện kháng của HTĐ đến ổn định tĩnh 56 2.3.5. Ảnh hưởng của thiết bị tự động điều chỉnh kích thích (TĐK) đến ổn định tĩnh. . 57 2.3.6. Ví dụ 59 2.4. ỔN ĐỊNH TĨNH CỦA HTĐ GỒM 2 NMĐ LÀM VIỆC SONG SONG 64 2.4.1. Đặc tính cơng suất 64 2.4.2 Tiêu chuẩn ổn định khi thay phụ tải bằng 65 2.4.3. Tiêu chuẩn ổn định khi xét đến đặc tính tĩnh của phụ tải 67 2.4.4.Phương pháp tính tốn ổn định khi xét đến đặc tính tĩnh của phụ tải theo tiêu chuẩn đơn giản / > 70 Chương 3ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN . 73 3.1. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN 73 3.1.1. Các kích động lớn trong HTĐ 73 3.1.2. Điện kháng và sức điện động của MPĐ . 73 3.1.3. Sơ đồ thay thế của HTĐ khi ngắn mạch . 74 3.1.4. Chọn điểm ngắn mạch 75 3.1.5. Giản ước sơ đồ HTĐ 77 3.2. ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN . 78 3.2.1.Đặc tính cơng suất . 78 3.2.2.Quá trình quá độ trong MPĐ khi xảy ra ngắn mạch,tiêu chuẩn ổn định động 80 3.2.3. Tính tốn ổn định động . 82 3.3. ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA HTD GỒM 2 NMĐ LÀM VIỆC SONG SONG . 87 3.3.1. Các đường đặc tính cơng suất . 87 3.3.2. Quá trình quá độ và tiêu chuẩn ổn định 88 3.3.3. Tính góc cắt và thời gian cắt tcắt 90 Chương 4 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH 92 4.1. CẢI THIỆN ĐẶC TÍNH CỦA NHỮNG PHẦN TỬ CHÍNH TRONG HTĐ 92 4.1.1. Máy phát điện . 92 4.1.2. Thiết bị tự động điều chỉnh kích thích (TĐK) 93 4.1.3. Máy cắt điện 95 4.1.4. Đường dây tải điện 96 3 4.2. CÁC BIỆN PHÁP PHỤ 97 4.2.1. Nối đất các điểm trung tính của máy biến thế qua điện kháng hoặc điện trở tác dụng 97 4.2.2 Ghìm điện 98 4 MỞ ĐẦU I Phân loại dạng ổn định hệ thống điện Ồn định góc rotor: liên quan đến khả năng của các MPĐ đồng bộ trong một HTĐ liên kết vẫn cịn giữ được sự đồng bộ hóa sau khi trải qua các kích động có thể xảy ra trong HTĐ. Nó liên quan đến khả năng duy trì/phục hồi sự cân bằng giữa mơ men điện từ và mơ men cơ khi của mỗi máy phát điện đồng bộ trong HTĐ. Sự mất ổn định có thể xảy ra khi có sự tăng lên của góc rơ to của một số MPĐ dẫn đến sự mất đồng bộ hóa so với các MPĐ khác trong HTĐ. ơn định góc có thể được phân loại thành 2 loại: ổn định góc với nhiễu loạn nhỏ (small signal stability), và ổn định góc khi quá độ (transient stability): HỆ THỐNG ĐIỆN Ổn định góc rotor Ổn định nhiễu loạnnhỏ Ngắn hạn Ổn định tần số Ổn định độ Ổn định điện áp Nhiễu loạn nhỏ Ngắn hạn Dài hạn Ngắn hạn Kích động lớn Dài hạn Hình 1.1 Phân loại ổn định hệ thống điện Ồn định q độ (ổn định động) (transient stability) là khả năng của HTĐ vẫn cịn duy trì được sự đồng bộ hóa khi trải qua các kích động lớn, ví dụ như ngắn mạch trên đường truyền tải, mất nguồn hoặc mất tải Các phản ứng của hệ thống dẫn đến sự sai lệch lớn góc rotor máy phát điện và bị tác động bởi hệ số góc cơng suất với quan hệ phi tuyến. ơn định q độ phụ thuộc vào cả hai trạng thái hoạt động ban đầu của hệ thống và mức độ nghiêm trọng của nhiễu loạn. Sự bất ổn định thường là ở dạng khoảng cách góc khơng tuần hồn do mơ-men quay đồng bộ hóa khơng đủ, biểu hiện là sự mất ổn định dao động đầu tiên. Thơng thường, hệ thống sẽ có sự thay đổi sao cho vận hành ở trạng thái ổn định sau nhiễu loạn khác với trước khi nhiễu loạn. 5 Hình 1.2 Góc Rotor phản ứng với nhiễu loạn thống qua Hình vẽ minh họa phản ứng góc rotor với một nhiễu loạn thống qua. Trong trường hợp ổn định, (trường hợp 1), góc rotor đạt đến giá trị tối đa và daođộng với biên độ giảm dần cho đến khi nó đạt đến giá trị ổn định. Trong trường hợp 2, tăng dần cho đến khi góc rotor bị mất đồng bộ. Dạng này đề cập đến sự mất ổn định dao động đầu tiên. Trong trường hợp 3, góc rotor là ổn định ở hai chu kỳ đầu tiên, nhưng dao động và trở nên bất ổn định sau hai chu kỳ là kết quảcủacácbiênđộ daođộng ngày càng tăng như là trạng tháicuối cùng là tiệm cận II Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định q độ Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến ổn định q độ như: Sự nặng tải của HTĐ, hay cơng suất của MPĐ trong q trình sự cố Loại sự cố, vị trí sự cố, thời gian loại trừ sự cố Điện kháng của hệ thống truyền tải sau sự cố Điện kháng q độ của MPĐ,hằng số qn tính của MPĐ(Hcànglớn thì càng làm giảm khả năng tăng của góc rơto, giảm diện tích tăng tốc. Điện áp q độ của MPĐ, điện áp q độ này phụ thuộc vào hệ thống kích từ Nghiên cứu tính ổn định của q trình q độ cung cấp những thơng tin liên quan tới khả năng mất đồng bộ của HTĐ trong thời gian bị kích động. Đặc biệt vấn đề nghiên cứu này cung cấp những thay đổi về điện áp, dịng điện, cơng suất, tốc độ và mơmen của các máy trong HTĐ cũng như là sự thay đổi về điện áp của hệ thống và cơng suất trong khoảng thời gian ngay tức khắc theo sau sự kích động. Cơng cụ phân tích HTĐ xoay chiều được dùng cho việc nghiên cứu tính ổn định của q trình q độ có được từ đặc trưng vận hành của HTĐ trong suốt thời gian kích động, sự tính tốn từng bước, mơ tả sự vận hành của các máy được thực hiện. Đặc tính của HTĐ trong suốt thời gian q trình q độ có thể có được từ phương trình đặc trưng của mạng điện. Việc sử dụng các phương trình đặc trưng dưới hình thức tổng trở nút được dùng trong việc tính tốn ổn định của q trình q độ. Trong việc nghiên cứu tính ổn định của q trình q độ thì việc tính tốn trào lưu cơng suất được làm đầu tiên, để có được tình trạng của hệ thống trước khi bị kích 6 động . Vì thế sau khi tính tốn trào lưu cơng suất, ma trận tổng trở hay tổng dẫn của mạng điện phải được hiệu chỉnh để phản ánh sự thay đổi tính đặc trưng của mạng điện. Đường đặc tính vận hành của máy điện đồng bộ và máy điện cảm ứng được mơ tả bởi hệ phương trình vi phân. Số phương trình vi phân u cầu cho các máy điện cịn phụ thuộc vào chi tiết cần để mơ tả đặc trưng của máy một cách chính xác. Hai phương trình vi phân bậc nhất cần phải có đối với sự đặc trưng đơn giản nhất của máy điện đồng bộ. Sự phân tích tính ổn định của q trình q độ được thực hiện bởi sự kết hợp lời giải của các phương trình đại số mơ tả mạng điện, với cách giải bằng phương pháp số của các phương trình vi phân. Việc giải các phương trình mạng điện dùng để nhận dạng hệ thống bằng cách lấy điện áp, dịng điện cửa vào hệ thống trong q trình q độ. Phương pháp biến đổi Euler và Runge - Kuta được thực hiện để giải các phương trình vi phân trong việc nghiên cứu tính ổn định của q trình q độ. Việc nghiên cứu ổn định hệ thống theo hệ phương trình vi phân phi tuyến rất khó khăn, vì vậy để nghiên cứu về ổn định q độ sử dụng phương pháp tích phân số. Theo các thuật tốn khác nhau, thực hiện tích phân số hệ phương trình vi phân phi tuyến QTQĐ có thể xác định được đường cong biến thiên góc lệch ơ, trên cơ sở đó đánh giá được ổn định q độ III.Các ngun nhân cố tan rã hệ thống điện Sự cố tan rã HTĐ là một trong những sự cố tồi tệ nhất đối với bất cứ HTĐ nào bởi vì hậu quả của sự cố là rất lớn khi xem xét dưới góc độ kinh tế và an ninh năng lượng. Do đó vấn đề này đã được quan tâm và nghiên cứu từ nhiều thập kỷ qua. Một sự cố tan rã HTĐ thường là kết quả của nhiều ngun nhân khác nhau, và là một hiện tượng biến động phức tạp, nhiều các nhân tố tham gia đồng thời. Trong đó việc mất ổn định góc rotor máy phát điện là một trong những ngun nhân chính. Thơng thường, một sự cố tan rã HTĐ là một hiện tượng phức tạp, với nhiều ngun nhân khác nhau. Một HTĐ bị tan rã là kết quả của một q trình chia tách, mất đường dây, máy phát điện. liên tục cho đến khi bị phân chia hồn tồn thành các vùng, khu vực cách ly nhau. Một số các ngun nhân chính như sau: Ngun nhân đầu tiên có thể bắt đầu ngay từ khâu qui hoạch và thiết kế. Ví dụ như việc dự đốn sai nhu cầu phụ tải dẫn đến sự thiếu hụt năng lượng cung cấp cho phụ tải (sự cố tan rã HTĐ Hy Lạp năm 2004 là một ví dụ điển hình). Một vấn đề quan trọng khác trong giai đoạn này đó là việc tn theo các tiêu chuẩn an ninh khi thiết kế. Vì việc đảm bảo an ninh cho một HTĐ đối với tất cả các sự cố là khơng thể thực hiện được. Trường hợp hay gặp nhất là khi có một hư hỏng bất kỳ xảy ra trong HTĐ - hay cịn gọi là tiêu chuẩn N-1. Xác xuất xảy ra hai (N-2) hay nhiều thiết bị cùng hư hỏng 7 đồng thời là nhỏ hơn. Tuy nhiên để đảm bảo an ninh cho HTĐ, một số HTĐ cịn phải đảm bảo tiêu chuẩn N-2. Nhưng một số HTĐ, trong giai đoạn qui hoạch và thiết kế đã khơng đảm bảo tiêu chuẩn N-1 (hoặc N-2) đã dẫn đến một số sự cố tan rã HTĐ gần đây (ví dụ như sự cố tan rã HTĐ tại Thụy Điển - Đan Mạch 2003 là một ví dụ). Việc thiết kế và cài đặt các thơng số bảo vệ sai cũng là một trong những ngun nhân của các sự cố tan rã HTĐ. (Ví dụ như việc cài đặt các thơng số bảo vệ khác nhau của hai đầu đường dây liên lạc (nằm ở hai nước khác nhau) trong HTĐ châu Âu UCTE dẫn đến sự cố ở các nước châu Âu năm 2006. Hoặc việc cài đặt thơng số sai của hệ thống xa thải phụ tải theo tần số là ngun nhân chính của sự cố tại Italy năm 2003). Việc thay đổi cấu trúc hệ thống, và quan điểm vận hành theo thị trường điện cũng cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng khi qui hoạch và thiết kế. Rất nhiều ngun nhân nguy hiểm dẫn đến sự cố tan rã HTĐ xuất phát từ q trình vận hành HTĐ. Trong mơi trường thị trường điện, có nhiều các HTĐ con (sub- systems) cùng vận hành và điều khiển hệ thống truyền tải xương sống (interconnected transmission system the so-called TSOs). Sự có mặt với tỉ lệ khá lớn của HTĐ phân tán cũng làm cho HTĐ ngày càng trở lên phức tạp khi xem xét trên quan điểm vận hành và quản lý. Chính vì vậy mà những người vận hành HTĐ có thể khơng hiểu hết về HTĐ mình đang quản lý - vận hành, đặc biệt là khi có nhiều hợp đồng mua bán điện, dịng chảy cơng suất - năng lượng liên tục thay đổi, và các sự cố ngẫu nhiên phức tạp có thể xảy ra trong một HTĐ lớn. Kết quả là thiếu sự phối hợp và hành động chính xác trong việc phịng ngừa, ngăn chặn sự cố giữa các trung tâm điều độ HTĐ. (Ví dụ như sự cố ở lưới điện Thụy Sỹ - Italy năm 2003, hay lưới điện châu Âu năm 2006). Trong q trình bảo dưỡng thiết bị cũng có những nguy cơ tiêm ẩn, đặc biệt là các cơng việc bảo dưỡng bất thường, sự hư hỏng của các thiết bị điện q cũ, thiếu những cơng việc bảo dưỡng định kỳ (thậm chí là việc cắt tỉa cây trên hành lang tuyến). Việc thiếu sự đào tạo thường xun, cập nhật cho những người vận hành HTĐ và phối hợp đào tạo liên trung tâm điều độ cũng có thể gây ra các sự cố tan rã HTĐ (ví dụ như sự cố ở London - Anh năm 2003, Moscow - Nga năm 2005, và sự cố mất điện ở các nước châu Âu năm 2006). Ngồi ra cịn nhiều ngun nhân khách quan khác, như sự hư hỏng bất thường của thiết bị bảo vệ, hệ thống quản lý năng lượng (Energy System management - ESM), hệ thống đánh giá trạng thái (state estimator-SE) và hệ thống đánh giá sự cố ngẫu nhiên thời gian thực (real time contingency analysis-RTCA) đã làm cho các kỹ sư vận hành khơng thể giám sát và đánh giá tình trạng làm việc cũng như việc đưa ra các biện pháp kịp thời (Ví dụ như sự tan rã HTĐ ở bắc Mỹ - Canada năm 2003). Những điều kiện thời tiết bất thường (q nóng, q lạnh), hay hiện tượng thiên nhiên cũng là một trong những ngun nhân dẫn đến việc tăng lên bất thường của phụ tải hay hư hỏng 8 thiết bị được xem là những điều kiện bất lợi ban đầu cho HTĐ, là nguyên nhân bắt nguồn các sự cố. IV Một số cố sụp đổ hệ thống điện điển hình Sự cố tan rã HTĐ ngày 19/12/1978 tại Pháp. Lúc đó HTĐ Pháp đang nhập khẩu điện năng từ các nước bên cạnh. Phụ tải tăng lên từ khoảng 7 giờ đến 8 giờ là 4600MW. So với ngày hơm trước thì nhu cầu phụ tải tăng lên là 1600MW. Điều này làm cho điện áp giảm xuống trong khoảng từ 8 giờ 5 phút đến 8 giờ 10 phút, các nhân viên vận hành đã khóa bộ tự động điều áp dưới tải của các MBA trên lưới cao áp (EHV/HV). Trong khoảng từ 8 giờ 20 phút, thì điện áp của các nút trên lưới truyền tải (400kV) đã giảm xuống trong khoảng từ 342kV đến 374kV. Trong khi đó một số đường dây đã bị cắt ra do bảo vệ q dịng, càng làm điện áp bị giảm thấp thêm nữa, và xảy ra sụp đổ điện áp sau đó. Trong q trình khơi phục lại HTĐ đã xảy ra một sự cố sụp đổ điện áp khác. Hậu quả của sự cố là 29GW tải đã bị cắt, với tổng năng lượng khơng truyền tải phân phối được là 100GWh. Hậu quả về tiền được dự tính trong khoảng 200 - 300 triệu đơla. Ngun nhân chính là sự mất ổn định và sụp đổ điện áp trong khoảng thời gian 26 phút. Sự cố tan rã HTĐ ngày 04/08/1982 tại Bỉ: Bắt đầu bằng việc dừng một tổ máy có cơng suất 700 MW trong q trình thí nghiệm nghiệm thu sau bảo dưỡng. Sau khoảng 45 phút, bộ phận giới hạn kích từ của hai tổ máy khác đã tác động để giảm lượng công suất phản kháng phát ra. Ba đến bốn phút sau sự cố đầu tiên, ba tổ máy khác đã bị cắt ra do bảo vệ “Giới hạn công suất phản kháng” của máy phát điện. Vào lúc 3 phút 20 giây, điện áp trên một số nút của một số nhà máy điện đã giảm xuống 0.82 pu (đơn vị tương đối). Vào lúc 4 phút 30 giây, hai máy phát khác bị cắt ra bởi rơle tổng trở, dẫn đến sự sụp đổ điện áp do mất ổn định điện áp trong khoảng trung và dài hạn. Sự cố tan rã HTĐ ngày 27/12/1983 tại Thụy Điển: Việc hư hỏng một bộ dao cách ly và sự cố ở một trạm biến áp ở phía tây của Stockholm dẫn đến việc ngắt tồn bộ trạm biến áp và 2 đường dây 400kV. Khoảng 8 giây sau, một đường dây 220kV bị cắt ra bởi bảo vệ q dịng. Điện áp của HTĐ bị giảm thấp làm cho các máy biến áp với bộ điều áp dưới tải tác động, càng làm cho điện áp trên hệ thống các đường dây truyền tải giảm thấp, và dịng điện tăng cao trong các đường dây từ phía Bắc đến phía Nam. Khoảng 55 giây sau sự cố ở trong trạm biến áp, một đường dây 400kV bị cắt ra làm cho HTĐ của Thụy Điển bị tách thành hai phần, Bắc và Nam. Các hiện tượng sụp đổ tần số và điện áp xảy ra trong HTĐ. Hệ thống sa thải phụ tải đã khơng có hiệu quả trong việc cứu vãn HTĐ khỏi sự sụp đổ. Các tổ máy hạt nhân trong khu vực HTĐ chia rẽ đã bị cắt ra bởi bảo vệ q dịng và trở kháng thấp dẫn đến sự cố tan rã hồn tồn HTĐ. Tổng lượng tải bị cắt ra vào khoảng 11400MW. Ngun nhân chính của sự cố 9 tan rã HTĐ là do sụp đổ tần số và điện áp trong khoảng thời gian dài sau khi trải qua một sự cố nghiêm trọng. Sự cố tan rã HTĐ tại Florida - Mỹ ngày 17 tháng 5 năm 1985: Một sự cố phóng điện dẫn đến việc cắt ba đường dây 500kV đang mang tải nhẹ dẫn đến sụp đổ điện áp và tan rã hồn tồn HTĐ trong vòng vài giây. Lượng tải bị mất khoảng 4292MW. Nguyên nhân của sự cố tan rã HTĐ là quá trình sụp đổ điện áp trong khoảng thời gian q độ. Sự cố tan rã HTĐ Tokyo - Nhật Bản ngày 23 tháng 7 năm 1987: Tồn bộ thủ đơ Tokyo có thời tiết rất nóng, dẫn đến lượng tải tiêu thụ do điều hịa nhiệt độ tăng cao. Sau thời gian buổi trưa, lượng tải tăng lên khoảng 1% /1 phút (tương đương với 400 MW/1 phút). Mặc dù, các tụ bù đã được đóng hết, nhưng điện áp của HTĐ vẫn bắt đầu giảm thấp trên hệ thống truyền tải 500kV. Sau khoảng 20 phút, thì điện áp bắt đầu giảm xuống cịn khoảng 0,75 p.u và kết quả là các hệ thống bảo vệ rơle tác động ngắt một số phần của hệ thống truyền tải và xa thải 8000MW. Ngun nhân chính là q trình sụp đổ điện áp trong khoảng thời gian dài hạn. Các đặc tính phụ tải phụ thuộc điện áp của các thiết bị điều hịa là ngun nhân chính dẫn sự suy giảm điện áp. Sự cố tan rã HTĐ ngày 12/01/1987 tại miền Tây nước Pháp: trong khoảng 50 phút, bốn tổ máy của nhà máy nhiệt điện Cordemais bị cắt ra, dẫn đến điện áp trong HTĐ giảm thấp kéo theo 9 tổ máy nhiệt điện khác cũng bị cắt ra trong vịng 7 phút sau đó, trong đó có 8 tổ máy do bảo vệ q kích thích tác động. Tuy nhiên thì điện áp vẫn được giữ ổn định ở giá trị rất thấp (trong khoảng từ 0.5 pu đến8 pu). Trong khoảng thời gian 6 phút, điện áp giảm thấp đã phải cắt một lượng tải là 1500 MW để cứu vãn sự sụp đổ hồn tồn HTĐ. Ngun nhân chính là do sụp đổ điện áp trong khoảng thời gian dài hạn. Hình vẽ II-1: Sụp đổ điện áptrong HTĐ Pháp ngày 12/1/1987 mơ tả sự biến thiên của điện áp trong q trình sụp đổ đối với HTĐ Pháp. 10 Gia số góc tương đối ở phân đoạn n sẽ là: 12( n ) 12( n 1) 12( n 1) t 12(2) 12( n 1) 12( n ) Nếu đã biết góc cắt thì chỉ tính theo đặc tính cơng suất khi ngắn mạch P1Ii và P2II tính cho đến khi góc tính lớn hơn góc cắt thì dừng và vẽ đồ thị quan hệ 12 (t ) , trên đó ứng với cat tac có tcắt. Nếu khơng biết góc cắt, ví dụ tính bằng máy tính, chỉ tính hàm 12 (t ) thì khi tính đến phân đoạn trong đó xảy ra cắt ngắn mạch thì 12 phải lấy giá trị trung bình: 12tb 12 '12 12 ứng với đặc tính cơng suất ngắn mạch (P1II, P2II). '12 ứng với đặc tính cơng suất sau khi ngắn mạch (P1II, P2II). tcắt được chọn dần đúng cho đến khi đồ thị 12 (t ) tiến tới 120 khi t tiến tới ====================================== 91 Chương CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH Việc đảm bảo cho hệ thống điệnđược ổn định trong mọi điều kiện có tầm quan trọng đặc biệt nhằm đảm bảo việc cung cấp điện năng liên tục cho các hộ tiêu thụ. Trong thực tế nhiều khi bản thân HTĐ với các thiết bị cơ bản khơng đủ để đảm bảo ổn định, khơng đủ dự trữ ổn định cần thiết, người ta phải dùng các biện pháp nhằm tăng cường ổn định của HTĐ. Các biện pháp nâng cao ổn định có thể chia làm hai loại: Cải thiện các phần tử chính của HTĐ. Thêm vào hệ thống các phần tử phụ nhằm nâng cao khả năng ổn định của hệ thống. 4.1 CẢI THIỆN ĐẶC TÍNH CỦA NHỮNG PHẦN TỬ CHÍNH TRONG HTĐ 4.1.1 Máy phát điện a Cải tạo tham số MPĐ Ở chương 2, mục 2.2 đã nói về ảnh hưởng của điện kháng của MPĐ Xd, đến ổn định của HTĐ. Ta thấy rằng trong trường hợp khơng có TĐK, nếu giảm Xd thì sẽ tăng được dự trữ ổn định tĩnh. Đối với ổn định động thì việc giảm Xd sẽ có tác dụng tốt (hình 4.1). Ngồi ra việc tăng hằng số qn tính Tj sẽ có lợi đối với ổn định động ở chỗ nó cho tcắtkéo dài hơn hoặc với tcắtkhơng đổi thì cơng suất truyền tải sẽ cao hơn (hình 4.2) Hình 4.1 Hình 4.2 Tuy nhiên nếu muốn tăng Tj, giảm X’d thì giá MPĐ tăng lên nhiều, do đó chỉ có thể làm các máy phát thủy điện có thơng số theo u cầu, cịn các máy phát nhiệt điện thì sản xuất hàng loạt với các thơng số giống nhau. Cần chú ý rằng, ở các máy phát điện, nếu sử dụng TĐK loại mạnh thì hiệu quả của việc cải thiện các thơng số của chúng sẽ giảm đi nhiều. b Hệ số cosφ máy phát điện Hệ số cosφ của máy phát điện có ảnh hưởng nhiều đến đặc tính cơng suất của nó. Ta hãy xét đồ thị vector sau đây: Nếu giả thiết CSTD phát ra là khơng đổi thì: P UI cos =hs(U=hs) 92 Do đó = = và đoạn thẳng = cũng khơng đổi. Vì thế nếu ta chỉ thay đổi CSPK thì đầu mút vector dịng điện sẽ trượt trên trục BB’ và vector E sẽ trượt lên trục AA’ để giữ cho Ia và IaXht là hằng số. Ví dụ nếu tăng cosφ bằng cách giảm I1 xuống I2 thì sức điện động E1sẽ giảm xuống E2.Như vậy đường đặc tính cơng suất E2 sẽ giảm thấp hơn E1 và độ dự trữ ổn định sẽ giảm đi. Khi cosφ =1 thì sức điện động sẽ là E3,nếu cosφ đổi dấu thì E sẽ giảm tiếp và đến khiφ=900thì vector B trùng với trục OA, đạt giá trị nhỏ nhất, ứng với giới hạn ổn định. Trên hình 4.4 là quan hệ Pmax và cosφ MPĐ. Qua phân tích trên ta thấy rằng nếu cosφ của MPĐcàng cao thì càng khơng lợi về ổn định.Nhưng sản suất máy phát với cosφ thấp thì cùng một giá trị của CSTD P cơng suất biểu kiến sẽ lớn vì S=P/cosφ làm cho máy phát đắt tiền,trong thực tế người ta chọn giá trị thích hợp củacosφ Trong khi vận hành,nếu cosφ của máy phát cao q thì để đảm bảo ổn định cần phải có biện pháp giảm nó xuống, ví dụ như đấu thêm dẫn kháng vào cực MPĐ để tăng lượng CSPK của máy phát, hạ thấp cosφ. Hình 4.3 Hình 4.4 93 4.1.2 Thiết bị tự động điều chỉnh kích thích (TĐK) a.Ngun lý cấu tạo Trên hình 4.5 là sơ đồ ngun lý của TĐK TĐK có bộ phận điều chỉnh 1 và 2. Bộ phận 2 làm nhiệm vụ điều chỉnh lúc bình thường nhằm giữu cho sức điện động E nào đố là hằng số. Bộ phận 2 là bộ phận là bộ phận cường hành kích thích, tác động lúc sự cố, có tác dụng giữu cho điện áp trên cực MPĐ khơng TĐK có 3 phần tử chủ yếu (Hình 4.5b,c) 1 là phần tử biến đổi – biến đổi tín hiệu sơ cấp thành tín hiệu đầu vào của TĐK, 2 là bộ phận đo lường, 3 là bộ phận khuếch đại-khuếch đại tín hiệu điều khiển. Hình 4.5 TĐK có 2 loại: 1. Loại tác động tỷ lệ, tác động theo độ lệch của điện áp ( U) hay dịng diện ( ) (hình 4.5b). Chính vì vậy nên TĐK loại này khơng thể giữ cho điện áp trên các cực máy phát UF là hằng số, vì khi đó = 0, tín hiệu điều chỉnh khơng có và UF lại tụt xuống. TĐK loại này chỉ giữ được sức điện động Ex đặt sau XFx thường là sức điện động q độ E’ đặt sau X’d là hằng số 2. Loại TĐK tác động mạnh (hình 4.5c) là loại hiện đại, ngồi độ lệch điện áp và dịng điện nó cịn tác động theo đạo hàm bậc 1 và 2 (bộ phận a,b). Vì thế nó có tác động mạnh và có thể giữ cho UF là hằng số, khi nên TĐK vẫn tác động = 0 thì đạo hàm của dU/dt≠0 cho b.Tác động TDK đến ổn định tĩnh Đã được trình bày rõ ở chương trình 2 mục 2. Ở đây chỉ nhấn mạnh thêm các yêu cầu với TĐK 94 Yêu cầu thứ 1: là tác động nhanh, tức là độ tăng của sức điện động Eq theo thời gian phải lớn, tốc độ tăng này lại hụ tuộc vào tốc độ tăng của điện áp đặt trên cuộn kích thích Uk. Trên hình 4.6 chỉ rõ ảnh hưởng của độ tăng của Eq đến đường đặc tính cơng suất, Eq tăng càng nhanh thì đường đặc tính cơng suất càng dốc và Pmax càng lớn. Độ tăng của Uk hiện nay đạt khoảng 200V/s, cịn Eq là 2000-3000V/s. u cầu thứ 2: là Uk max hay Eqmax phải cao, vì điện áp của cuoobj kích thích cũng như Eq khơng thể tăng vơ hạn nó chỉ có thể tăng đến giá trị cựa đại cho phép Eqmax và Ukmax.Khi Eq đã đạt Eqmax thì đường đặc tính cơng suất thơi khơng tăng nữa mà sẽ trượt theo đường đặc tính cơng suất với Eqmax, cho nên Eq càng cao thì Pmax sẽ càng lớn, u cầu thứ 3: là TĐK hải rất nhạy khơng có vùng chết tức là vùng tuy đã có tín hiệu nhưng TĐK vẫn khơng tác động, nhờ có độ nhạy rất cao MPĐ có thể làm việc được ở vùng ổn định nhân tạo. c.Ảnh hưởng đến ổn định dịng Ảnh hưởng của TĐK đến ổn định động khơng đáng kể bởi vì qua trình q độ cơ điện xảy ra rất nhanh(0.1-0.2s)cịn qua trình q độ điện từ lại xảy ra chậm (1 giây)tuy vậy trong trường hợp cắt mạch chậm thì bộ phận cường hành kích thích của TĐK cũng có tác dụng và giảm diện tich gia tốc (hình 4.7) Nếu khơng có TĐK tức là E’ hs thì diện tích gia tốc là F1233’44’ và diện tích hãm tốc là F4’56, khi có TĐK thì E’ sẽ tăng lên đến E’max khi đó Fgt =F12344’ và Fht=F4’5786.Độ tăng của diện tích hãm tốc càng phụ thuộc vào tốc độ tăng của E’ và giá trị E’max cho nên đối với ổn định động u cầu cũng là tăng nhanh E’ và E’max hải cao. 4.1.3 Máy cắt điện Sử dụng máy căt điện cắt nhanh sự cố là biện pháp cơ bản để đảm bảo ổnđịnh động của HTĐ a Cắt nhanh cố Như khảo sát ở chương 3, nếu cắt ngắn mạch càng nhanh thì diện tích gia tốc càng nhỏ và diện tích hãm tốc càng lớn, máy hát có khả năng ổn định cao và đỡ bị dao động,cơng suất truyền tải P0 được nâng cao.Ngồi ra việc cắt nhanh ngắn mạch cịn có tác dụng ngăn chặn sựbiến hóa của ngắn mackh khơng đối xứng thành ngắn mạch 3 pha. Ta hãy xét tác dujg khả năng truyền tải của hệ thống đồ thị 4.8. Nếu ngắn mạch với góc cat1 thì theo điều kiện câ bằng điện tích hãm tốc và gia tốc có thể tải được cơng suất tối đa là P01 lúc đó: Fgtl = F1234 = Fht =F456’ Bây giờ nếu cắt sớm hơn ở tcat2 thì theo điều kiện có thể tăng cơng suất tải lên P02 khi đó Fgt2=F1’2’3’4’ =Fht2 =F4’’5’6’Sự phụ thuộc của cơng suất tải P0 vào Tcatứng với các dạng mạch khác nhau cho trên đồ thị hình 4.9.Qua đó ta thấy rằng thời gian cắt 95 ngắn mạch có tác dụng rất lớn đếb cơng suất tải trong các trường hợp ngắn mạch và 2 pha chạm đất Mặt khác mức độ nặng nhẹ của ngắn mạch cịn phụ thuộc vào sơ đồ nối dây của hệ thống.a hãy xét 2 sơ đồ A và B (hình 4.10) Khi xảy ra ngắn mạch 2 pha chạm đất, ta thấy: -Ngắn mạch với sơ đồ B trầm trọng hơn sơ đồ A. - Tình trạng vận hành sau ngắn mạch sơ đồ B lại tốt hơn.Cho nên nếu cắt nhanh ngắn mạch thì sơ đồ B tốt hơn sơ đồ A, cịn nếu cắt chậm thì sơ đồ A tốt hơn.Trên hình 4.10 là quan hệ giữa P0 và Pcatcủa 2 sơ đồ A và B. Cuối cùng ta hãy nói đến khả năng cắt nhanh của máy cắt: thời gian của máy cắtcủa bản thân máy cắt: thời gian cắt của thân máy từ khi có tín hiệu và đến khi dập xong hồ quang,0,04-0,07s cịn thời gian tác động của bảo vệrơ le là 0,01-0,03 cho nên thời gian cắt của cả thiết bị bảo vệ và cắt là 0,05-0,1s b.Tự đóng lại đường dây tải điện TĐL Phần lớn các ngắn mạch xảy ra trên đường dây là tạm thời, nên sau 1 thời gian nhất dịnhđủ để khử Ion nếu ta đóng lại đường dây thì nó có thể làm việc bình thường. Thời gian khử Ion: 110 kV Thường 80-90% TĐL có kết quả. TĐL thường dùng cho các đường dây cụt một lộ đến các phụ tải để đảm bảo cung cấp điện.Nhưng cũng được dùng cho các máy phát làm việc song song và có tác dụng đảm bảo ổn định động nhất là các đường dây liên lạc 1 lộ Tác dụng của TĐL trên hình 4.11 Điều kiện để chọn thời gian TĐL là: -tTDL và tcat phải đủ nhỏ sao cho Fgtt khử Ion Điều hết sức quan trọng là TĐL chỉ có thể thực hiện được nếu hệ thống cho phép đóng phi đường bộ. Đối với đường dây 2 lộ TĐL cóhiệu quả kém hơn so với đường dây 1 lộ. 4.1.4 Đường dây tải điện Điện thế của đường dây tải điện đi xa đóng vai trị quan trọng nâng cao ổn định của HTĐ, nó làm giảm điện kháng tương đối của đường dây tải điện so với các phần tử cịn lại vì:Xdd = Xddo.L. Rõ ràng là tỉ lệ Xddtỉ lệ nghịch với bình phương điện áp của đường dây tải điện.Do Xddgiảm cho nên Pmax sẽ tăng lên.Trên hình 4.12 biểu diễn qun hệ giữa Pmaxvà điện áp Udd của đường dây có tác dụng đáng kể đến dự trữ ổn định.Để giảm Xdd người ta có thể thực hiện các biện pháp: -Bù dọc cách đấu thêm Xcvào đường dây, do đó Xdd= Xl-Xcsẽ giảm đi. 96 -Phân nhánh dây dẫn,làm tăng bán kính tương đương của dây dẫn do đó giảm điện kháng -Đặt các trạm trung gian để khi ngắn mạch chỉ cần cắt 1 đoạn đường dây bị sự cố,như vây cải thiện chế độ của hệ thống sau khi ngắn mạch (hình 4.13) Đối với đường dây siêu cao áp có thểdặt các máy bù động bộ ở dọc đường dây hoặc các máy bù tĩnh (SVC) để tăng khả năng tải hệ thống. - Bù dọc cách đấu thêm Xcvào đường dây, do đó Xdd= XL – XCsẽ giảm đi. - Phân nhánh dây dẫn,làm tăng bán kính tương đương của dây dẫn do đó giảm điện kháng. - Đặt các trạm trung gian để khi ngắn mạch chỉ cần cắt 1 đoạn đường dây bị sự cố,như vây cải thiện chế đố của hệ thống sau khi ngắn mạch (hình 4.13) Đối với đường dây siêu cao áp có thểđặt các máy bù động bộ ở dọc đường dây hoặc các máy bù tĩnh (SVC) để tăng khả năng tải hệ thống. Hình 4.2 CÁC BIỆN PHÁP PHỤ 4.2.1 Nối đất điểm trung tính máy biến qua điện kháng điện trở tác dụng Việc nối đất một số điểm trung tính của MBA qua điện kháng hoặc điện trở trong HTĐ trung tính nối dất trực tiếp sẽ làm cho tổng trở thứ tự khơng của hệ thống Z khi xảy ra ngắn mạch khơng đối xứng tăng lên.Việc làm tăng Z sẽ làm cho tổng trở ngắn mạch Z tăng lên và tổng trơ tương hỗ Z12 giảm đi vì: Z12 Z1 Z Mà: PII m ax Z1 Z Z EU cho nên PII m ax sẽ tăng lên Z12 Trong trường hợp dùng điện trở tác dụng sẽ lớn hơn bởi vì điện trở tiêu thụ CSTD làm cho đặc tính cơngsuất khi ngắn mạch đỡ giảm.Đối với ngắn mạch xứng các biện pháp trên khơng có tác dụng. 97 Hình 4.7 Hình4.14 Một biện pháp khác để tăng Z là giảm số điểm trung tính nối đất, tức là chỉ nối đất trung tính một số MBA trong HTĐ. Tuy nhiên nếu Z q nhỏ sẽ làm cho dịng ngắn mạchmột pha lớn q có hại cho HTĐ,cho nên một số điểmnối đất trung tính MBA cần được lựa chọn một cách hợp lý. 4.2.2 Ghìm điện Trong HTĐ có thể xảy ra trương hợp tcat rất nhỏ, để bảo vệ rơ le và máy cắt khơng đủ khả năng thực hiện hoặc là thực hiện nhưng độ dự trữ ổn định động khơng đảm bảo,khi đó ghìm điện được áp dụng để nâng cao ổn định động. Để nâng cao ổn định động với ngắn mạch 3 pha người ta đấu thêm các điện trở 3 pha vào mạch MPĐ (hình 4.14) gọi là ghìm điện (dynamic brake).Các điện trở này sẽ tác động khi xảy ra ngắn mạch 3 pha như là các phụ tải tiêu thụ CSTD làm cho đường đặc tính cơng suất đỡ giảm, và do đó máy phát đỡ tăng tốc hơn,rotorbị các điện trở ghìm lại. Ở sơ đồ a) máy cắt C ở vị trí đóng,nó mở khingắn mạch, ở sơ đồ b) thì ngược lại máy cắt C sẽ đóng vào khi ngắn mạch. Tác dụng của ghìm điện được thấy rõ trên hình 4.15: sơ đồ a, là q trình khơng có ghìm điện tác dụng. Ta thấy khi ghìm điện là việc điện tích tăng tốc giảm đi rất nhiều. 98 MÁY ĐIỆNĐỒNG BỘ ĐỊNH NGHĨA VÀ CƠNG DỤNG Định nghĩa Những Máy điện xoay chiều có tốc độ quay rơto n bằng đúng tốc độ quay của từ trường stato n1 gọi là Máy điện đồng bộ Ở chế độ xác lập, Máy điện đồng bộ có tốc độ quay rơto ln khơng đổi khi tải thay đổi. Cơng dụng Chế độ Máy phát Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của lưới điện quốc gia, trong đó động cơ sơ cấp là các tua bin hơi, tuabin khí hoặc tuabin nước. ( hình9.1.2 ) Hình 9.1.2 Ở các lưới điện cơng suất nhỏ, Máy phát điện đồng bộ được kéo bởi các động cơ điêzen hoặc xăng, có thể làM việc đơn lẻ hoặc hai ba Máy làM việc song song Chế độ động cơ Động cơ đồng bộ cơng suất lớn được sử dụng trong cơng nghiệp luyện kiM, khai thác Mỏ, thiết bị lạnh, truyền động các Máy bơM, nén khí, quạt gió .v.v. Động cơ đồng bộ cơng suất nhỏ được sử dụng trong các thiết bị như đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, Máy bù đồng bộ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Cấu tạo Máy điện đồng bộ gồM hai bộ phận chính là stato và rơto . Stato là phần tĩnh (cịn gọi là phần ứng ), rơto là phần quay (cịn gọi là phần cảM ). PHẦN TĨNH ( STATOR) Stato của Máy điện đồng bộ giống như stato của Máy điện khơng đồng bộ Lõi thép Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướngtrục. lõi thép được ép vào trong vỏ Máy 99 Dây quấn Dây quấn stato làM bằng dây dẫn điện được bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép PHẦN QUAY (RƠTO) Rơ to Máy điện đồng bộ bao gồM lõi thép, cực từ và dây quấn kích từ. Dây quấn kích từ được cấp bởi nguồn điện Một chiều để tạo ra từ trường cho Máy. (hình 9.2.2.a) Hình 9.2.2.a Hai đầu của dây quấn kích từ nối với hai vịng trượt đặt ở đầu trục, thơng qua hai chổi than để nối với nguồn 1 chiều. Có hai loại: rơto cực từ ẩn và rơto cực lồi Rơto cực lồi Dùng ở Máy có tốc độ thấp, có nhiều đơi cực. Rơto cực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ Rơto cực ẩn Thường dùng ở Máy có tốc độ cao 3000v/ph có Một đơi cực. Rơto cực ẩn dây quấn kích từ được đặt ẩn trong các rãnh. NGUN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Dịng điện kích từ (dịng điện khơng đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rơto fio Khi quay rơto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rơto sẽ cắt dây quấn phần ứng stato và cảM ứng sức điện động xoay chiều hình sin có trị số hiệu dụng: E0=4,44fiW1kdqfio . Nếu rơto có p đơi cực, tần số fi của sức điện động: fi = pn/60 100 Dây quấn ba pha stato có đặtlệch nhau trong khơng gian Một góc 1200 điện, cho nên sức điện động các pha lệch nhau góc pha 1200 Trong dây quấn stato xuất hiện Một nguồn điện ba pha đối xứng Khi dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn có dịng điện ba pha: iA = IMax sinWt iB = IMaxsin(Wt – 1200) iC = IMaxsin(Wt – 2400) Dịng điện ba pha được tạo ra giống như ở Máy điện khơng đồng bộ sẽ tạo nên từ trường quay, với tốc độ là n1 = 60fi/p (n = 60fi/p =n1), đúng bằng tốc độ quay n của rơto. Do đó Máy điện này gọi là Máy điện đồng bộ . PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Khi Máy phát điện làM việc, từ thơng của cực từ rơto fi0 cắt dây quấn stato cảM ứng ra sức điện động E0 chậM pha so với nó Một góc 900. Dây quấn stato nối với tải sẽ tạo nên dịng điện I cung cấp cho tải, dịng điện I tạo nên từ trường quay phần ứng (stato). Tác dụng của từ trường phần ứng (stato) lên từ trường cực từ (rơto) gọi là phản ứng phần ứng. Tải thuần trở Từ thơng phần ứng fiư (stato) theo hướng ngang trục, làM lệch hướng từ trường cực từ (rơto) fi0 ta gọi là phản ứng phần ứng ngang trục (hình9.4.a) Hình 9.4.a Tải thuần cảM Từ thơng phần ứng fiư ngược chiều fi0 gọi là phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làM giảM từ trường tổng (hình 9.4.b) 101 Hình 9.4.b Tải thuần dung Từ thơng phần ứng fiư cùng chiều fi0, gọi là phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ có tác dụng làM tăng từ trường tổng. Hình 9.4.c Tải bất kỳ Phân tích từ trường phần ứng thành hai thành phần: Thành phần ngang trục làM lệch hướng từ trường tổng Thành phần dọc trục khử từ hoặc trợ từ tùy theo tính chất của tải (hình 9.4.d) 102 Hình 9.4.d Phản ứng phần ứng của Máy phát đi a Máy phát điện đồng bộ vừa phụ thuộc vào dịng điện tải I (đ i I (độ lớn bé) vừa phụ thuộc vào tính chất của tải ( thu i ( thuần trở, thuần cảM và thuần dung). PHƯƠNG TRÌNH CÂN B TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN ÁP VÀ CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH C C TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰ ẰNG ĐIỆN ÁP CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG B NG BỘ Phương trình điện áp của Máy phát đi a Máy phát điện đồng bộ cực ẩn Xđb =Xd=Xq gọi là điện kháng đ n kháng đồng bộ. Phương trình cân bằng điện áp: n áp: CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH C C TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Đặc tính khơng tải U0 = E0 = fi(Ikt) khi Itải =0, n =const ( fi=const) =0, n =const ( fi=const) Ta có: Eo= 4,44fi.W1.kdq.fio = K.fio Ta có: Eo= 4,44fi.W1.kdq.fio = K.fio Đặc tính khơng tải là đường fi0 =fi(I kt), gọi là đường cong từ hóa vật liệu sắt từ Đặc tính ngồi của Máy phát đi Máy phát điện đồng bộ Mối quan hệ giữa điện áp U trên c n áp U trên cực Máy phát và dịng điện tải I khi tính chất tải cosP i cosPt khơng đổi, tần số fi và dịng điện kích từ Iktkhơng đổi khơng đ U = fi(I) khi Ikt =const, n= const (fi=const) , cosP =const, n= const (fi=const) , cosPt =const Đặc tính ngồi của Máy phát ph a Máy phát phụ thuộc tính chất của tải Đặc tính điều chỉnh của Máy phát đi a Máy phát điện đồng bộ 103 Mối quan hệ giữa dịng điện kích t n kích từ với dịng điện tải điện áp U bằng điện áp định M nh Mức, tần số fi và tính chất tải khơng đổi. Ikt = fi(I) khi U =const, n= const ( fi =const), cosP = fi(I) khi U =const, n= const ( fi =const), cosPt =const ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG B NG BỘ Ngun lý làM việc Khi cho dịng điện ba pha Ia, Ib, Ic vào ba dây quấn stato, dịng điện ba pha ở stato s stato sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ n1 = 60fi/p Khi cho dịng điện Một chiều vào dây qu u vào dây quấn rơto, rơto biến thành Một naM châM đi t naM châM điện Khi từ trường stato quay với tố ốc độ n1, lực tác dụng ấy sẽ kéo rơto quay với tốc độ n = n1 Phưong trình điện áp của động cơ đi ng cơ điện đồng bộ: Mở Máy động cơ điện đồng b ng bộ Muốn động cơ làM việc, phải tạo MơMen Mở Máy để quay rơto đồng bộ với từ trư trường quay stato. Trên các Mặt cực từ rơto, ngườ ời ta đặt các thanh dẫn, được nối ngắn Mạch như lồng sóc ng sóc ở động cơ khơng đồng bộ ( hình 9.6.2) Hình 9.6.2 Khi Mở Máy, nhờ có dây quấn M n Mở Máy ở rơtođộng cơ sẽ làM việc như đồng cơ khơng đ ng cơ khơng đồng bộ . Trong q trình Mở Máy ở dây qu dây quấn kích từ sẽ cảM ứng điện áp rất lớn, có thể phá h phá hỏng dây quấn kích từ, vì thế dây quấn kích từ sẽ được khép M c khép Mạch qua Mạch điện có điện trở lớn để bảo v o vệ dây quấn kích từ 104 Khi rơto đã quay đến tốc độ bằng t ng tốc độ đồng bộ n1, đóng nguồn điện Một chiều vào dây qu u vào dây quấn kích từ, động cơ sẽ làM việc đồng bộ. Máy bù đồng bộ Động cơ điện đồng bộ làM việc c ở chế độ khơng tải và dịng điện kích từ điều chỉnh q kích thích đ nh q kích thích để động cơ phát ra cơng suất phản kháng v n kháng với Mục đích nâng cao hệ số cơng suất lưới điện. Cơng suất phản kháng: Q= MU (E n kháng: Q= MU (E0cosq-U)/Xđb Mà E0 phụ thuộc Ikt Tăng Ikt suy ra tăng E0 suy ra Q >0 đ suy ra Q >0 động cơ phát ra cơng suất phản kháng vào lưới đi i điện, động cơ làM việc q kích thích. Hệ số cơng suất lưới điện cosPL Tăng Ikt suy ra tăng Q suy ra giảảM QLsuy ra cosPL tăng và ngược lại 105 ... rotor Ổn định nhiễu loạnnhỏ Ngắn hạn Ổn định tần số Ổn định độ Ổn định điện áp Nhiễu loạn nhỏ Ngắn hạn Dài hạn Ngắn hạn Kích động lớn Dài hạn Hình 1.1 Phân loại ổn định hệ thống điện Ồn định. .. và dẫn đến việc cắt hàng loạt các thiết bị khác, và làm sụp đổ hoàn toàn? ?hệ? ?thống. Cơ chế tan ra HTĐ có liên quan trực tiếp đến cơ chế mất? ?ổn? ?định? ?điện? ?áp/tần số/góc rotor. 19 Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1.1... kích động này mà chế độ làm việc khơng bị phá hoại gọi là? ?ổn? ?định? ?phụ tải hay là? ?ổn? ? định? ?điện? ?áp. Ta có,? ?định? ?nghĩa? ?ổn? ?định? ?điện? ?áp (ổn? ?định? ?phụ tải): Ổn định phụ tải khả HTĐ khôi phục lại điện áp ban đầu hay gần ban đầu
Ngày đăng: 22/05/2021, 09:51
Xem thêm:
