5. Cấu trúc của luận văn
1.3.1. Góc tải (góc rotor)
Ổn định góc rotor khả năng của các MPĐ đồng bộ trong một HTĐ liên kết vẫn còn 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 mô men điện từ và mô men cơ khi của mỗi máy phát điện đồng bộ trong HTĐ. Sự mất ổn định có thể xảy ra
Thay đổi tốc độ HT điều khiển turbine sơ cấp Van hay cổng cánh hướng Máy phát Bộ điều khiển thứ cấp (AGC)
Tải, HT truyền tải, các tổ máy khác Năng lượng
sơ cấp
Công suất truyền tải trên đường dây
Turbine
khi có sự tăng lên của góc rotor của một số MPĐ dẫn đến sự mất đồng bộ so với các MPĐ khác trong HTĐ. Ổn 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) [11].
Góc tải (góc rotor) δ là góc giữa vector sức điện động bên trong
~
g
E do từ thông dòng điện kích từ sinh ra với vector điện áp trên thanh cái đầu cực V~t Vt
Xét một HTĐ đơn giản cho trên hình 1.9a. Bao gồm máy phát đồng bộ kết nối với HTĐ qua đường dây tải điện có điện kháng là Xe. Hình 1.9b là sơ đồ thay thế lý tưởng (đã bỏ qua điện trở và điện dẫn các phần tử) để xác định mối quan hệ giữa công suất với góc. Hình 1.9c biểu diễn đồ thị vector pha giữa máy phát và hệ thống. Ở chế độ xác lập công suất đầu ra của máy phát cho bởi Hình 1.9d
sin g t e g E V P X Equation Section 1 (1.1)
Hình 1.9. Đặc tính công suất của máy phát
Đáp ứng của mối quan hệ công suất và góc δ được biểu diễn như hình 1.9d. Với các mô hình được lý tưởng hoá sử dụng để biểu diễn máy phát đồng bộ (như đã giả thiết), thì sự thay đổi công suất theo góc δ có dạng hình sin. Còn với các mô hình máy
Vt Eg IXe c) Sơ đồ vector VS IXg P Pmax d) Đặc tính công suất - góc G Xe Đường dây Xg HT g E a) Sơ đồ HTĐ
b) Sơ đồ thay thế lý tưởng
I t t V V VS VS 0 900 1800 δ0 Pm I a Điểm làm việc
phát đòi hỏi sự chính xác cao như xét đến ảnh hưởng của quá trình điện từ, thì mối quan hệ công suất góc có thể lệch khỏi dạng sin, tuy nhiên dạng chung là giống nhau. Khi góc bằng không, công suất bằng không. Nếu góc tăng, công suất truyền tải sẽ tăng tới giá trị cực đại thường được đảm bảo bằng 900, sau đó nếu góc tiếp tục tăng công suất sẽ giảm. Còn tiếp tục tăng góc nữa sẽ dẫn tới mất ổn định.
1.3.3. Nguyên nhân gây ra dao động góc tải
Khi có tải yêu cầu đến một trạm có nhiều tổ máy, bộ phận phân phối công suất (AGC) sẽ làm nhiệm vụ phân công suất cho các tổ máy để hướng 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 đường truyền. Những tác động 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, nhưng lại làm giảm thành phần mô men damping, gây bất lợi với ổn định tín hiệu nhỏ.
- Tác hại của dao động:
Khi góc tải dao động khiến tốc độ rotor không còn là tốc độ đồng bộ nữa, góc tải có thể vượt quá 900 điện (hình 1.9d), làm cho hoạt động máy phát bị mất đồng bộ, trong trường hợp không được khống chế kịp thời, nó rất có thể bị cộng hưởng với những dao động khác gây nên mất đồng bộ nghiêm trọng giữa các máy phát và lưới điện thậm chí gây tan rã HTĐ.