CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 1
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 2
Ổn định động của hệ thống là khả năng của hệ thống khôi phục lại chế độ làm
việc ban đầu hoặc gần ban đầu sau khi bị các kích động ( kích động lớn và
kích động nhỏ ).
Các kích động lớn tuy xảy ra ít nhưng có biên độ lớn. Chúng xuất hiện khi
các:
- Cắt hoặc đóng đột ngột các phụ tải lớn.
- Cắt đường dây tải điện hoặc máy biến áp đang mang tải.
- Cắt máy phát điện đang mang tải.
- Ngắn mạch các loại.
Trong các dạng kích động nói trên thì ngắn mạch là nguy hiểm hơn cả, vì
vậy ổn định của hệ thống điện được xét cho trường hợp xảy ra ngắn mạch.
Khi xảy ra ngắn mạch sự cân bằng công suất cơ điện bị phá hoại lớn, trong
máy phát điện sẽ xuất hiện quá trình quá độ cơ điện dẫn đến sự dao động góc
quay tương đối của rôto với từ trường phần tĩnh theo thời gian. Do vậy nghiên
cứu ổn định động của hệ thống điện là nghiên cứu sự chuyển động tương đối
của δ trong quá trình quá độ cơ điện của máy phát, xuất phát từ giá trị ban đầu
δ
0
( khi t = 0 ). Nếu hệ thống có ổn định thì sau thời gian t nào đó, sau khi bị
kích động góc δ(t) sẽ trở về giá trị ban đầu δ
0
hoặc gần δ
0
, tức hệ thống có ổn

S
đm
(MVA)
P
đm
(MW)
U
đm
(kV)
cosϕ
X'
d
J
o
(TM
2
)
NMNĐ
1
62.5
50
10.5
0.8
0.1786
2.125
NMNĐ
2
78.75
63
10.5

X
Ω
∆Q
0
kVAr
Cao
Hạ
63
115
10.5
10.5
260
59
0.65
0.87
22
410
Bảng thông số máy biến áp tăng áp TDH-80000/110 của NMNĐ 2
S
đm
MVA
Số liệu kỹ thuật
Số liệu tính toán
U
đm
(kV)
U
N
%
∆P

NĐ1-6
= 41.98 km, Z
NĐ1-6
= 9.66 + j 9.24 Ω,
4
N§1-6
B
10 1.08
2
−
× =
S
Lộ đường dây kép NĐ2-4 (dây dẫn AC-150)
L
NĐ2-4
= 48.97 km, Z
NĐ2-4
= 5.14 + j 10.19 Ω,
4
N§2-4
B
10 1.34
2
−
× =
S
Lộ đường dây kép NĐ1-6 (dây dẫn AC-70)
L
4-6
= 43.72 km, Z

NĐ2-9
= (31.51 + j 18.768) + (33.59 + j 16.679) + (27.826 + j 20.726) +
+ (31.382 + j 21.055) = 124.308 + j 77.228 MVA
eBook for You
CHUYấN TT NGHIP: TNH TON N NH CHO HT
Thc hin: Nguyn Anh Tun 5
S
4
= S
c4
= 43.255 + j 27.982 MVA
S
6
= S
c6
= 40.223 + j 24.342 MVA
Ch ban u:
Trong phn I, khi tớnh toỏn iu chnh in ỏp ta cú : U
4
= 111.67 kV, U
6
=
112.49 kV v nỳt 6 l im phõn cụng sut gia hai nh mỏy in.
Cụng sut truyn ti trờn ng dõy N1-6 :
S
N1-6
= 33.626 + j 29.215 MVA
Cụng sut truyn ti trờn ng dõy N2-4 :
S
N2-4

2. Tính quy đổi các thông số
Chọn S
cb
= 100 MVA , U
cb
= 110 kV
Z
cb
=
2
2
cb
cb
U
110
121
S 100
= =
Ω
* Quy đổi thông số máy phát điện và máy biến áp của NMNĐ1:
' 2
2
' 2 2
d ®m cs
dF1 1
2 2
F®m cs
X U S
0.1786 10.5 100 115
X k ( ) 0.312

×
= = = ×Ω ×
[MWS]
Hằng số quán tính thay thế của NMNĐ1 là :
T
j1
= 4×1.328 = 5.313 (s)
Điện kháng thay thế của NMNĐ1 :
X
F1
= (
'
dF1
X
+ X
B1
)/4 = (0.312 + 0.182)/4 = 0.124
* Quy đổi thông số máy phát điện và máy biến áp của NMNĐ2:
' 2
2
' 2 2
d2 ®m cs
dF2 2
2 2
F2®m cs
X U S
0.224 10.5 100 121
X k ( ) 0.344
10.5
S U 78.75 110

[MWS]
Hằng số quán tính thay thế của NMNĐ2 là :
T
j2
= 4×1.91 = 7.639 (s)
Điện kháng thay thế của NMNĐ2 :
X
F2
= (
'
dF2
X
+ X
B2
)/4 = (0.344 + 0.159)/4 = 0.126
* Quy đổi các thông số đường dây:
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 7
N§1-6
N§1-6
cb
Z
9.66 + j 9.24
Z 0.08 j0.076
Z 121
= = = +
N§2-4
N§2-4
cb

=
6 ccN§1-6 cc4-6
cb
S jQ jQ
40.223 + j 24.342 j1.307 j1.367
S 100
− −
− −
=
= 0.402 + j 0.217
4
S
=
4 c®4-6 ccN§2-4
cb
S jQ jQ
43.255 + j 27.982 j1.367 1.621
S 100
− −
− −
=
= 0.433 + j 0.25
S
NĐ2
=
pt2 c®N§2-4
cb
S jQ
124.308 + j 77.228 j1.621
S 100

= =
= 0.084 – j 0.095
Giá trị điện áp quy đổi là:
4
U
= 111.67/110 = 1.015
6
U
= 112.49/110 = 1.023
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 8
Nút 6 là điểm phân công suất, ta chọn nút 6 (
6
U
= 1.023∠0
0
) làm điểm
tính toán về hai phía nhà máy.
3. Tính chế độ xác lập của mạng điện trước lúc ngắn mạch:
0.042 + j 0.084
ZN§2-4
0.083 + j 0.079
Z4-6
0.08 + j 0.076
ZN§1-6
j 0.124
j XF1 j XF2
j 0.126
E'1

−
−
−
= =
= 0.328 - j 0.285 = 0.435∠- 40.992
0
N§1
U
=
6
U
+
N§1-6 N§1-6
I Z× =
1.023 + (0.328 - j 0.285)×(0.08 + j 0.076)
= 1.071 + j 0.002 = 1.071∠0.114
0
Vậy U
NĐ1
= 1.071; δ
NĐ1-6
= 0.114
0
Tổn thất công suất trên đoạn NĐ1-6 là:
2
N§1-6 N§1-6 N§1-6
S I Z∆ = ×
= 0.435
2
×(0.08 + j 0.076) = 0.016 + j 0.013

'
1
E
= 1.192 ; δ
1
= 8.534
0
; P
10
= 1.508.
* Tính từ nút 6 về phía NMNĐ 2:
Điện áp tại nút 4 :
*
0
6
4 6 6 N§1 6 N§1 6
*
6
S 0.402 - j 0.217
I I I I = 0.435 -40.992
1.023
U
− − −
= − = − − ∠
= 0.098∠48.652
0
4
U
=
6

= 0.545∠- 17.873
0
N§2
U
=
4
U
+
N§2-4 N§2-4
I Z×
= 1.023∠0.627
0
+ 0.545∠-17.873
0
×(0.042 + j 0.084) =
1.06∠2.582
0
Vậy U
NĐ2
= 1.06; δ
NĐ1-6
= 2.582
0
Tổn thất công suất trên đoạn NĐ2-4 là:
2
N§2-4 N§2-4 N§2-4
S I Z∆ = ×
= 0.545
2
×(0.042 + j 0.084) = 0.012 + j 0.025

+ 1.91∠- 25.646
0
×j 0.126
= 1.193∠12.823
0
Vậy
'
2
E
= 1.193 ; δ
2
= 12.823
0
; P
20
= 1.784.
Góc tương đối giữa sức điện động hai nhà máy là:
δ
120
= δ
1
- δ
2
= 8.534
0
– 12.823
0
= - 4.289
0
δ

1.156 j0.633+
= 1.318∠28.704
0
N§1
U
= 1.071∠0.114
0
Tổng trở phụ tải được xác định như sau:
2
2
N§1
ptN§1
* 0
N§1
U
1.071
Z
1.318 28.704
S
= =
∠ −
= 0.763 + j 0.418
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 11
* Phụ tải NMNĐ2:
S
NĐ2
= 1.243 + j 0.756 = 1.455∠31.308
0

2
6
6
* 0
6
U
1.023
Z
0.457 28.36
S
= =
∠ −
= 2.015 + j 1.088
* Phụ tải NMNĐ1:
4
S
= 0.433 + j 0.25 = 0.5∠30
4
U
= 1.023∠0.627
0
Tổng trở phụ tải được xác định như sau:
2
2
4
4
* 0
4
U
1.023

Z6
2.015 + j 1.088
0.736 + j 0.418
ZptN§1
ZC1
ZB1ZA1
O
I ptN§1
Z jX // Z 0
∆
= =
* Biến đổi ∆( Z
4
; Z
NĐ2-4
; Z
ptNĐ2
) → Y( Z
A1
; Z
B1
; Z
C1
)
Z
Σ1
= Z
4
+ Z
NĐ2-4

(1.813+j1.047) (0.66+j0.401)
Z = =
Z 2.515+j1.532
∑
×
×
= 0.476 + j 0.274
* Ghép các tổng trở nối tiếp:
Z’
A1
= Z
4-6
+ Z
A1
= (0.083 + j 0.079) + (0.031 + j 0.059) = 0.114 + j 0.138
Z’
B1
= Z
B1
+ j X
F2
= (0.011 + j 0.022) + j 0.126 = 0.011 + j 0.148
Ta được sơ đồ sau:
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 13
E'24
6
N§1
E'1

)
Z
Σ2
= Z
6
+ Z’
A1
+ Z
C1
= (2.015 + j 1.088) + (0.114 + j 0.138) + (0.476 + j 0.274)
= 2.605 + j 1.5
'
6 A1
A2
2
Z Z
(2.015+j1.088) (0.114+j0.138)
Z = =
Z 2.605 + j 1.5
∑
×
×
= 0.09 + j 0.103
'
A1 C1
B2
2
Z Z
(0.114+j0.138) (0.476+j0.274)
Z = =

= (0.021 + j 0.058) + (0.011 + j 0.148) = 0.032 + j 0.206
Ta được sơ đồ sau:
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 14
ZB3
ZC3
ZA3
ZI
0
0.368 + j 0.199
ZC2
0.032 + j 0.206
Z'B2
0.17 + j 0.179
Z'A2
j 0.124
j XF1
E'1
N§1
E'2
O
* Biến đổi ∆( Z
I
; Z’
A2
; Z
C2
) → Y( Z
A3

3
Z Z
(0.17+j0.179) (0.368+j0.199)
Z = =
Z 0.538 + j 0.378
∑
×
×
= 0.121 + j 0.101
I C2
C3
3
Z Z
0 (0.368+j0.199)
Z = =
Z 0.538 + j 0.378
∑
×
×
= 0
* Ghép các tổng trở nối tiếp:
Z’
A3
= j X
F1
+ Z
A3
= j 0.124
Z’
B3

10
= Z’
A3
+ Z
C3
+ Z’
A3
×Z
C3
/ Z’
B3
= Z’
A3
= j 0.124 = 0.124∠90
0
Z
20
= Z’
B3
+ Z
C3
+ Z’
B3
×Z
C3
/ Z’
A3
= Z’
B3
= 0.153 + j 0.307=

= + = + = ∠ −
∞
⇒ Y
11
= 0.124 ; ϕ
11
= -(-90
0
) = 90
0
; α
11
= 90
0
- ϕ
11
= 0
0
0
22
20 12
1 1 1 1
Y 2.915 63.51
Z Z 0.153 + j 0.307
= + = + = ∠ −
∞
⇒ Y
22
= 2.915 ; ϕ
22

; α
12
= 90
0
- ϕ
12
= 90
0
Đặc tính công suất khi ngắn mạch :
P
1II
=
'2
1
E
Y
11
sinα
11
+
'
1
E
'
2
E
y
12
sin(δ
12

2
E
y
12
sin(δ
12
+ α
12
) =
'2
2
E
Y
22
sinα
22
= 1.193
2
×2.915×sin26.49
0
= 1.851
Công suất thừa tác động lên các máy phát điện sau khi ngắn mạch tại mỗi nhà
máy là:
∆P
1II
= P
10
– P
1II
= 1.508

ZN§1-6
j 0.124
j XF1 j XF2
j 0.126
E'1
N§1
6
4
N§2
E'2
* Biến đổi ∆( Z
4
; Z
NĐ2-4
; Z
ptNĐ2
) → Y( Z
A1
; Z
B1
; Z
C1
)
Z
Σ1
= Z
4
+ Z
NĐ2-4
+ Z

1
Z Z
(1.813+j1.047) (0.66+j0.401)
Z = =
Z 2.515+j1.532
∑
×
×
= 0.476 + j 0.274
* Ghép các tổng trở nối tiếp:
Z’
A1
= Z
4-6
+ Z
A1
= (0.083 + j 0.079) + (0.031 + j 0.059) = 0.114 + j 0.138
Z’
B1
= Z
B1
+ j X
F2
= (0.011 + j 0.022) + j 0.126 = 0.011 + j 0.148
Ta được sơ đồ sau:
O
0.011 + j 0.148
Z'B1
0.114 + j 0.138
Z'A1

Z
Σ2
= Z
6
+ Z’
A1
+ Z
C1
= (2.015 + j 1.088) + (0.114 + j 0.138) + (0.476 + j 0.274)
= 2.605 + j 1.5
'
6 A1
A2
2
Z Z
(2.015+j1.088) (0.114+j0.138)
Z = =
Z 2.605 + j 1.5
∑
×
×
= 0.09 + j 0.103
'
A1 C1
B2
2
Z Z
(0.114+j0.138) (0.476+j0.274)
Z = =
Z 2.605 + j 1.5

+ Z’
B1
= (0.021 + j 0.058) + (0.011 + j 0.148) = 0.032 + j 0.206
Ta được sơ đồ sau:
O
E'2
N§1
E'1
j XF1
j 0.124
Z'A2
0.25 + j 0.255
Z'B2
0.032 + j 0.206
ZC2
0.368 + j 0.199
ZA3
ZC3
ZB3
ZptN§1
0.736 + j 0.418
* Biến đổi ∆( Z
ptNĐ1
; Z’
A2
; Z
C2
) → Y( Z
A3
; Z

Z Z
(0.25 + j 0.255) (0.368+j0.199)
Z = =
Z 1.354 + j 0.872
∑
×
×
= 0.07 + j 0.061
ptN§1 C2
C3
3
Z Z
(0.736 + j 0.418) (0.368+j0.199)
Z = =
Z 1.354 + j 0.872
∑
×
×
= 0.199 + j 0.094
* Ghép các tổng trở nối tiếp:
Z’
A3
= j X
F1
+ Z
A3
= j 0.124 + (0.139 + j 0.127) = 0.139 + j 0.251
Z’
B3
= Z

10
= Z’
A3
+ Z
C3
+ Z’
A3
×Z
C3
/ Z’
B3
= 0.549 + j 0.41 = 0.685∠36.777
0
Z
20
= Z’
B3
+ Z
C3
+ Z’
B3
×Z
C3
/ Z’
A3
= 0.484 + j 0.482= 0.683∠44.846
0
Z
12
= Z’

11
= -(- 55.663
0
) = 55.663
0
; α
11
= 90
0
- ϕ
11
= 34.337
0
22
20 12
1 1 1 1
Y
Z Z 0.484 + j 0.482 0.146 + j 0.878
= + = +
= 2.465∠- 60.295
0
⇒ Y
22
= 2.465 ; ϕ
22
= -(- 60.295
0
) = 60.295
0
; α

- ϕ
12
= 9.441
0
Đặc tính công suất khi ngắn mạch :
P
1III
=
'2
1
E
Y
11
sinα
11
+
'
1
E
'
2
E
y
12
sin(δ
12
- α
12
) =
'2

-
'
1
E
'
2
E
y
12
sin(δ
12
+ α
12
) =
'2
2
E
Y
22
sinα
22
= 1.193
2
×2.465×sin29.705
0
- 1.192×1.193×1.124×sin (δ
12
+ 9.441
0
)

12
+ 9.441
0
)]
= - 0.046 + 1.598×sin (δ
12
+ 9.441
0
)
3. Tính góc cắt 
12cắt
và thời gian cắt lớn nhất đảm bảo ổn định hệ thống
điện:
Gia tốc riêng của mỗi nhà máy α
1
, α
2
và gia tốc tương đối giữa hai nhà
máy α
12
khi ngắn mạch là:
1II
1
j1
18000 P
18000 1.508
const
T 5.313
× ∆
×

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 21
0
12
'
1III
1
j1
18000 - 0.415 - 1.598 sin ( - 9.441 )
18000 P
T 5.313
 
× δ
× ∆
 
α = =
= - 1405.985 – 5413.89×sin (δ
12
– 9.441
0
)
0
12
'
1III
2
j2
18000 - 0.046 + 1.598 sin ( + 9.441 )
18000 P
T 7.639
 

1
- ’
2
10
-4277.180
1991.055
-6268.235
20
3500.112
-3570.481
7070.593
30
-6767.922
3602.046
-10369.968
40
2686.016
-2872.945
5558.961
50
-2911.010
820.489
-3731.499
60
-2972.338
1097.370
-4069.707
70
2727.604
-3060.710

-5337.147
2540.350
-7877.497
160
-132.517
-874.918
742.401
170
388.115
-1470.791
1858.906
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 22

12
’
1
’
2
’
12
= ’
1
- ’
2
180
-5690.210
2944.437
-8634.647

12(n-1)
+ ∆δ
12(n)
Áp dụng công thức tổng quát với:
∆t = 0.05 ; δ
120
= - 4.289
0
α
12
= const = 5266.852
t
i
= i×∆t
Ta có:
- Cho phân đoạn 1:
∆δ
12(1)
= α
12
×
2
t
2
∆
= 5266.852×
2
0.05
2
= 6.584

* Bảng kết quả tính thời gian căt t
cắt
Phân đoạn
t (s)

12
t
2

12(n)

12(n)
1
0.05
6.584
2.295
2
0.1
13.168
19.752
22.047
eBook for You
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 23
Phân đoạn
t (s)

12
t
2