5. Kết cấu luận văn
2.2.2.Trạng thái ổn định tức thời
Công suất phát ra của máy phát điện đồng bộ có thể chuyển sang dạng mômen điện từ M nhân với vận tốc góc . Sự thay đổi của mômen điện có thể biến đổi thành 2 thành phần: M Ms Mc (2.6) Trong đó: s
M là thành phần của mômen với góc phụ tải thay đổi (được xem như mômen đồng bộ).
c
M là thành phần mômen với tốc độ thay đổi (được xem như mômen hãm). Cả hai thành phần của mômen trên đều có trong mỗi máy phát đồng bộ, thành phần mômen đồng bộ có sai lệch góc phụ tải , vì một lý do nào đó mà góc phụ tải cứ tăng dẫn đến công suất điện giảm. Đến khi công suất điện nhỏ hơn công suất cơ, rôto quay nhanh dẫn đến góc phụ tải tăng làm cho máy phát mất đồng bộ. Việc mất đồng bộ có thể tránh được nếu có một hệ thống kích từ ban đầu tác động nhanh, hệ thống này có khả năng cưỡng bức rất tốt và đáp ứng nhanh ngăn cản việc tăng hay giảm tốc độ của rôto. Để chống lại việc tăng hay giảm tốc của rôto, bộ kích từ phải có khả năng cưỡng bức điện áp. Ví dụ như khi rôto tăng tốc độ đối với từ thông stato, góc phụ tải tăng dẫn đến công suất điện giảm, có nghĩa là mômen điện nhỏ hơn mômen cơ. Hệ thống kích từ phải tăng kích từ lên, bằng cách tăng điện áp kích từ đến định mức nhanh nhất để có thể thay đổi điện áp đầu cực máy phát càng nhanh càng tốt.
Hình 2.7: Trạng thái ổn định tức thời. PM 1 2 3 4 PMAX Ổn định
Công suất tuabin
Mất ổn định, máy phát mất đồng bộ Thiếu mômen cản
Hình 2.7 minh họa cho phản ứng điển hình của một máy phát trong điều kiện sự cố, bắt đầu tại điểm vận hành ban đầu (điểm 1), giả sử một sự cố truyền tải làm cho điện áp đầu ra của máy phát bị giảm đi. Sự lệch nhau giữa công suất điện từ và công suất cơ làm cho rôto máy phát tăng tốc, góc lệch phụ tải cũng tăng lên (điểm 2). Khi sự cố được
khắc phục, công suất điện được giữ ở mức phù hợp với điểm trên đường cong công suất (điểm 3). Sau khi khắc phục sự cố, công suất điện đầu ra của máy phát trở nên lớn hơn so với công suất cơ. Điều này sẽ làm giảm tốc độ tuabin (điểm 4). Nếu có đủ mômen hãm sau khi khắc phục sự cố, máy phát sẽ ổn định tạm thời ở mức ban đầu và sẽ quay dần trở lại điểm vận hành, nếu không đủ mômen hãm góc sẽ tiếp tục tăng cho đến khi quá trình đồng bộ mất đi.
Ổn định hệ thống điện (HTĐ) phụ thuộc vào thời gian khắc phục sự cố trong hệ thống truyền tải, thời gian khắc phục sự cố nhanh hơn làm cho việc tăng tốc của rôto sẽ nhanh hơn nhiều, đảm bao khôi phục đủ các mômen đồng bộ với độ an toàn rất lớn. Ảnh hưởng này làm tăng nhu cầu cần lắp đặt cho các thiết bị rơle bảo vệ tác động nhanh nhất nhằm bảo vệ được đường dây truyền tải điện.