ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TS NGUYỄN ĐĂNG TOẢN Khoa Hệ Thống Điện Đại học Điện Lực Các câu hỏi         Thế ổn định điện áp Phân biệt ổn định góc (tính chất đồng hóa)? Các loại ổn định điện áp, khoảng thời gian? Vai trò việc truyền tải công suất tác dụng phản kháng nào? Hiện tượng động hay tĩnh (static or dynamic)? Các yếu tố ảnh hưởng Ví dụ mô sụp đổ điện áp Các biện pháp đối phó? 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.1 Thế ổn định điện áp   Ổn định điện áp liên quan đến ổn định tải (load stability) Theo địnhnghĩa IEEE/CIGRE   Ổn định điện áp:Là khả htd trì mô dun điện áp nút khoảng giới hạn cho phép sau trải qua kích động Một tải nối với HTĐ qua đường dây đơn, liên quan trực tiếp đến ổn định điện áp Tải  Ổn định góc liên quan đến đồng MPĐ 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.1 Thế ổn định điện áp  So sánh ổn định góc rô to ổn định điện áp    Khoảng thời gian xảy ổn định điện áp    Nghiên cứu ổn định góc MPĐ nghiên cứu khả dẫn đến đồng MPĐ dựa phương trình chuyển động MPĐ Nghiên cứu ổn định điện áp liên quan đến sụp đổ điện áp giả thiết MPĐ giữ trạng thái đồng Ngắn hạn Dài hạn Thông thường vùng tải, sau lan rộng ra, dẫn đến điện diện rộng 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN Cơ chế xảy ổn định điện áp  Một phần HTĐ mang tải nặng, số đường dây/MPĐ bị cắt ra:       Điện áp bị suy giảm Các phụ tải “nhạy” với thay đổi điện áp giảm giá trị, HTĐ ổn định trở lại Nếu đường dây bị ngắn mạch, làm cho Động điện giảm tốc độ cần nhiều công suất phản kháng, dẫn đến tượng tự dừng Các thiết bị tự động điều chỉnh điện áp cố gắng khôi phục lại giá trị phụ tải giá trị điện áp bình thường Việc khôi phục lại phụ tải lại làm cho HTĐ bị tải hơn, dẫn đến điện áp ổn định sụp đổ Có thể nói ổn định điện áp liên hệ chặt chẽ với ổn định tải, nói cân tải khả dự trữ nguồn 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN Cơ chế xảy ổn định điện áp thời tiết Cắt tải Mất ổn định góc Dao động Nặng Tải P Q Sự đồng Line G Cắt MPTĐ,đ/dây thiếu Q Tan rã HTĐ Sự cố Nguy hiểm Mất ổn định Tần số G Max Q Quá tải G line V? V thấp Max tap V giảm Tổn thất Q đ/d dài G Load 8/29/2016 Mất ổn định Điện áp V Sụp đổ điện áp Q? HTĐ Mất đồng G line P NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.3 Ổn định điện áp khoảng ngắn hạn  Khoảng thời gian ngắn hạn liên quan đến động điện, đặc biệt tải điều hòa, bơm nhiệt…      8/29/2016 NM làm giảm tốc độ ĐCĐ điều hòa, yêu cầu dòng điện lớn để mở máy ĐCĐ Các ĐCĐ bị dừng, làm giảm trình phục hồi điện áp nhanh sau NM bị loại trừ Các động máy nén khí bị cắt sau vài giây nhiệt sau bị dừng Sự ổn định điện áp diễn sau vài giây Nhắc lại đặc tính động điện, NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.3 Ổn định điện áp khoảng ngắn hạn  Mô men ĐCĐ tỉ lệ với bình phương điện áp  Đặc tính Moomen-Tốc độ cho động công suất mã lực, pha, động máy nén khí điều hòa không khí 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.3 Ổn định điện áp khoảng ngắn hạn  Ổn định điện áp ngắn hạn: Vùng Phoenix  Điện áp giảm 58.4V khoảng thời gian 15.8s ngưỡng 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 10 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Kích từ 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 48 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Giới hạn kích từ 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 49 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Bộ điều áp tải ULTC 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 50 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Động điện 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 51 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Khi có ULTC T/H C: có ULTC Điện áp Đầu phân áp lớn Các bước điều chỉnh đầu phân áp tiếp ULTC tác động lần theo đầu T/H B: ULTC 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 52 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Chỉ có OEL T/H B: OXL G3 Điện áp T/H D: với OEL G3 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 53 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp Công suất phản kháng G3 Quá trình độ (sau 5s) Tác động ULTC (at t=35 s) Activation of OEL(t=65s) Sụp đổ điện áp (lúc t=80s) Điện áp nút 11 8/29/2016 35 65 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 80 100(s) 54 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp      HTĐ lớn, Nordic 32 nút, vùng, HT truyền tải 400kV Có tụ bù dọc,ngang Các model chi tiết      8/29/2016 MPĐ PSS Kích từ ULTC Tải ZIP NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 55 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Kịch 1: đ/d “North area”, 4011-4021 bị cắt t=5(s) MPĐ nút 4012 cắt 0,1(s) Mất 600 MW 1.05 VOLTAGE MAGNITUDE (PU) 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 56 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Kịch 2: Cắt MPĐ nút 4047 vùng tải t=5(s) 1.0 VOLTAGE MAGNITUDE (PU) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 57 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Kịch Cắt MPĐ 1043 t=5(s), 180 MW 100 MVAr Tại t=500(s), tăng tải 1% /1phút 1.0 VOLTAGE MAGNITUDE (PU) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 58 1.12 Mô yếu tố ảnh hưởng đến sụp đổ điện áp  Công suất phản kháng REACTIVE POWER OUTPUT (PU) 10 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 59 1.13 Các biện pháp nâng cao ổn định điện áp      Lắp đặt tụ điện phía lưới phân phối để giảm truyền tải Q đường dây truyền tải Tăng khả điều khiển công suất phản kháng dự trữ từ MPĐ Các tụ đóng cắt được, FACTS ( SVC, Statcom ) Khóa thay đổi chiều điều khiển ULTC Xa thải phụ tải 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 60 Ổn định điện áp (cont) Làm thể để ngăn chặn sụp đổ điện áp Biện pháp phòng ngừa Điều chỉnh điện áp thứ cấp Đóng tụ bù Điều chỉnh lại đầu phân áp 8/29/2016 Biện pháp cứu vãn Phân phối lại công suất Phân bố lại công suất tổ máy Điều khiển khẩn cấp ULTC Xa thải phụ tải Khóa đầu phân áp Xa thải tối ưu lượng tải Đảo đầu phân áp Xa thải theo kinh nghiệm NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 61 5.Một số công cụ mô EMTP-RV -Tài liệu PSS/E -Sách chuyên ngành POWERWOLD -Báo khoa học IEEE MATLAB/Simulink - Các ví dụ minh họa 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 62 [...]...1.3 Ổn định điện áp trong khoảng ngắn hạn  Lượng công suất phản kháng tăng vọt 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 11 1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn  Sự mất ổn định điện áp trong khoảng thời gian dài chủ yếu liên quan đến sự vận hành của các thiết bị điều khiển như: ULTC, OEL   8/29/2016 Các thiết bị này cố gắng phôi phục lại điện áp của các tải nhạy điện áp Thời gian thường từ... mất 2 tổ máy của nhà máy điện hạt nhân khác, mất 900MW Sảy ra sụp đổ điện áp sau 97s sau đó Mất điện vùng nam Sweden và đông Denmark 4700MW tải bị cắt ở Sweden và 1850MW bị cắt ở Denmark 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 14 1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 15 1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 16 1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản  Xét... phản kháng Q phụ thuộc vào mô đun điện áp và chạy từ nơi có điện áp cao về nơi có điện áp thấp 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 19 1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản   Người ta mong muốn giảm Q truyền tải vì Tổn thất cs tác dụng/phản kháng trên đường dây: P  I 2 R và Q  I 2 X      P  jQ  P  jQ  P  Q 2 *   I  I.I     *    V2  V  V  Do đó tổn thất là: P 2  Q2 P2  Q2 P ...   V2  V  V  Do đó tổn thất là: P 2  Q2 P2  Q2 P  R và Q  X 2 2 V V => Giảm Q sẽ giảm tổn thất P, và tổn thất Q =>Giữ V cao sẽ giảm tổn thất, nâng cao ổn định điện áp 2 Ta có: 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 2 20 1.5 Ổn định điện áp trong HTĐ đơn giản  Thực tế đường dây được vận hành khá gần điện áp danh định (5-10)% ở mọi điểm trên đường dây, do đó sẽ rất khó để truyền tải Q vì đường dây nhìn... PF =1 hoặc chậm sau thì khi P tải tăng sẽ làm điện áp giảm xuống, do đó bằng việc quan sát sự suy giảm điện áp người vận hành sẽ nhận thức được tình trang nguy hiểm, và cần có biện pháp tương ứng trước khi sụp đổ điện áp Trường hợp PF vượt trước, thì khi P tải tăng, thậm chí điện áp còn tăng lên một chút, do đó rất khó phát hiện ra hiện tượng sụp đổ điện áp Trường hợp này xảy ra khi truyền tải lượng... Đường dây truyền tải mang tải quá nặng Điện áp đầu cực MPĐ thấp Thiếu nguồn bù Q Tác dụng của tải động cơ     2 Rất khó truyền tải Q đi xa ( mục 1.5)   8/29/2016 Tổn thất Q nhiều khi truyền tải đi xa NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 33 1.8 Mô hình tải      Khi nghiên cứu ổn định điện áp, cần thiết phải xem xét htđ trong các điều kiện điện áp khác nhau: Ổn định điện áp phụ thuộc vào mức độ khôi phục tải hiện... định điện áp làm việc của HTĐ  Dễ dàng có được nếu có một chương trình tính toán LF 8/29/2016 Q (MVAr) V (pu) 0 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN Dự trữ Q 32 1.7 Ổn định điện áp trong HTĐ lớn Các yếu tố ảnh hưởng  Mô hình tải ( tải tĩnh, động cơ…) Giới hạn về công suất phản kháng của các MPĐ Sự mất các đường dây truyền tải Sự sẵn có của các tụ điện đóng cắt được     Hai vấn đề chính là: 1 Sự mất ổn định điện áp. .. chục giây đến, vài chục phút NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 12 1.4 Ổn định điện áp trong khoảng dài hạn  Mất ổn định điện áp trong khoảng thời gian dài còn có nguyên nhân từ các loại tải không phụ thuộc điện áp như là các phụ tải nhiệt    Nếu không có sự mô tả chi tiết các mô hình tải, mà chỉ thay thế bằng S=P+JQ thì sẽ cần thêm công suất phản kháng khi điện áp thấp Khoảng thời gian cỡ vài chục phút Sự khôi phục... nhiều Q trên đường dây vì các lý do sau:      8/29/2016 Cho dù đường dây không tổn thất (R=0) thì vẫn có tổn thất Q=> rất khó để truyền tải Q đi xa Giảm Q truyền tải trên đường dây sẽ giảm tổn thất P Giảm Q truyền tải trên đường dây cũng giảm tổn thất Q( tiết kiệm chi phí đầu tư) Vấn đề ổn định điện áp Gây ra quá điện áp tạm thời khi mà mất tải đột ngột NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 21 1.6 Đường cong PV và VQ/QV... suất khác nhau |V2| 8/29/2016 Điện áp vận hành NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 27 1.6 Đường cong PV và VQ/QV  Một số nhận xét về đường cong PV      8/29/2016 Mỗi đường cong có một giá trị tải lớn nhất => gọi là giá trị mang tải lớn nhất Nếu tải tăng quá giá trị này, thì điện áp sẽ giảm thấp, mất khả năng điều khiển Với một giá trị tải, có hai giá trị điện áp: Giá trị lớn là điện áp vận hành, còn giá trị thấp ... đổ điện áp Các biện pháp đối phó? 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.1 Thế ổn định điện áp   Ổn định điện áp liên quan đến ổn định tải (load stability) Theo địnhnghĩa IEEE/CIGRE   Ổn định điện áp: Là... 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN 1.1 Thế ổn định điện áp  So sánh ổn định góc rô to ổn định điện áp    Khoảng thời gian xảy ổn định điện áp    Nghiên cứu ổn định góc MPĐ nghiên cứu khả dẫn đến... đến điện áp ổn định sụp đổ Có thể nói ổn định điện áp liên hệ chặt chẽ với ổn định tải, nói cân tải khả dự trữ nguồn 8/29/2016 NGUYÊN ĐĂNG TOẢN Cơ chế xảy ổn định điện áp thời tiết Cắt tải Mất ổn