4.3. Mô phỏng các trường hợp
4.3.2. Mô phỏng trường hợp ngắn mạch ba pha trên lưới 22kV
Mô tả mô hình
Hình 4.25.Sơ đồ mô phỏng hệ thống có DG gió nối với lưới trong Mathlab (Trường hợp ngắn mạch bap ha trên lưới 22kv giữa nút 3,4)
Với mô hình tương tự như trên, khi hệ thống đang vận hành ổn định với tốc độ gió 14m/s, sự cố ngắn mạch ba pha xảy ra trên lưới 22kV giữa nút 3,4 tại thời điểm t=25s.
Khi ngắn mạch xảy ra trên lưới 22kV gây ra thấp áp tại thanh cái bus 3,4 điện áp giảm xuống giảm xuống đột ngột thấp hơn ngưỡng bảo vệ của rơ le (0.75pu) là nguyên nhân bảo vệ rơ le của máy phát tác động. Vì lưới phân phối 22kV có trung tính nối đất nên dòng ngắn mạch rất lớn tại đầu cực DG1, bộ biến đổi điện không thể bù được độ võng điện áp đến 0.4pu, làm cho rơ le bảo vệ tác động, rơ le đã phát tín hiệu cho máy cắt để cắt sự cố ra khỏi lưới bằng hai máy cắt 3,4 trong vòng 0.1s, cách ly vùng ngăn mạch ra khỏi nguồn lưới.
Sau khi máy cắt tác động cách ly vùng sự cố ra khỏi lưới, các tải tại các
chỉ phát P khi được hấp thụ Q từ lưới, chỉ có DG1 có thể phát P= 6MW, Q = 5VAR. Nhưng công suất do DG1 không thể cung cấp đủ công suất phản kháng cho các tải và cho DG2 nên đã gây ra thấp áp tại các nút, đây là nguyên nhân mà máy cắt đã cắt các tải tại các bus 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 16 và DG1, DG2 ra khỏi lưới.
Hình 4.25.Sơ đồ mô phỏng hệ thống bảo vệ cho tải tác động
Hình 4.26.Sơ đồ mô phỏng hệ thống bảo vệ cho DG1, DG2
ắ Nhận xột đối với DG1
Hình 4.26.Thông số DG1
2 1
10 0 -10 10 0 -10 1,5 1 0,5 15 14 13 40 20 0
- Sau khi sự cố ngắn mạch được cắt ra khỏi lưới tổng công suất Q của tải từ bus 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 16 và Q do DG2 tiêu thụ tăng lên quá mức cung cấp của DG1, DG1 không thể cung cấp đủ nên gây ra thấp áp tại đầu cực các nhà máy phát điện gió DG1, DG2, các nút tải, điện áp này thấp hơn ngưỡng bảo vệ của rơ le (0.75pu), rơ le đã phát tín hiệu để cắt DG1, DG2, các tải này ra khỏi lưới.
- Công suất P, Q do DG1 bơm vào lưới giảm dần về 0 trong khoảng thời gian 2s.
- Điện áp tại đầu cực DG1 tiến dần đến 0.
- Bị mất tải đột ngột do bị cắt ra khỏi lưới tốc độ quay turbine lồng từ 1.2 đến 1.4pu. Sau đó turbine gió quay tự do như một cái quạt gió tương ứng với tốc độ gió đã cho.
- Góc mở cánh quạt tăng giảm theo tốc độ quay của cánh quạt để hạn chế công suất công suất cơ do năng lượng gió sinh ra tránh gây gẫy trục turbine
ắ Nhận xột đối với lưới
Hình 4.27.Thông số đo tại nút số 3
12 10 8 6 4 2 0
Sau khi sự cố được cắt ra khỏi lưới P, Q của nguồn 22kV bơm vào lưới là P=3.4MW, Q=1.8 MVAR. Đủ để cung cấp cho các tải nối từ bus 3, 11, 12, 13 là (3.4 + 1.8j) MVA.
Các tải còn lại thuộc bus 4, 5, 6, 7, 8 ,9 ,10, 14, 15, 16 bị cắt ra khỏi lưới do DG1, DG2 không cung cấp đủ Q cho các tải nên gây ra thấp áp tại các đầu cực của tải là nguyên nhân bảo vệ của các rơ le bảo vệ tải.
Điện áp tại nút số 3 tăng dần đến 1pu do các tải bus 4, 5, 6, 7, 8 ,9 ,10, 14, 15, 16 bị cắt ra khỏi lưới.
ắ Nhận xột đối với DG2
Hình 4.28.Thông số DG2
Sau khi sự cố ngắn mạch được cắt ra khỏi lưới các công suất của tổng tải tăng lên quá mức cung cấp của DG1 và DG2 gây ra thấp áp dưới ngưỡng bảo
vệ của rơ le, rơ le đã phát tín hiệu cắt DG2 cùng lúc với DG1 ra khỏi lưới.
- Công suất P, Q do DG2 bơm vào lưới giảm dần về 0 trong khoảng thời gian 2s.
- Điện áp tại đầu cực DG2 tiến dần đến 0.
- Bị mất tải đột ngột do bị cắt ra khỏi lưới tốc độ quay turbine lồng từ 1.002 lên 2pu.
- Góc mở cánh quạt giảm dần về 0 để hạn chế công suất công suất cơ do năng lượng gió sinh ra tránh gây gẫy trục turbine do quay quá tốc độ
ắ Đầu cực DG2
Hình 4.29.Thông số đầu cực DG2
- Điện áp tại đầu cực DG2 giảm xuống gần 0.2pu trong khoảng thời gian ngắn mạch 0.1s, sau đó trở lại tăng lên 0.6pu trong khoảng thời gian 0.4s tổng thời gian thấp áp lưới ngưỡng bảo vệ thấp áp của rơ le (0.75 pu, 0.5s) nên DG2 đã bị cắt ra khỏi lưới tại t=25.5s.
- Lượng công suất Q tiêu thụ để hấp thụ giảm xuống, đồng thời P phát ra cũng giảm xuống, P, Q trở về 0 tại t=25.5s.
ắ Điện ỏp tại cỏc nỳt
Hình 4.30.Điện áp đo tại các nút
- Các nút 5, 6, 8, 15, 16 là các nút thuộc nút 4 trở đi do bị tách khỏi nguồn 22kV bị thấp áp trong vùng bảo vệ của rơ le (0.75 pu, 0.5s) nên điện áp tại các nút này về 0 tại t=25.5s.
- Các nút 1, 13 là các nút thuộc nút 3 trở về nguồn 22kV. Sau khi sự cố ngăn mạch xảy ra vẫn được nguồn 22kV-40MVA cung cấp nên điện áp vẫn ổn định sau sự cố.
ắ Kết luận khi ngắn mạch trờn lưới 22KV
Khi sự cố ngắn mạch giữa nút 3,4. Sau sự cố hệ thống không quay trở lại trạng thái ổn định do Q mà DG1 sinh ra không đủ cung cấp cho các tải và cho DG2. Nên đã gây ra thấp áp tại các nút. Các rơ le phát hiện phải xa thải các phụ tải thuộc vùng này. Các tải phía sau vùng sự cố đều bị cắt ra khỏi lưới. Còn các tải không thuộc vùng này vẫn làm việc ổn định sau sự cố. Như vậy ngắn mạch ở vị trí này thì lưới không thể khôi phục lại được.