Chơng 4: các biện phấp nâng cao ổn định http://www.ebook.edu.vn - 70 -
Bộ môn: hệ thống Điện Bài giảng ổn định hệ thống điện
Chơng 4
Các biện pháp nâng cao ổn định

Việc đảm bảo cho HTĐ đợc ổn định trong mọi điều kiện có tầm quan trọng đặc
biệt nhằm đảm bảo việc cung cấp điện năng liên tục cho các hộ tiêu thụ.
Trong thực tế nhiều khi bản thân HTĐ với các thiết bị cơ bản không đủ để đảm
bảo ổn định, không đủ độ dự trữ ổn định cần thiết, ngời ta phải dùng các biện pháp
nhằm tăng cờng ổn định của HTĐ.
Các biện pháp nâng cao ổn định có thể chia làm hai loại:
1. Cải thiện các phần tử chính của HTĐ.
2. Thêm vào hệ thống các phân tử phụ nhằm nâng cao khả năng ổn định của hệ thống.
4.1. Cải thiện đặc tính của những phần tử chính trong HTĐ
4.1.1. Máy phát điện
a. Cải tạo tham số của MPĐ
ở chơng 2, mục 2.2 đã nói về ảnh hởng của điện kháng của MPĐ X
d
đến ổn
định tĩnh của HTĐ. Ta thấy rằng trong trờng hợp không có TĐK, nếu giảm X
d
thì sẽ
tăng đợc dự trữ ổn định tĩnh. Đối với ổn định động thì việc giảm X
d
sẽ có tác dụng tốt
(hình 4.1). Ngoài ra việc tăng hằng số quán tính
j
T sẽ có lợi đối với ổn định động ở
chỗ nó cho
cat
t kéo dài hơn hoặc với

P
0
t
cắt
X'
d1X'
d2
X'
d1
<X'
d2
Hình 4.1

P
0
t
cắt
T
j1T
j2
T
j1
<T
j2

2
. Nh
vậy đờng đặc tính công suất E
2
sẽ giảm thấp hơn E
1
và độ dự trữ ổn định tĩnh sẽ giảm đi.

Khi cos = 1 thì sức điện động sẽ là
3
E , nếu cos đổi dấu thì E sẽ giảm tiếp và đến
khi =90
0
thì vector B trùng với trục 0A, đạt giá trị nhỏ nhất, ứng với giới hạn ổn định.
Trên hình 4.4 là quan hệ P
max
và cos MPĐ.
Qua phân tích trên ta
thấy rằng nếu cos của
MPĐ càng cao thì càng
không lợi về ổn định.
Nhng sản xuất máy phát
với cos thấp thì cùng
một giá trị của CSTD P
công suất biểu kiến sẽ lớn
vì S =P/cos làm cho máy
phát đắt tiền, trong thực tế
ngời ta chọn giá trị thích hợp của cos.
Trong khi vận hành, nếu cos của máy phát cao quá thì để bảo đảm ổn định cần
phải có biện pháp giảm nó xuống, ví dụ nh đấu thêm dẫn kháng vào cực MPĐ để tăng

hsXI
cosIX
hta
ht
=
=

-0,85 -0,9 -0,95 0 0,95 0,9 0,85 0,8

cos
P
max1,4
1,3 1,2 1,1
Hình 4.4
Chơng 4: các biện phấp nâng cao ổn định http://www.ebook.edu.vn - 72 -
Bộ môn: hệ thống Điện Bài giảng ổn định hệ thống điện
TĐK có 3 phần tử chủ yếu (hình 4.5b,c): 1 là phần tử biến đổi - biến đổi tín hiệu
sơ cấp thành tín hiệu đầu vào của TĐK, 2 là bộ phận đo lờng, 3 là bộ phận khuyếch

đạo hàm của dU/dt 0 cho nên TĐK vẫn tác động.
b. Tác động của TĐK đến ổn định tĩnh
Kích từ chính Má
y

p
hát
TĐK
1
2
a
)

2 13
b
)

2 1 3
c
)
a
b
Hình 4.5

0

90
0



Yêu cầu thứ 1: là tác động nhanh, tức là độ tăng của sức điện động E
q
theo thời
gian phải lớn, tốc độ tăng này lại phụ thuộc vào tốc độ tăng của điện áp đặt trên cuộn
kích thích U
k
. Trên hình 4.6 chỉ rõ ảnh hởng của độ tăng của E
q
đến đờng đặc tính
công suất, E
q
tăng càng nhanh thì đờng đặc tính công suất càng dốc và
max
P
càng lớn.
Độ tăng của
k
U
hiện nay đạt khoảng 200V/s, còn
q
E
là 2000 - 3000V/s
Yêu cầu thứ 2: là
maxk
U
hay
maxq
E
phải cao, vì điện áp của cuộn kích thích cũng nh
q

định động không đáng kể bởi vì
quá trình quá độ cơ điện xảy ra rất
nhanh (0,1-0,2s) còn quá trình quá
độ điện từ lại xảy ra chậm (1 giây).
Tuy vậy trong trờng hợp
cắt mạch chậm thì bộ phận cờng
hành kích thích của TĐK cũng có
tác dụng và giảm diện tích gia tốc
(hình 4.7).
Nếu không có TĐK tức là
E'= hs thì diện tích gia tốc là F 1233'44' và diện tích hãm tốc là F 4'56, khi có TĐK thì
E' sẽ tăng lên đến
max
'E khi đó
gt
F
= F 12344' và
ht
F = F 4'5786.
Độ tăng của diện tích hãm tốc cũng phụ thuộc vào tốc độ tăng của E' và giá trị
E'
max
cho nên đối với ổn định động yêu cầu cũng là tăng nhanh E' và
max
'E phải cao.
4.1.3. Máy cắt điện
Sử dụng máy cắt điện cắt
nhanh sự cố là biện pháp cơ bản để
đảm bảo ổn định động của HTĐ.
a. Cắt nhanh sự cố

3
2
P
II
P
III
P
I
1

01

02


2cat

1ca
t




1'
6
5
4

công suất truyền tải P
0
đợc nâng cao. Ngoài ra việc cắt nhanh ngắn mạch còn có tác dụng
ngăn chặn sự biến hoá của ngắn mạch không đối xứng thành ngắn mạch 3 pha. Ta hãy xét
tác dụng tăng khả năng truyền tải của hệ thống đồ thị hình 4.8.
Nếu ngắn mạch với góc
1cat

thì theo điều kiện cân bằng diện tích hãm tốc và gia
tốc có thể tải đợc công suất tối đa là P
01
lúc đó:
'456ht1234gtl
FFFF
=
=
=

Bây giờ nếu cắt sớm hơn ở
2cat
t
thì cũng theo điều kiện đó có thể tăng công suất
tải lên
02
P
khi đó:
''"
''''
5654FFFF
2ht43212gt

năng cắt nhanh của
máy cắt: thời gian
cắt của bản thân máy
cắt từ khi có tín hiệu
và đến khi dập xong
hồ quang là 0,04 -
0,07s còn thời gian
tác động của bảo vệ
rơle là 0,01 - 0,03s
cho nên thời gian cắt
P
0
t
cắt
N
(1)N
(2)N
(1,1)N
(3
)
100%

g
sơ đồ B Dùn
g
sơ đồ A

Chơng 4: các biện phấp nâng cao ổn định http://www.ebook.edu.vn - 75 -
Bộ môn: hệ thống Điện Bài giảng ổn định hệ thống điện
của cả thiết bị bảo vệ và cắt là 0,05 - 0,1s.
b. Tự đóng lại đờng dây tải điện TĐL
Phần lớn các ngắn mạch xảy ra trên đờng dây là tạm thời, nên sau 1 thời gian
nhất định đủ để khử Ion nếu ta đóng lại đờng dây thì nó có thể làm việc bình thờng.
Thời gian khử Ion: 110kV 0,1 - 0,13s; 220kV 0,12 - 0,33s
Thờng 80- 90% TĐL có kết quả.
TĐL thờng dùng cho các
đờng dây cụt một lộ đến các phụ tải
để đảm bảo cung cấp điện. Nhng
cũng đợc dùng cho các máy phát
làm việc song song và có tác dụng
đảm bảo ổn định động nhất là với
các đờng dây liên lạc 1 lộ.
Tác dụng của TĐL trên hình
4.11.
Điều kiện để chọn thời gian
TĐL là:
-
TDL
t
và
cat
t

giảm cho nên P
max
sẽ tăng
lên. Trên hình 4.12 biểu diễn quan hệ giữa P
max
và điện áp U
dd
của đờng dây tải điện
dài 200km.
Đối với các đờng dây dài điện kháng tuyệt đối X
dd
của đờng dây cũng có tác dụng
đáng kể đến độ dự trữ ổn định. Để giảm X
dd
ngời ta có thể thực hiện các biện pháp:
100 200 300 U
dd
(kV)
P
max1,21,0

0,8

0,6


8
7
Chơng 4: các biện phấp nâng cao ổn định http://www.ebook.edu.vn - 76 -
Bộ môn: hệ thống Điện Bài giảng ổn định hệ thống điện
- Bù dọc bằng cách đấu thêm
c
X
vào đờng dây, do đó
CLdd
XXX
=
sẽ giảm đi.
- Phân nhánh dây dẫn, làm tăng bán kính tơng đơng của dây dẫn do đó giảm
điện kháng.
- Đặt các trạm cắt trung gian để khi ngắn mạch chỉ cần cắt 1 đoạn đờng dây bị
sự cố, nh vậy cải thiện chế độ của hệ thống sau khi cắt ngắn mạch (hình 4.13).
Đối với đờng dây siêu cao áp có thể đặt các máy bù động bộ ở dọc đờng dây
hoặc các máy bù tĩnh (SVC) để tăng khả năng tải của hệ thống.
4.2. Các biện pháp phụ
4.2.1. Nối đất các điểm trung tính của máy biến thế qua điện kháng hoặc điện trở
tác dụng
Việc nối đất một số điểm trung tính của MBA qua điện kháng hoặc điện trở trong
HTĐ trung tính nối đất trực tiếp sẽ làm cho tổng trở thứ tự không của hệ thống
0
Z

khi
xảy ra ngắn mạch không đối xứng tăng lên. Việc tăng
0

axImI
P sẽ tăng lên.
Trong trờng hợp
dùng điện trở tác dụng sẽ
lớn hơn bởi vì điện trở
tiêu thụ CSTD làm cho
đặc tính công suất khi
ngắn mạch đỡ giảm. Đối
với ngắn mạch xứng các
biện pháp trên không có
tác dụng.
Một biện pháp có thể khác để tăng
0
Z

là giảm số điểm trung tính nối đất, tức là
chỉ nối đất trung tính một số MBA trong HTĐ. Tuy nhiên nếu


Z quá nhỏ sẽ làm cho
dòng ngắn mạch một pha lớn quá có hại cho HTĐ, cho nên số điểm nối đất trung tính
MBA cần đợc lựa chọn một cách hợp lý.
4.2.2. Ghìm điện
C
R
a
)
Hình 4.14
b
)


F
ht
P
0
P

Hình 4.15a

P
I
F
gt
P
III
P
II

0




cat




F
ht