Bài giảng Tự động hóa trong hệ thống điện: Chương 4 - TS. Nguyễn Xuân Tùng

Sự ổn định của tần số là yếu tố sống còn đối với vận hành an toàn và tin cậy của hệ thống điện. Mọi mất cân bằng công suất giữa sản xuất và tiêu thụ đều dẫn đến thay đổi tần số, có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng nếu không được kiểm soát. Khi tần số hệ thống điện giảm xuống dưới ngưỡng cho phép, không chỉ các thiết bị điện có nguy cơ hư hỏng mà còn đe dọa đến toàn bộ sự ổn định vận hành của lưới điện. Do đó, các cơ chế bảo vệ và can thiệp kịp thời là cực kỳ quan trọng để duy trì cân bằng công suất và tần số. Trong bối cảnh này, việc tự động sa thải phụ tải theo tần số nổi lên như một biện pháp chủ động, thiết yếu nhằm ngăn chặn sự sụp đổ tần số và bảo toàn tính toàn vẹn của hệ thống điện quốc gia.

Kỹ sư điện, kỹ sư vận hành hệ thống điện, nhà nghiên cứu trong lĩnh vực năng lượng và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện, đặc biệt là điện lực.

Tài liệu này đi sâu vào mục đích và tầm quan trọng của việc sa thải phụ tải theo tần số (TCT) như một cơ chế bảo vệ thiết yếu trong các hệ thống điện hiện đại. Bắt đầu bằng việc phân tích nguyên nhân của sự mất cân bằng công suất – từ việc cắt tổ máy gây thiếu hụt đến cắt đường dây gây thừa công suất – và tác động trực tiếp của chúng lên tần số hệ thống. Khi tần số giảm, không chỉ tốc độ quay của các máy phát và động cơ bị ảnh hưởng mà còn kéo theo hàng loạt hệ lụy tiêu cực khác như sai lệch đồng hồ thời gian, nguy cơ cộng hưởng ở cánh tuabin, quá từ hóa lõi máy biến áp, và giảm hiệu suất các nhà máy nhiệt điện. Các vấn đề này tạo thành một chuỗi phản ứng dây chuyền có thể dẫn đến hiện tượng sụp đổ tần số nghiêm trọng, hoặc suy giảm điện áp đột ngột do tăng tiêu thụ công suất phản kháng, gây chia tách hệ thống. Để chống lại các tình huống nguy hiểm này, giải pháp sa thải phụ tải tự động được triển khai, sử dụng các rơle tần số chuyên dụng (như rơle 81) để cắt giảm phụ tải một cách có chọn lọc. Mục tiêu là nhanh chóng phục hồi cân bằng công suất, ổn định tần số và điện áp, qua đó ngăn chặn sự lan truyền của sự cố và đảm bảo sự toàn vẹn, ổn định vận hành của lưới điện. Tài liệu cũng đề cập đến các quy định về dải tần số cho phép và số lần xuất hiện sự cố, nhấn mạnh tính cấp thiết của việc tuân thủ các tiêu chuẩn vận hành an toàn.