Hình 1 .2 Hệ thống điện truyền tải
Hình 1.9 Sơ đồ 2 nhà máy điện làm việc song song
Nhà máy điện số 1 và 2 có cơng suất tương đương với nhau, vì vậy điện áp U trên cực phụ tải khơng phải là hằng số mà nó biến đổi theo sự biến đổi công suất của các nhà máy (Tải được xem là tuyến tính). Nhà máy số 1 là nhà máy cần xét ổn định còn nhà máy số 2 thường là đẳng trị của các nhà máy cịn lại trong HTĐ.
17
Cơng suất của hai nhà máy có sự liên quan chặt chẽ với nhau. Các hệ số công suất đồng bộ không đồng bộ bằng 0 và: 𝒅𝑷𝟏 𝒅𝜹𝟏𝟐 > 𝟎 𝒗à 𝒅𝑷𝟐 𝒅𝜹𝟐𝟏 = − 𝒅𝑷𝟐 𝒅𝜹𝟏𝟐 > 𝟎 1.4 Ổn định động của hệ thống điện 1.4.1. Các kích động lớn trong HTĐ
Nghiên cứu ổn định động là nghiên cứu khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ ban đầu sau khi bị các kích động lớn.
Các kích động lớn xảy ra trong HTĐ do các nguyên nhân sau: Cắt hoặc đóng đột ngột các phụ tải lớn.
Cắt đường dây tải điện hoặc MBA đang mang tải. Cắt máy điện đang mang tải
Ngắn mạch các loại
Trong các dạng kích động nói trên thì ngắn mạch là nguy hiểm hơn cả, vì vậy ổn định động của HTĐ được xét cho trường hợp xảy ra ngắn mạch.
Các loại ngắn mạch gồm có: 1 pha chạm đất, 2 pha, 2 pha chạm đất, 3 pha.
Thống kê cho thấy rằng 70 – 90% tổng số ngắn mạch là ngắn mạch một pha chạm đất, 5-15% ngắn mạch 2 pha các loại, cịn ngắn mạch 3 pha chỉ xảy ra có 5-10%. Tuy ít xảy ra nhưng ngắn mạch 3 pha nguy hiểm hơn cả vì nó làm cho mối liên hệ giữa nhà máy và phụ tải, giữa các nhà máy điện với nhau hồn tồn gián đoạn, độ giảm cơng suất đạt giá trị cực đại làm cho MF dao động mạnh. Sau ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch 2 pha chạm đất.
Ổn định động của HTĐ được tính với ngắn mạch 3 pha, 2 pha chạm đất và 1 pha. Một điều cần nhắc lại và nhấn mạnh là khi xét quá trình quá độ cơ điện xảy ra với các kích động lớn, chừng nào mà HTĐ vẫn chưa mất ổn định thì tốc độ góc thay đổi rất nhỏ và thực tế vẫn xem như tốc độ góc bằng tốc độ đồng bộ.
18
1.4.2. Sơ đồ thay thế của HTĐ khi ngắn mạch
Trường hợp tổng quát, khi xảy ra ngắn mạch sự xuất hiện của dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không. Ta hãy xét ảnh hưởng của các dòng ngắn mạch này đến MF.
Có thể nói ngay với dịng điện thứ tự khơng, nó khơng ảnh hưởng đến cơng suất của MF bởi vì các MBA tăng áp của các MF thường có tổ nối dây ∆/𝒀𝟎 cho nên dịng điện thứ tự khơng sẽ khép mạch qua nối đất của cuộn dây cao áp mà không đi sang phía hạ áp tức phía MF.
Đối với dịng điện thứ tự nghịch, dịng điện này có thể đi qua máy biến thế vào MF và sinh ra trong đó moment quay với tần số 𝟐𝝎 so với rotor. Vì có qn tính rất lớn nên rotor thực tế khơng kịp tác động theo moment này. Giá trị trung bình của moment này gần bằng 0, nó khơng ảnh hưởng gì đến chuyển động của rotor. Cho nên dịng thứ tự nghịch cũng được bỏ qua không xét đến khi tính tốn ổn định.
Như vậy ảnh hưởng tới sự thay đổi cơng suất và moment của MF chỉ có dịng thứ tự thuận. Đây là một kết luận quan trọng cho việc tính tốn đơn giản đi nhiều, chế độ khơng đối xứng có thể quy về chế độ đối xứng.
Trong nhiều tính tốn ổn định động, có thể bỏ qua điện trở ngắn mạch, do đó chỉ có điện kháng ngắn mạch 𝑿∆.
1.4.3. Chọn điểm ngắn mạch
Dòng điện ngắn mạch ở giữa đường dây nhỏ hơn dòng điện ngắn mạch ở hai đầu đường dây, ngắn mạch ở phía đầu đường dây do đó nguy hiểm hơn.
Mặt khác, dịng cơng suất truyền từ nhà máy điện vào hệ thống phụ thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch, nếu ngắn mạch ở giữa đường dây thì điện áp hai đầu đường dây sẽ cao hơn so với khi ngắn mạch ở 2 đầu đường dây, do đó khi ngắn mạch ở hai đầu đường dây thì dịng cơng suất truyền vào hệ thống qua đường dây không hư hỏng sẽ nhỏ hơn so với khi ngắn mạch ở giữa đường dây, làm cho tình hình nguy hiểm hơn. Do đó khi tính tốn ổn định ta thường chọn điểm ngắn mạch ở đầu phía máy phát của đường dây liên lạc nối nhà máy điện với hệ thống hoặc nối giữa các nhà máy điện. Chú ý rằng ngắn mạch chỉ gây ra nguy hiểm về mặt ổn định động khi nào nó làm cho một nhà máy điện tăng tốc còn
19
nhà máy thứ hai hãm tốc. Nếu điểm ngắn mạch làm cho cả 2 máy điện đều hãm tốc hay tăng tốc thì tần số của hệ thống sẽ tăng lên sẽ không gây nguy hiểm.
1.4.4. Sự cố 3 pha đột ngột trên đường dây truyền tải
Tồn bộ q trình q độ có điện xảy ra khi ngắn mạch gồm 3 giai đoạn, trước khi ngắn mạch, trong khi ngắn mạch và sau khi ngắn mạch. Để khảo sát ổn định động ta phải xây dựng các đường đặc tính cơng suất tương ứng từng trường hợp ngắn mạch cụ thể như sau:
• Sự cố 3 pha đột ngột tại cuối đường dây truyền tải:
E
X d
F
V
Infinite bus