b) Sơ đồ thay thế lý tưởng
1.3.3. Nguyên nhân gây ra dao động góc tả
Khi có tải yêu cầu đến một trạm có nhiều tổ máy, bộ phận phân phối cơng suất (AGC) sẽ làm nhiệm vụ phân công suất cho các tổ máy để hƣớng tới sự cân bằng. Tuy nhiên do động học của mỗi máy phát là khác nhau, gây nên các luồng công suất trao đổi trong nội bộ trạm phát, hoặc giữa máy phát với hệ thống qua đƣờng truyền. Những tác động xen kênh này khiến cho rotor máy phát dao động xung quanh điểm làm việc.
Một nguồn khác gây nên dao động góc tải là việc sử dụng các bộ kích từ đáp ứng nhanh với AVR hệ số khuếch đại lớn có tác dụng cải thiện giới hạn ổn định tĩnh và ổn định động, nhƣng lại làm giảm thành phần mô men damping, gây bất lợi với ổn định tín hiệu nhỏ [11].
Tác hại của dao động:
Khi góc tải dao động khiến tốc độ rotor khơng cịn là tốc độ đồng bộ nữa, góc tải có thể vƣợt quá 900 điện
(hình 1.7d), làm cho hoạt động máy phát bị mất đồng bộ, trong trƣờng hợp không đƣợc khống chế kịp thời, nó rất có thể bị cộng hƣởng với những dao động khác gây nên mất đồng bộ nghiêm trọng giữa các máy phát và lƣới điện thậm chí gây tan rã HTĐ.
Cách tiếp cận nghiên cứu ổn định:
Trong cách phân loại ổn định HTĐ nhƣ hình 1.8 [30], [31], thì ổn định góc tải chia ra làm hai loại và ở đây ta chỉ xem xét bài tốn ổn định tín hiệu nhỏ (nhiễu loạn nhỏ). Các nhiễu loạn này đƣợc coi là đủ nhỏ cho phép ta có thể sử dụng phƣơng trình tuyến tính của hệ thống để phân tích ổn định.
Lý thuyết ổn định tín hiệu nhỏ đƣợc dùng để nhận dạng và phân tích các dao động cơ điện (dao động tần số thấp) trong HTĐ. Các dao động này làm cho góc rotor của máy phát tăng lên hoặc giảm đi so với điểm
làm việc và là nguyên nhân của sự thiếu mô men đồng bộ hoặc mô men damping [7]. Dao động tần số thấp gồm có các dạng sau đây [42], [45]:
Các dao động cục bộ: Những dao động này thƣờng liên quan đến một hoặc nhiều
máy phát đồng bộ quay với nhau tại một nhà máy điện so với một HTĐ lớn hay trung tâm phụ tải. Tần số dao động trong khoảng 0,7–2Hz. Những dao động này gây phiền toái khi nhà máy ở tải cao với hệ thống đƣờng truyền có điện kháng lớn. Các dao động liên khu vực: Những dao động này thƣờng liên quan đến việc kết
hợp rất nhiều máy phát tại một phần của HTĐ đối với phần khác của HTĐ thông qua đƣờng truyền yếu. Tần số các dao động liên khu vực thƣờng nhỏ hơn 0,5 Hz.
Ổn định Hệ thống điện
Ổn định góc tải Ổn định điện áp
Ổn định quá độ (nhiễu lớn) Hình 1.8. Phân loại ổn định HTĐ (nét đậm chỉ
phạm vi nghiên cứu của luận án) Ổn định tần số Ổn định tín hiệu nhỏ (nhiễu nhỏ) Eg Xe Xg 0,7-2Hz Hình 1.9. Dao động cục bộ
Các dao động toàn cầu: Những dao động này liên quan đến nhiều HTĐ lớn kết
nối với nhau trên diện rộng. Tần số dao động nhỏ hơn 0,2Hz.
Việc điều khiển dập dao động đƣợc thực hiện thông qua HTKT. Trong máy phát điện đồng bộ ngƣời ta cũng đã bố trí các vịng dây ngắn mạch trên rotor (cuộn cản), để tiêu tán năng lƣợng dao động và làm cho các dao động của máy phát tắt nhanh hơn. Tuy nhiên việc làm này không thể triệt tiêu hết các dao động. Giải pháp
Bộ điều chỉnh AC Máy kích từ Giới hạn quá kích từ Giới hạn thiếu kích từ Bộ giới hạn và bảo vệ V/Hz Mạch diệt từ Máy phát Bộ điều chỉnh DC Cảm biến điện áp PSS Tớ i HTĐ Điện áp đăt AC Điện áp đặt DC AVR
Hình 1.11. Sơ đồ khối điều khiển HTKT có PSS
Cảm biến điện áp và bộ bù tải (tạo đặc tuyến)
Eg1 Xe Xg1 X g2 Eg2 0,5Hz
Hình 1.10. Dao động liên khu vực
cho vấn đề này là sử dụng thiết bị ổn định HTĐ PSS hoạt động thông qua các bộ điều chỉnh điện áp AVR, có sơ đồ nối vào hệ thống điều khiển nhƣ hình 1.11.