TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
3.3. MÔ PHỎNG ĐỘNG SỰ SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP
3.3.1.2. Ảnh hưởng của các loại phụ tải khác nhau
Một nhân tố chính trong việc bắt đầu một sự sụp đổ điện áp là phản ứng của hệ thống tải tải làm giảm giá trị điện áp tại khu vực phụ mang tải. Vì vậy, mô hình hóa phu tải là điều cần thiết trong phân tích ổn định điện áp. Việc mô hình hoác phụ tải luôn luôn phức tạp vì số lượng lớn các loại tải như các thiết bị như đèn huỳnh
quang, đèn sợi đốt, tủ lạnh, nước nóng, máy nén, động cơ, lò sưởi, ... vv. Vì vậy, phụ tải điển hình trong các nghiên cứu sụp đổ điện áp dựa trên các mô hình điển
hình tải đã được đơn giản hóa. Việc mô hình phụ tải phụ thuộc điện áp yêu cầu phải
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ
Luận văn Thạc sĩ 77 Chương 3
cân nhắc đến các thiết bị điều khiển điện áp như ULTCs, bộ điều nhiệt ... Ngoài ra,
a. Mô hình hóa phụ tải tĩnh
Các mô hình phụ tải tĩnh thường được dùng trong các nghiên cứu liên quan đến ổn định điện áp trong khoảng thời gian ngắn, sau khi quá độ đến khoảng thời gian dài hạn. (Vì dụ như khi quá độ ngắn hạn và quá trình động bị bỏ qua). Phụ tải được mô tả từ phía khách hàng hay sau một thanh góp /trạm thường phụ thuộc cả tần số và điện áp như sau: [1], [2], [39], [40]:
Hoặc
V2 + p V2 + q
2
2
(3-4)
(3-5)
Trong đó:
P, Q: là công suất tác dụng và phản kháng tại một nút,
P0, Q0: là công suất tác dụng và phản kháng tại một nút ở điều kiện ban đầu định mức
p1, p2, p3 và q1, q2, q3: là các hệ số thành phần của công suất tác dụng và phản kháng biểu diễn sự thành phần tổng trở không đổi, dòng điện không đổi, công suất không đổi, với tổng của chúng bằng 1.0.
kpf∆f, kqf∆f các hệ số diễn tả sự phụ thuộc vào tần số của tải ( bỏ qua khi nghiên cứu ổn định điện áp)
Các thành phần đầu của công thức ((3-4), biểu diễn phần tải thay đổi tỉ lệ với bình phương biên độ điện áp và thường được gọi là loại Tổng trở không đổi (const Z). Do đo chúng ta còn có thể gọi thành phần này tương ứng là Zp và Zq. Thành
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ
P = P0 p1 2V + p3 1 + k p f ∆f
Q = Q0 q1 2V + q3 1 + kq f ∆f
P = P0 Z p (V /V0 ) + I p (V /V0 ) + Pp
Q = Q0 Zq (V /V0 ) + Iq (V /V0 ) + Qq
Loại tải Pv Qv
Lò sưởi 2.0 (Q=0)
Ti vi 2.0 5.2 5.2
Tử lạnh/máy lạnh 0.8-2.11 1.89-2.5
Đèn huỳnh quang 0.95-2.07 0.31-3.21
Biến tần 1.47-2.12 1.34-1.98
Động cơ công suất nhỏ 0.1 0.6
Động cơ công suất lơn 0.05 0.5
điện áp, và thường được gọi là loại Công suất không đổi (const P) và ký hiệu là Pp, Qq.
Các mô hình tải tĩnh còn có thể được mô tả như sau [2]
Pv Pf Qv Qf
P=P
Trong đó: P0, Q0 là công suất tác dụng và phản kháng ở điện áp V=1.0(pu), Pv,
Qv tương ứng là hệ số mũ độ nhạy điện áp của công suất tác dụng và phản kháng.
Khi Pv = 2, Qv =2, phụ tải trở thành loại Const Z.
Các giá trị Pv và Qv điển hình cho các thành phần tải khác nhau được giới thiệu trong bảng dưới đây
Bảng 3-3: Các giá trị hệ số mũ điển hình của các loại tải khác nhau [2].
b. Mô hình tải động
Các đáp ứng của các loại tải phức hợp theo sự thay đổi của điện áp và tần số là rất nhanh và đạt được giá trị ở chế độ xác lập cũng rất nhanh. Do đó, việc sử dụng các mô hình phụ tải tĩnh mô tả ở trên là có chấp nhận được khi nghiên cứu quá trình quá độ. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp chúng ta cần phải xét đến ảnh hưởng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Học viên: Đặng Hoài Nam Lớp: K11 TBM&NMĐ
Luận văn Thạc sĩ 79 Chương 3
V f V f
V0 f0 và Q = Q0 V0 f 0 (3-6)
0
động cơ điện thường được xem như là một yếu tố quan trọng nhất của mô hình phụ tải động khi nghiên cứu ổn định điện áp. Các mô hình tải động và các phương trình mô tả động cơ điện được đề cập trong các tài liệu tham khảo [1], [2], [39], [40], [41]. Trong chương trình PSS/E, các bộ mô hình CIM5 thường được dùng để mô tả động cơ điện.
Các loại phụ tải khác như động cơ công suất nhỏ, đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt, lò sưởi, máy điều hoà không khí…vv đều được coi là tải động. Việc mô phỏng các loại tải phức tạp này luôn luôn là một nhiệm vụ rất khó khăn. Tuy nhiên, khi mà mô hình chi tiết của các loại phụ tải này không có , hoặc không thể mô hình hóa được thì người ta dùng một môt hình tải động phức hợp để nghiên cứu ổn định điện áp.
Trong phần mềm PSS/E, mô hình tải động phức tạp CLOAD được biểu diễn như trong hình dưới đây.
Hình vẽ 3-3: Mô hình tải động phức hợp (loại LOAD)
Trong phần này chúng tôi nghiên cứu sự thay đổi của điện áp đối với tải tĩnh. Mô hình tải tĩnh là các loại tổng sở không đổi (const Z), dòng điện không đổi (cont I) và công suất không đổi (constant P). Sự ảnh hưởng của phụ tải động sẽ được nghiên cứu trong phần tiếp theo. Giá trị điện áp của tải tĩnh được nghiên cứu trong hai trường hợp A, B và C được trình bày trong Bảng 3-2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
VOLTA GEMAGNITU DE(PU)
0.90
0.89
0.88
0.87
0.86
Hình vẽ 3-4: Điện áp ở nút 11 trong các trường hợp A,B, và C
Sự thay đổi điện áp của nút 11 trước và sau khi sự cố cho các trường hợp A, B, và C được vẽ trên Hình vẽ 3--4, với thời gian mô phỏng là 60 giây. Trong các trường hợp thì điện áp hoàn toàn ổn định sau thời gian quá độ ban đầu, với giá trị điện áp ổn định nhỏ hơn giá trị ban đầu vì khi mất đường dây 6-7 thì làm tăng tổn thất trong HTĐ. Trường hợp B, C nguy hiểm hơn trường hợp A, vì điện áp giảm thấp hơn. Trường hợp C (tương ứng với phụ tải là loại công suất không đổi) là nguy hiểm nhất, vì mô đun điện áp giảm thấp nhất, vì phụ tải không phụ thuộc vào điện áp, nên khi điện áp giảm thấp thì phụ tải vẫn giữ nguyên giá trị ban đầu như trước khi xảy ra sự cố, chính vì vậy làm cho điện áp giảm thấp.
Mô đun điện áp của nút 11 trước khi sự cố là 0.9065(pu - đơn vị tương đối). Mô đun điện áp sau khi sự cố tương ứng với các trường hợp là A,B và C là 0.8916(pu), 0.8891(pu) và 0.885(pu).