Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1. TI SAO LI LP BÁO CÁO NÀY? 1
1.2. NI DUNG BÁO CÁO 1
CHƯƠNG 2: QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1
2.1. TNG QUAN 1
2.2. HIN TNG CNG HNG DI NG B - SSR 1
2.2.1. Gii thiu v SSR 1
2.2.2. Nguyên nhân gây ra hin tng SSR 2
2.2.3. Các yu t nh hng n SSR 3
2.3. CÁC PHNG PHÁP PHÂN TÍCH CNG HNG TN S THP 4
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN MÔ PHỎNG, TÍNH TOÁN SSR BẰNG
PHẦN MỀM EMTP-RV 6

3.1. GII THIU V CHNG TRÌNH EMTP-RV 6
3.2. PHNG PHÁP LUN MÔ PHNG H THNG IN 7
3.3. PHNG PHÁP LUN MÔ PHNG NGUN IN 8
3.3.1. Mô phng ngun in là i tng nghiên cu 8
3.3.2. Mô phng các ngun in còn li 11
3.4. PHNG PHÁP LUN MÔ PHNG MÁY BIN ÁP 13
3.4.1. Máy bin áp 2 cun dây 13
3.4.2. Máy bin áp 3 cun dây 15
3.5. PHNG PHÁP LUN MÔ PHNG NG DÂY 17
3.5.1. Mô hình ng dây thông s tp trung 17
3.5.2. Mô hình ng dây thông s ri 17
3.5.3. Mô hình Cáp in 20
3.6. PHNG PHÁP LUN MÔ PHNG KHÁNG IN 20

Báo cáo này bao gồm những nội dung sau:
 Xây dng phng pháp lun mô phng, tính toán h thng:
− Phng pháp mô phng các phn t h thng.
− Phng pháp tính toán.
 Kết quả tính toán: tính toán cng hng tn s thp.
 ánh giá nh hng ca hin tng cng hng di ng b:
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
1
CHƯƠNG 2: QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1. TỔNG QUAN
Trong h thng in có rt nhiu phn t khác nhau, các phn t li có phn
ng khác nhau i vi cùng mt hin tng. Vic mô phng toàn b các phn t s
làm mt rt nhiu thi gian và làm khi lng tính toán tr nên quá ln. Mt khác,
có rt nhiu phn t mà vic mô phng chúng hay không s không nh hng n
kt qu tính toán cui cùng. Do
ó, cn phi la chn chính xác các phn t khi mô
phng và mô hình thích hp cho tng phn t ó.
Các quá trình quá  in t xut phát t các nguyên nhân khác nhau có th rt
khác nhau v bn cht, cng nh khong tn s dao ng. Chính vì vy, vic mô
phng tính toán cn m bo vic áp ng khong tn s phù hp vi quá trình quá
 ang nghiên cu.
Các quá trình quá 
in t có th phân loi thành các nhóm tn s nh trình
bày trong Bng 1.
Bảng 1: Phân loại các nhóm tần số của các quá trình quá độ điện từ
Nhóm Khoảng tần số dao động Dạng sóng Loại quá điện áp
1 0,1 Hz – 3 kHz Dao động tần số thấp Quá điện áp tạm thời
2 50/60 Hz – 20 kHz Sóng chm Quá in áp óng ct

ςω
ωψ ωψ
−
⎡⎤
=++ +
⎣⎦
(1)
Trong qun dây stator máy phát cng có mt dòng in tng t dòng in
trong công thc (1) và phn x vào rotor máy phát, quá trình vt lý này c mô t
trong ma trn truyn Park. Các tn s khác nhau c gi là các tn s không ng
b. Các dòng in không ng b này sinh ra mô men xon trc lên rotor tubin-máy
phát làm rotor dao ng  tn s không ng b.
S xut hin ca mô men xon không ng b trên trc rotor gây ra mt s v
n
, vì bn thân trc tubin-máy phát có kiu dao ng t nhiên, cái mà bt k h
thng khi trc quay nào cng có. Vn  xy ra là mô men xon không ng b li
trung hp vi mt kiu dao ng t nhiên nào ó ca trc, vì vy trc s dao ng 
tn s t nhiên này, ôi khi là vi biên  ln. Hin tng này c gi là cng
hng không 
ng b, nó có th gây ra hin tng mi ca kim loi ca trc và có
th làm hng hoc phá hy trc.
2.2.2. Nguyên nhân gây ra hiện tượng SSR
Có rt nhiu kiu tng tác gia h thng và máy phát có th dn ti cng
hng di ng b. Mt s trong chúng c bn ã c nh ngha, chúng ta 
cp  ây 3 trong s chúng có nhng c 
im riêng nh sau:
− Điện cảm máy phát: nh hng ca in cm máy phát b gây ra bi
hin tng t kích ca h thng. in tr ca rotor, nhìn t phn ng có
giá tr âm. H thng cng th hin in tr tng t nhng vi giá tr
dng. Tuy nhiên, nu in tr âm ca máy phát có giá tr l

mô men xon cc i ln t l thun thun vi cng  ca dòng in
dao ng. Dòng in t s c ngn mch có th sinh ra mô men xon
trc rt ln  c lúc s c cng nh khi s c ã c loi tr. Trong
thc t có th có rt nhiu tn s di
ng b và  phân tích chúng là
rt phc tp.
Tuy nhiên, hin tng SSR ch thc s xy ra khi có t bù dc t gn máy
phát. Chính vì vy, khi tính toán dung lng bù dc ngoài yu t tng hiu qu
truyn ti công sut, ôi khi còn b gii hn bi hin tng SSR.
Trong 3 kiu tng tác  trên ã mô t, 2 kiu u có th coi nh là các iu
kin nhiu lo
n nh. Kiu th 3 c coi là không phi nhiu lon nh và có tính
phi tuyn cn phi phân tích.
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến SSR
Trong quá trình nghiên cu hin tng SSR, 2 thông s thng c s dng
 ánh giá mc  nh hng ó là: biên  ca mô men xon và  trt ca các
khi quay.
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
4
Có rt nhiu yu t có th nh hng n  ln biên  mô men xon và 
trt ca các khi quay trong quá trình xy ra hin tng SSR. Trong ó, các yu t
có nh hng quan trng nht gm có:
− Dung lng bù dc trên ng dây dài.
− Thông s ca máy phát in xy ra hin tng SSR.
− Thi gian loi tr s c.
2.3. CÁC PHƯƠ
NG PHÁP PHÂN TÍCH CỘNG HƯỞNG TẦN SỐ THẤP
Có nhiu phng pháp có th s dng  nghiên cu SSR. Các phng pháp

hóa h thng c vit theo dng chun sau:
Ax
x
Bu=+

(2)
− Sau ó, tr riêng c nh nga khi gii ma trn:
[
]
det 0UA
λ
−
=
(3)
− Trong ó  c gi là tr riêng.
− Sử dụng phần mềm EMTP: EMTP là chng trình s. Không nh các
chng trình n nh quá , thng ch mô hình theo th t thun coi
nh h thng có cân bng tuyt i, EMTP, mô hình h thng hoàn toàn
theo 3 pha mt cách chi tit hn nhiu. Ngoài ra, EMTP còn cho phép
mô hình phi tuyn các phn t h thng phc tp. Do ó, s phù hp vi
phân tích các v
n  mô men xon quá  SSR.
Trong phn sau ây s ln lt trinh bày chi tit phng pháp lun mô phng,
tính toán và kt qu tính toán hin tng cng hng di ng b s dng phn
mm EMTP-RV.

eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
6

eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
7
− Cng hng st t
− Khi ng ng c
− Phân tích ch  xác lp ca h thng không i xng
− Li in phân phi và ngun phân phi
− Mô hình h thng ng và ph ti
− Các bài toán bo v h thng in
EMTPRV có th la chn thc hin các mô phng sau:
− Tính phân b
 công sut (Load-Flow): Phân b công sut c tính cho h
thng nhiu pha và không i xng. Kt qu c s dng làm d liu
cho thông s iu kin u (biên) cho mô phng quá .
− Ch  xác lp (Steady-state): Tính toán iu kin u cho mô phng
theo thi gian.
− Mô phng thi gian (Time-domain): Tính toán quá trình quá  theo thi
gian.
3.2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN
Nh ã  cp, u tiên phi xác nh c phm vi nghiên cu và sau ó là
xác nh gii hn mô phng. Không mt phng pháp mô phng nào có th áp
ng tt c các nghiên cu.
Phm vi mô phng SSR nói chung là mô phng ng vic tng tác gia ng
c ng b và h thng trong khong tn s di ng b t 0 n 50Hz, các phn
t c mô ph
ng nh sau:
− Ngun in.
− Mô phng máy bin áp.
− ng dây truyn ti và các phn t bao gm: t bù dc, kháng bù ngang,

Giá trị
tham
khảo
U
LL
in áp pha – pha u cc máy phát kV 22
f Tn s Hz 50
T u dây phn ng Y
S
m
Công sut nh mc MVA 600
Thông số về điện kháng
R 0.0045
X
l
Tn tht phn ng pu 0.14 0.14
X
0
in kháng th t không pu 0.12 0.20
X
2
in kháng th t nghch pu 0.2 0.20
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
9
X
d
in kháng ng b dc trc pu 1.65 1.65
X

c im riêng ca tính toán cng hng tn s thp. Mô phng c tính c hc ca
máy phát kho sát có ý ngha rt ln n kt qu tính toán cui cùng. Mô hình ca
máy phát gm có: 2 turbine cao áp, 2 turbine h áp, rotor máy phát và kích t c
th hin trong hình sau:

Khi quay th n c mô t bng công thc theo nh lut newton th 2 nh
sau:
ur /ex
rm
rm rm t bine gen c
d
JDHSPTT
dt
ω
ωθ
×+×+×=−
Trong ó:
− J: là ma trn mô men quán tính (moment of inertia).
− ω
rm
: là vector tc  quay tuyt i.
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
10
− HSP: là ma trn h s cng - hng s àn hi (stiffness coefficients hoc
spring constant).
− D: là ma trn h s cn.
− T
turbine

) này tác ng theo hng t khi i-1 n i, do ó:
T
spring i-1
= - T
spring i
=HSP
i-1 I
(
rm i
- 
rm i-1
)
3 thành phn cn vi các h s gm có: t cn tc  tuyt  (absolute speed
damping) - DSD
i
ca khi I, cn tng h (mutual damping) – DSM
i i +1
và DSM
i i -
1
. Mô men xon cn (T
damping i
) t lên khi I c tính nh sau:
T
damping i
= DSD
i

rm i
+ DSD

Trong thc t, rt khó  xác nh c các giá tr thc cho các h s cn này.
Tuy nhiên, các mô men xon trên nh hng rt ít lên mô men xon cc i trong
quá trình quá .
Các mô men xon này c tính nh sau;

eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
11

Trong ó: ω
exciter
là tc  quay ca khi kích t.
D liu cn thit c trình bày trong bng sau:
Bảng 3: Thông số phần cơ mô phỏng máy phát
Khối mô
phỏng
Moomen
quán tính
Cản
không
đồng tốc
Cản tương
hỗ
Hằng số
đàn hồi
(10
6
)
Cản tốc độ

VwZ2

Hình 1: Mô hình V with impedance
D liu cn cho mô hình này gm có:
− Source: các thông s v biên , tn s và góc pha ca ngun.
− Impedane: tng tr ngun (s dng in kháng siêu quá ).
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
12
Ngoài ra,  thit lp các d liu ban u (in áp, góc pha) cn phi tính toán
ch  xác lp (load flow) vi vic s dng phn t Load-Flow Bus. Phn t này
c t ti nút ngun mà nó thit lp d liu, và có mt trong 3 loi nút sau:
− Nút cân bng(slack bus):
− Nút ph ti (PQ bus):
− Nút in áp (PV bus):

Hình 2: Mô hình phần tử Load-Flow Bus
Nút cân bằng: Các thông s khai báo cho nút này bao gm:
− Frequency: tn s ca ngun (Hz).
− Controlled voltage: Biên  in áp ti nút mà ngun này ni vào (V, kV,
MV, kVRMS, kVRMSLL).
− Controlled phase: góc pha in áp ti nút t thit b LF.
Nút phụ tải: Các thông s khai báo cho nút này bao gm:
− Frequency: tn s ca ti (Hz).
− Voltage: Biên  in áp pha ti nút mà ti này ni vào (V, kV, MV,
kVRMS, kVRMSLL). in áp này ch dùng  khi to cho b
c lp
u tiên.
− Phase: giá tr ban u góc pha in áp ti nút t thit b LF.

Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
14

Hình 3: sơ đồ khối một máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây

Hình 4: sơ đồ mạch của của 1 khối xfmr (máy biến áp tương đương 1 pha)
Các thông s cn thit cho mt mô hình máy bin áp bao gm:
− D liu c bn
− Nominal power: Công sut nh mc S
n

− Nominal frequency: tn s f
− Winding 1 voltage: in áp nh mc U
n1
ca cun dây 1, in áp dây.
− Winding 2 voltage: in áp nh mc U
n2
ca cun dây 2, in áp dây.
− Winding R: R
− Winding X: X
− Winding 1 R: R1, in tr cun dây 1
− Winding 1 X: X1, in kháng cun dây 1
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
15
− Winding Impedance on winding 1: T s tng tr ca cun dây 1 trên
tng tr tng Z1/Z
− Winding 2 R: R2, in tr cun dây 2 khi Z1/Z không c khai báo

công sut nh mc cun dây 1
− Nominal power for winding 2: S
n1
công sut nh mc cun dây 2
− Nominal power for winding 3: S
n1
công sut nh mc cun dây 3
− Winding 1 voltage: in áp nh mc U
n1
ca cun dây 1.
− Winding 2 voltage: in áp nh mc U
n2
ca cun dây 2.
− Winding 3 voltage: in áp nh mc U
n3
ca cun dây 3.
− Winding 1 R: in tr cun dây 1 R
1

− Winding 2 R: in tr cun dây 2 R
2

− Winding 3 R: in tr cun dây 3 R
3

− Winding 1 X: in kháng cun dây 1 X
1

− Winding 2 X: in kháng cun dây 2 X
2


Hình 7: mô hình đường dây thông số tập trung
D liu cn thit cho 2 mô hình này c bn là ging nhau, gm có:
− R-L-C: Các thông s R, L, C ca ng dây, có th s dng dng ma trn
có các phn t tng h hoc cho di dng thành phn i xng (th t
thun và không).
3.5.2. Mô hình đường dây thông số rải
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
18
Th vin lines.ctf cung cp các mô hình thông s ri ca ng dây trên không
(m-pha):
− Tham s hng (Constant Parameter-CP Line)
− Tham s ph thuc tn s (Frequency Dependent-FD Line)
Mô hình FD Line các tham s khai báo c xây dng bng hàm Line Data
trong cùng th vin.
LINE DATA

Hình 8: mô hình cho phép thiết lập dữ liệu đường dây
D liu u vào cho module này bao gm:
− D liu v dây dn (Conductor Data)
− Module: cho phép khai báo các dng d liu cn tính (line model hoc
Line Parameters)
− Line Model: to ra mô hình ng dây cho các bài toán ch  xác lp và
mô phng thi gian.
− Line Parameters: tính in tr, in kháng, và in dung ca dây dn.
− Unit: xác nh n v s dng cho d liu bao gm h SI hoc h English
− Input opton: l
a chn cách khai báo s  b trí và s liu dây dn.

− Angular position (ANPHA) là góc ca dây u tiên.
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp
Thực hiện: Lê Quốc Anh
20

Hình 10: sơ đồ bố trí dây phân pha
− Model: la chn mô hình ng dây (phân b ri hay tp trung)
− Line length: chiu dài ng dây
3.5.3. Mô hình Cáp điện
Cáp in cng có th c mô phng thông qua các mô hình có sn chung vi
ng dây. Tuy nhiên, vi mô hình cáp in có thông s ph thuc vào tn s, các
thông s c tính toán qua hàm c cha trong phn t CAPBLE DATA trong
cùng th vin.
CABLE DATA

Hình 11: mô hình CABLE DATA
Tng t i vi LINE DATA, CABLE DATA c nhp các thông s u
vào cn thit  tính toán các thông s cn thit cho mt tuyn cáp.
3.6. PHƯƠNG PHÁP LUẬN MÔ PHỎNG KHÁNG ĐIỆN
Hin nay, các kháng in bù ngang trên h thng in 500kV Vit Nam có 2
loi:
− Loi 3 pha: 3 pha nm trong cùng 1 khi, do ó phi mô phng s h cm
gia các kháng. Thng cho các kháng nh hn 130MVAr
− Lo
i 1 pha: 3 kháng 1 pha c t riêng r, do vy không cn mô phng
mi liên h cm ng gia các kháng (h cm). Thng cho các kháng
ln hn 130MVAr.
eBook for You
Nghiên cứu Cộng hưởng tần số thấp

RL6

Hình 14: Mô hình phần tử RL
3.6.3. Kháng trung tính
Mô hình s dng cùng loi vi mô hình kháng chính ca kháng 1 pha.
++

++

++

R
X
C
+

RL4
R
X
+


Hình 15: Đặc tính tiêu biểu của một BVCQĐA (ZnO hoặc MOV)
Giá tr ca các im thuc ng c tính này c nhp vào i tng
Nonliner Data.
Data function
ZnO

Hình 16: Mô hình Nonliner Data
Các thông s cn thit cho mô hình
− Desired Voltage rating: in áp nh mc ca BVCQA
− D liu các im c tính BVCQA
3.8. PHƯƠNG PHÁP LUẬN MÔ PHỎNG TỤ BÙ DỌC 500KV
3.9. PHƯƠNG PHÁP LUẬN TÍNH TOÁN SSR
Trong phn này s trình bày chi tit phng pháp lun tính toán SSR.
eBook for You