Ổn định điện áp là khả năng duy trì mức điện áp chấp nhận được tại các nút khi có nhiễu của hệ thống.
Sụp đổ điện áp có các vấn đề sau:
Khi có một số máy lớn gần tâm tải bị hỏng, dẫn tới một số đường siêu cao áp bị quá tải nên làm cho nguồn Q bị giới hạn tối đa.
Khi mất một số đường dây số đường dây còn lại quá tải, tổn thất Q trên đường dây tăng và dẫn tới nhu cầu tải cao trong hệ thống.
Đặc trưng của sụp đổ điện áp:
Tăng tải, nhiễu lớn và những hiện tựong ban đầu. hệ thống không có khả năng đáp ứng nhu cầu Q. Sụp đổ điện áp thường thể hoện qua sự giảm dần điện áp. Thời gian sụp đổ có thể vài phút.
Sụp đổ điện áp phụ thuộc vào tình trang đặc tuyến của hệ, VD: khoảng cách lớn về điện giữa tải và nguồn phát; điều chỉnh phân áp dưới tải, phối hợp không tốt giữa điều khiển và hệ thống bảo vệ.
Sụp đổ điện áp có thể do ảnh hưởng của tụ mắc shunt.
Phân tích ổn định điện áp: phân tích ổn định điện áp có hai khía cạnh.
Chỉ số gần tới mất ổn định. Có nghĩa là hệ còn cách bao xa thì tới giới hạn về ổn định điện áp.
Cơ cấu mất ổn định điện áp. Nguyên nhân và cách thức của sự mất ổn định.
Vùng yếu nhất, biện pháp nào
Ổn định điện áp thường được xem xét như bài toán ổn định tĩnh cho các phần tử tĩnh trong hệ thống. Khả năng truyền tải Q từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ trong vận hành tĩnh là khía cạnh chính của ổn định điện áp.
3.1.2 Ảnh hưởng của điện áp đến hoạt động của hệ thống điện
Điện áp luôn biến đổi trong hệ thống đó là do nhiều nguyên nhân khác nhau:
Sự biến đổi của phụ tải mà biến đổi có ảnh hưởng lớn là công suất phản kháng, đây là sự biến đổi tự nhiên và chậm.
phần tử ngưng hoạt động đột ngột, sự thay đổi cấu trúc lưới, hoạt động của các bảo vệ tự động, khởi động hoặc ngưng các tổ máy
Sự biến đỗi điện áp dẫn đến chất lượng điện năng ở các thiết bị không đạt yêu cầu, ảnh hưởng đến công tác của hệ thống, điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị, điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh của hệ thống tải điện, giảm khả năng ổn định động và ổn định tổng quát nếu thấp quá gây mất ổn định phụ tải.
Mức điện áp trong hệ thống ảnh hưởng lớn đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng.
3.1.3 Nhiệm vụ của việc điều chỉnh điện áp
Đảm bảo cho chất lượng điện năng cho thiết bị dùng điện
Đảm bảo hoạt động của hệ thông trong chế độ bình thườngcũng như trong sự cố.
Nếu điện áp cao quá giới hạn cho phép sẽ làm thiết bị hỏng hoặc già hóa nhanh. Nếu thấp quá sẽ gây quá tải đường dây và máy biến áp.ảnh hưởng đến tự dùng trong nhà máy và phụ tải, đạt hiêu quả kinh tế.
3.2 ĐƯỜNG CONG ĐIỆN ÁP
3.2.1 Quan hệ công suất phản kháng và điện áp Phương thức điều chỉnh điện áp
Nhu cầu công suất phản kháng thay đổi gây ra sự biến đổi điện áp. Ta biết công thức tính tổn thất điện áp là:
U j U U
R Q
j PX = Δ +δ + +
=
Δ _ .
U Q.X
U P.R (3-1)
Khi phụ tải biến đổi làm cho ΔU biến đổi và làm cho điện áp trên các nút tải và toàn hệ thống điện thay đổi. trong đó thành phần dọc trục ΔU làm biến đổi modul của điện áp, còn thành phần δU làm biến đổi góc pha của điện áp. Trên lưới hệ thống cấp điện áp 220- 500kV, điện trở R nhỏ hơn nhiều so với điện kháng X, do đó có thể bỏ qua R trong công thức:
U j U U
X j P U
X
U Q. .
Δ (3-2)
Ta thấy thành phần ΔU hoàn toàn phụ thuộc vào công suất phản kháng Q tải trên lưới điện. Còn sự thay đổi công suất tac dụng chỉ làm thay đổi góc lệch pha của điện áp, thành phần này ảnh hưởng ít đến modul của điện áp.
Điều chỉnh dòng công suất phản kháng tức là điều chỉnh sự cân bằng công suất phản kháng trong HTD.
Trong lưới điện cao thế và nhất là trung hạ thế, R khá lớn có thể so sánh với X, trong lưới cáp còn lớn hơn X nhiều, do đó công suất tác dụng cũng ảnh hưởng đến điện áp. Nhưng không thể dung cách điều chỉnh dòng công suất tác dụng để điều chỉnh điện áp được, vì công suất tác dụng là yêu cầu của phụ tải để sinh ra năng lượng. Còn công suất phản kháng không sinh công, nó chỉ là dòng công suất gây ra dao động trên lưới điện, rất cần thiết nhưng có thể cấp tại chổ cho phụ tải. Do đó trong các lưới này vẫn phải điềuchỉnh điện áp bằng cách điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng.
Điều chỉnh điện áp và điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng là đồng nhất với nhau. Khi điện áp tại một nút nào đó của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép thì có nghĩa là công suất phản kháng của nguồn đủ đáp ứng nhu cầu của phụ tải tại thời điểm đó. Nếu điện áp cao thì thừa công suất phản kháng, còn khi điện áp thấp thì thừa công suất phản kháng.
Công suất phản kháng thường thiếu trong chế độ max cần phải có thêm nguồn, còn khi phụ tải min thì có nguy cơ thừa do điện dung của đường dây và cáp gây ra, cần phải có thiết bị tiêu thụ.
Cân bằng công suất phản kháng vừa có tính chất vừa có tính hệ thống vừa có tính địa phương, điện áp ở các điểm khác nhau thì có thể rất khác nhau. Do đó điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng phải ở hai cấp. Ở cấp hệ thống điều chỉnh mức điện áp trung bình của hệ thống, còn ở cấp địa phương thì điều chỉnh đáp ứng nhu cầu cụ thể cho địa phương.
Hình 3.1 0
V(pu) HTkhông
ổn định Q(Var
)
HTổn định
0
3.2.2 Quan hệ giữa công suất tác dụng và điện áp
Công suất cực đại của hệ thống tải điện đi xa gồm máy phát điện và đường dây dài siêu cao áp có quan hệ trong công thức sau:
Z L
X Z
U P E
C
C sin
.
2
max 2 (3-3)
a
Hình 3.2 b
Dòng điện I trên đường dây là:
sin . .
2 2
2 Z Z X
X
I UL
(3-4)
Điện áp trên cực phụ tải U phụ thuộc vào I và tổng trở Z:
sin ).
/ ( 2 1 . /
2
2 Z X Z
X Z U I
U L
(3-5)
Công suất tác dụng cấp cho phụ tải là:
sin 2 /
cos cos ) /
( 2 2 2
X Z Z X Z U
U
P L
(3-6)
Bằng công thức (3-5) và (3-6) ta có thể lập được quan hệ công suất tác dụng Pvh Pghvh Pghlt
U kV Uvh
Ugh
Giới hạn Lýthuyết Giới hạn vận hành Điểm vận
UL X U hành
Z
điện áp của hệ thống điện, nhất thết phải tránh, Ughlà giới hạn lý thuyết. Giới hạn thực tế trong vận hành (Ughvh, Pghvh) sẽ lớn hơn một chút, điện áp vận hành – Uvh phải giữ khoảng cách an toàn nhất định đến giới hạn này để đề phòng các đột biến về điện áp cũng như phụ tải.
Phần trình bày trên cho thấy ý nghĩa quan trọng của điện áp đối với ổn định của HTĐ. Ta thấy để đảm bảo ổn định của HTĐ, điện áp nguồn phải được giữ vững trong vận hành, còn điện áp ở phụ tải phải luôn lớn hơn giá trị cho phép thấp nhất.