Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Vị trí đặt tối ưu của SCV để nâng cao ổn định điện áp

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:119

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Vị trí đặt tối ưu của SCV để nâng cao ổn định điện áp" là nghiên cứu về ổn định điện áp; nghiên cứu về lý thuyết giao nhau để phân tích hiện tượng SĐĐA; nghiên cứu về nguyên lý hoạt động, tác động điều khiển của SVC; đề xuất phương pháp xác định vị trí đặt thiết bị SVC để nâng cao giới hạn ổn định.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Vị trí đặt tối ưu của SCV để nâng cao ổn định điện áp

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi -------------------------------------------- LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Ngµnh: M¹ng Vµ HÖ thèng ®iÖn vÞ trÝ ®Æt tèi u cña svc ®Ó n©ng cao æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguyÔn h÷u ®øc Hµ néi 2008
Lời nói đầu Trước hết, em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô công tác tại Bộ môn Hệ thống điện thuộc trường Đại học Bách khoa. Các thầy đã giảng dạy, giúp đỡ em rất nhiều trong suốt hai năm học vừa qua. Đặc biệt, em xin dành lời cám ơn chân thành nhất đồi với thầy giáo Trương Ngọc Minh, người đã hết sức tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Và luận văn này sẽ như một món quà đầy ý nghĩa dành tặng cho cha mẹ tôi, những người luôn theo sát và dành chọn niềm yêu thương cho tôi.
TÓM TẮT Chương 1. Tổng quan về ổn định điện áp Chương này trình bày về vấn đề ổn định điện áp, hiện tượng sụp đổ điện áp, các nguyên nhân gây ra hiện tượng sụp đổ điện áp, các mối liên quan giữa hiện tượng sụp đổ điện áp, ổn đinh điện áp và các thay đổi khác nhau trong hệ thống điện. Trong chương này, ta cũng đề cập các phương pháp ngăn ngừa hiện tượng sụp đổ điện áp, trong đó phương pháp đặt các thiết bị FACTS tỏ ra rất hiệu quả. Tuy nhiên, vì lý do kinh tế nên ta phải chọn vị trí đặt tối ưu cho SVC nhằm nâng cao ổn định điện áp. Lý do chọn SVC nghiên cứu là do tính phổ thông của thiết bị và khả năng áp dụng thiết bị này cho lưới điện Việt Nam. Chương 3. Lý thuyết giao nhau tại điểm yên ngựa Sụp đổ điện áp là một hiện tượng phi tuyến, và lý thuyết giao nhau tại điểm yên ngựa là một lý thuyết tỏ ra hiệu quả trong việc nghiên cứu hiện tượng này. Trong chương này, lý thuyết giao nhau tại điểm yên ngựa được nghiên cứu chi tiết nhằm ứng dụng vào nghiên cứu hiện tượng SĐĐA. Chương 2. Thiết bị bù tĩnh SVC Chương này nghiên cứu thiết bị bù tĩnh SVC, từ cấu tạo, nguyên lý điều khiển, các mô hình phục vụ cho các nghiên cứu khác nhau. Chương 4. Phương pháp xác định vị trí đặt SVC Sử dụng lý thuyết giao nhau tại điểm yên ngựa để tìm điểm vị trí đặt SVC tối ưu. Và phương pháp phân tích dòng công suất liên tục được áp dụng để tìm điểm có khả năng tải lớn nhât (điểm SĐĐA). Phân tích trị riêng tại điểm SĐĐA để tìm vị trí đặt SVC. Ta đặt SVC tại thanh cái giúp nâng cao giới hạn ổn định điện áp tĩnh một cách tốt nhất.
1 Mục lục MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 9 Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 10 Ý nghĩa khoa học của luận văn ........................................................................ 10 Nội dung và bố cục của luận văn ..................................................................... 10 Chương 1 .............................................................................................................. 11 TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP ............................................................. 11 1.1. Khái quát về ổn định điện áp ....................................................................11 1.1.1. Ổn định điện áp .................................................................................. 11 1.1.2. Sụp đổ điện áp .................................................................................... 12 1.2. Một số biện pháp ngăn ngừa sự sụp đổ điện áp ........................................ 16 1.2.1. Các biện pháp vận hành ..................................................................... 16 1.2.2. Các biện pháp thiết kế ........................................................................ 16 1.3. Hiện tượng điện áp thấp ............................................................................ 18 Chương 2 .............................................................................................................. 20 LÝ THUYẾT GIAO NHAU TẠI ĐIỂM YÊN NGỰA ....................................... 20 2.1. Khái quát về lý thuyết giao nhau .............................................................. 20 2.2. Giao nhau điểm yên ngựa ......................................................................... 21 2.2.1. Giao nhau điểm yên ngựa của phương trình bậc hai ......................... 22 2.2.2. Giao nhau điểm yên ngựa của một hệ thống điện đơn giản............... 22 2.2.3. Các yêu cầu về mô hình hoá .............................................................. 28 2.3. Trị riêng của giao nhau điểm yên ngựa..................................................... 30 2.4. Đặc điểm của giao nhau điểm yên ngựa ................................................... 30 2.5. Không gian trạng thái của giao nhau điểm yên ngựa................................31
2 2.6. Sự liên hệ giữa giao nhau điểm yên ngựa với SĐĐA ............................... 33 2.7. Một số điểm chú ý ..................................................................................... 34 Chương 3 .............................................................................................................. 36 THIẾT BỊ BÙ TĨNH SVC ................................................................................... 36 3.1. Giới thiệu................................................................................................... 36 3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCR và TSR .................................... 37 3.2.1.Cấu tạo................................................................................................. 37 3.2.2.Nguyên lý hoạt động và đặc tính điều chỉnh....................................... 38 3.2.3. Các hiệu ứng phụ ............................................................................... 41 2.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TSC ................................................. 44 2.3.1.Cấu tạo................................................................................................. 44 3.3.2.Đặc tính điều chỉnh ................................................................................. 45 3.4. Các thành phần điều khiển của SVC......................................................... 48 3.4.1. Khối đo lường .................................................................................... 50 3.4.2. Bộ điều chỉnh điện áp ......................................................................... 51 3.4.3. Hệ thống đồng bộ ............................................................................... 56 3.4.4. Khối phát xung ................................................................................... 57 3.5. Đặc tính làm việc của SVC ....................................................................... 58 3.6. Đặc tính điều chỉnh ................................................................................... 59 3.7. Mô hình SVC ............................................................................................ 65 3.7.1 Mô hình hoá SVC như một điện kháng có trị số thay đổi .................. 65 3.7.2 Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng.................... 67 Chương 4 .............................................................................................................. 71 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT SVC............................................................................ 71 4.1. Mô hình hóa hệ thống điện ....................................................................... 71
3 4.2. Giới hạn công suất truyền tải .................................................................... 72 4.2.1. Thuật toán phân bố công suất liên tục ............................................... 73 b. Áp dụng .................................................................................................... 74 c. Ưu, nhược điểm của thuật toán ................................................................ 75 4.3. Thanh cái (khu vực) dễ bị mất ổn định điện áp ........................................ 76 4.3.1. Phân tích giá trị suy biến .................................................................... 76 4.3.2. Phân tích vectơ trị riêng ..................................................................... 78 4.4. Phương pháp xác định vị trí tối ưu của SVC ............................................ 78 4.5. Một số kết quả mô phỏng.......................................................................... 79 4.5.1. Sơ đồ tính toán ................................................................................... 79 4.5.2. Phần mềm tính toán............................................................................ 80 4.5.3. Kết quả tính toán ................................................................................ 81 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 88 Tài liệu tham khảo ................................................................................................ 89 Tiếng Việt......................................................................................................... 89 Tiếng Anh ......................................................................................................... 89
4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CSPK Công suất phản kháng FACTS Flexible AC Transmission Systems GTO Gate Turn - Off Thyristor HTĐ Hệ thống điện OĐĐA Ôn định điện áp SĐĐA Sụp đổ điện áp STATCOM Static Sysnchronous Compensator SVC Static Var Compensator TCR Thyristor Cỏntolled Reactor TCSC Thyristor Controlled Series Compensator TSR Thyristor Swithed Reactor TSC Thyristor Switched Capacitor UPFC Unified Power Flow Control
5 Danh sách các hình vẽ Hình 1.1 Các giai đoạn SĐĐA theo thời gian...................................................... 14 Hình 2. 2 Biểu đồ giao nhau của trạng thái V và thông số p ............................... 24 Hình 2.3. Biều đồ giao nhau của V và δ .............................................................. 25 Hình 2. 5.Không gian trạng thái tại điểm giao nhau ............................................ 27 Hình 2.6. Không gian trạng thái sau điểm giao nhau........................................... 28 Hình 2. 7. Hiện tượng SĐĐA theo thời gian ....................................................... 31 Hình 2. 8. Không gian thông số công suất tải ...................................................... 32 Hình 3.1: a. Cấu tạo của TCR, b. Điều khiển góc đánh lửa,c. Dạng sóng vận hành. ............................................................................................................. 37 Hình 3.2: Biến thiên biên độ các dòng điện thành phần cơ bản qua TCR phụ thuộc góc mở α ............................................................................................. 39 Hình 3.3: Đặc tính V-I của TCR .......................................................................... 40 Hình 3.4: Biên độ các thành phần dòng điện bậc cao của TCR so với α ............ 41 Hình 3.5: Dạng sóng minh họa cho phương pháp điều khiển tuần tự ................. 42 để giảm sóng hài bằng hệ thống 4 TCR. .............................................................. 42 Hình 3.6: Cách sắp xếp 12 xung 2 bộ TCR và dạng sóng dòng điện .................. 43 Hình 3.7: Cấu tạo TSC và dạng sóng vận hành ................................................... 45 Hình 3.8: Dạng sóng minh họa quá trình đóng cắt không có quá trình quá độ của TSC............................................................................................................... 46
6 Hình 3.9: Đặc tính V-I của TSC (làm tăng điện dung bậc), hoặc phối hợp với 1 nhánh TCR. .................................................................................................. 47 Hình 3.10: Sơ đồ điều khiển chức năng của SVC................................................ 49 Hình 3.11: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển của SVC .......................................... 50 Hình 3.12 : Mạch đo của module điều khiển cho SVC. ...................................... 51 Hình 3.13: Các cách thức điều chỉnh điện áp:a) Bộ tích phân với phản hồi lấy từ điện dẫn.b) Bộ tích phân với phản hồi dòng điện.c) Sử dụng hằng số thời gian. .............................................................................................................. 53 Hình 3.14: Mô hình cơ bản 1 của IEEE cho hệ thống điều khiển của SVC (a) và mô hình bộ điều chỉnh điện áp (b) ............................................................... 54 Hình 3.15: Mô hình cơ bản 2 của IEEE cho hệ thống điều khiển của SVC (a) và mô hình bộ điều chỉnh điện áp (b) ............................................................... 55 Hình 3.16: Mô hình PLL nói chung cho hệ thống điều khiển số......................... 57 Hình 3.17: Sơ đồ khối điều khiển góc đánh lửa của TCR ................................... 57 Hình 3.18: Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp ......................... 58 Hình 3.19: Sóng của điện áp đầu ra của mạch thuần trở có thyristor .................. 59 Hình 3.20: Ảnh hưởng của giá trị góc cắt α đến dòng điện của TCR ................ 60 Hình 3.21: Sóng của tín hiệu dòng điện của TCR ............................................... 61 Hình 3.22: Đặc tính điều chỉnh dòng điện của TCR theo góc cắt α ................... 63 Hình 3.23: Các sóng hài bậc cao trong phần tử TCR .......................................... 64 Hình 3.24: Đặc tính Vôn – Ampe của SVC ......................................................... 65 Hình 3.29: Sơ đồ bố trí tương đương của SVC.................................................... 70 Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống 300 nút của IEEE ........................................................ 80 Hình 4.3. Dạng điện áp tại các nút nhạy nhất trong trường hợp không SVC ...... 82 Hình 4.4. Vectơ suy biến và vectơ riêng của ma trận JQV .................................... 85
7 Hình 4.5. Vectơ trị riêng của ma trận đầy đủ ....................................................... 85 Hình 4.6. Vectơ trị riêng của ma trận dòng công suất ......................................... 86
8 Danh sách các bảng Bảng 3.1: Các thông số bộ điều chỉnh điện áp SVC điển hình. ........................... 53 Bảng 4.1. Giá trị riêng phải .................................................................................. 82 Bảng 4.2. Thông số của SVC ............................................................................... 83 Bảng 4.3. Hiệu quả tác động của SVC ................................................................. 87 Bảng 4.4. Công suất truyền tải giới hạn (MW) .................................................... 87 Bảng 4.5. Lượng công suất truyền tải tăng khi có SVC ...................................... 87
9 MỞ ĐẦU Hiện nay, các hệ thống điện (HTĐ) truyền tải điện xoay chiều đều phức tạp về thiết bị, cấu trúc và rộng lớn về mặt địa lý. Tuy nhiên, do nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng lớn, điều kiện kinh tế và các yêu cầu về môi trường phần nào hạn chế việc xây dựng các hệ thống truyền tải và phát điện mới nên nhiều công ty điện buộc phải vận hành hệ thống gần với giới hạn ổn định. Khi các thông số của hệ thống thay đổi, đặc biệt là phụ tải trong hệ thống, giá trị điện áp có thể sẽ giảm nhẹ. Kỹ sư vận hành thường điều khiển điện áp tại một số thanh cái bằng cách tăng CSPK phát, đóng cắt bộ tụ điện và thay đổi đầu phân áp. Khi những thiết bị này đạt giới hạn điều chỉnh thì người vận hành không thể điều khiển điện áp được nữa. Hơn nữa, khi công suất phụ tải tăng đến một giá trị nào đó, một dạng mất ổn định hệ thống (sụp đổ điện áp) có thể xảy ra. Hiện tượng này đặc trưng bởi việc giảm điện áp đột ngột và nhanh tại một số hoặc tất cả các thanh cái trong hệ thống. Nguyên nhân chính gây ra sụp đổ điện áp (SĐĐA) là do hệ thống không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ công suất phản kháng (CSPK). SĐĐA có thể là toàn bộ hoặc là một phần. SĐĐA cũng có thể xảy ra với một khu vực trong hệ thống có phụ tải lớn nhưng không có khả năng bảo đảm điện áp trong phạm vi cho phép. Giới hạn đầu phân áp và các động cơ cảm ứng công suất lớn cũng là những nguyên nhân chính gây mất ổn định điện áp. Nhiều nghiên cứu về mất ổn định điện áp đã được thực hiện để đề xuất các biện pháp bảo vệ HTĐ chống lại SĐĐA sự cố này như sa thải phụ tải, sử dụng các máy phát dự phòng... Trong các biện pháp ngăn ngừa đã đề xuất thì sử dụng
10 Static Var Compensator (SVC) là một trong những biện pháp hiệu quả rõ rệt. Tuy nhiên, do giá thành cao của SVC nên việc xác định vị trí đặt tối ưu của bộ điều khiển này trong hệ thống là bài toán quan trọng đã và đang đặt ra cho các nhà nghiên cứu cũng như những người quy hoạch và thiết kế hệ thống. Mục đích nghiên cứu Nhằm xây dựng một phương pháp xác định vị trí đặt của SVC, mục đích chính của luận văn là: - Nghiên cứu về ổn định điện áp; - Nghiên cứu về lý thuyết giao nhau để phân tích hiện tượng SĐĐA; - Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động, tác động điều khiển của SVC; - Đề xuất phương pháp xác định vị trí đặt thiết bị SVC để nâng cao giới hạn ổn định. Ý nghĩa khoa học của luận văn Với những nội dung nghiên cứu nêu trên cùng với đề xuất phương pháp xác định vị trí đặt của thiết bị SVC để nâng cao ổn định, luận văn có ý nghĩa đáng kể về mặt khoa học. Nội dung và bố cục của luận văn Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn được trình bày trong 4 chương như sau: - Chương 1. Tổng quan về ổn định điện áp - Chương 2. Lý thuyết giao nhau tại điểm yên ngựa - Chương 3. Thiết bị bù tĩnh SVC - Chương 4. Phương pháp xác định vị trí đặt SVC
11 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 1.1. Khái quát về ổn định điện áp 1.1.1. Ổn định điện áp Ổn định điện áp (OĐĐA) là vấn đề nghiên cứu được quan tâm trong nhiều năm qua. Nhiều công trình nghiên cứu đã trình bày về sự quan trọng của OĐĐA và một vài sự cố mất OĐĐA trên thế giới đã cho thấy hậu quả nghiêm trọng của sự cố này như sụt giảm điện áp lớn... Do HTĐ có thể phải vận hành ở những chế độ nặng nề, nên khả năng giữ OĐĐA và các biện pháp tốt cải thiện công suất phản kháng và điều chỉnh điện áp là rất cần thiết. Nếu các tác động điều khiển không hợp lý thì khi phụ tải tăng liên tục, hệ thống có thể mất ổn định. Dưới đây là một số khái niệm liên quan đến OĐĐA: - OĐĐA (Voltage Stability) là khả năng của một HTĐ giữ được điện áp. Do đó, khi có sự thay đổi phụ tải (tăng) thì cả công suất và điện áp đều có thể điều khiển được; - SĐĐA (Voltage Collapse) là quá trình mà việc mất OĐĐA dẫn đến sự sụt giảm điện áp trong hệ thống; - Độ an toàn điện áp (Voltage Security) là khả năng của một HTĐ không chỉ vận hành ổn định mà còn giữ được ổn định khi có sự cố hoặc thay đổi tiêu cực trong hệ thống. OĐĐA được chia thành hai dạng như sau: - Ổn định tĩnh (ổn định điện áp sau những kích động nhỏ) là khả năng hệ thống điều khiển được điện áp trong hệ thống sau những kích
12 động nhỏ như thay đổi phụ tải. Dạng ổn định này được quyết định bởi các đặc tính của tải, các thiết bị điều khiển liên tục, điều khiển rời rạc trong một thời gian cho trước; - Ổn định động (ổn định điện áp sau những kích động lớn) là khả năng hệ thống điều khiển được các điện áp trong mạng sau những kích động lớn như sự cố mất máy phát, ngắn mạch. Dạng ổn định này được quyết định bởi đặc tính tải và sự tác động qua lại giữa các thiết bị bảo vệ và điều khiển liên tục cũng như rời rạc trong hệ thống. Một hệ thống có thể mất ổn định khi có kích động dẫn đến điện áp giảm mạnh mà người vận hành và các hệ thống điều khiển tự động không cải thiện được điện áp. Nguyên nhân chính gây mất OĐĐA thường là do HTĐ không đáp ứng đủ nhu cầu CSPK. Tuy hệ thống không OĐĐA là hiện tượng mang tính cục bộ nhưng hậu quả của nó lại có thể nghiêm trọng như sự cố SĐĐA. Sự sụt giảm điện áp có thể diễn ra trong vài giây cho tới vài phút. 1.1.2. Sụp đổ điện áp SĐĐA là một hiện tượng phức tạp và hậu quả của nó là điện áp tại một phần quan trọng trong HTĐ bị giảm rất thấp. Dưới đây là một số sự cố SĐĐA đã xảy ra trên thế giới [40]: - Sự cố ở South Zealand, Đan Mạch, tháng 3 năm 1979; - Sự cố ở miền Nam của hệ thống Nordel (Thụy Điển và Đan Mạch), tháng 12 năm 1983; - Sự cố ở Cộng hòa Séc, tháng 7 năm 1985; - Sự cố ở Anh, tháng 5 năm 1986. Như vậy, SĐĐA là một vấn đề thực tế và hậu quả của nó là rất lớn. [40] chỉ ra rằng các sự cố trên xảy ra vì các lý do khác nhau. Do đó, rất nhiều nghiên
13 cứu về SĐĐA đã được thực hiện, ví dụ như [41.42] chỉ ra mối liên quan giữa sụp đổ điện áp và điểm phân nhánh (bifurcation point). Giả sử một HTĐ đang ở trạng thái ổn định. Thông thường, khi có thay đổi (đề cập ở mục trước) trong HTĐ thì hệ thống sẽ có quá trình quá độ để thiết lập lại trạng thái ổn định mới với điểm vận hành ổn định mới. Nếu sự thay đổi là liên tục (ví dụ như phụ tải tăng dần) thì quá trình thiết lập phải xác định được điểm vận hành ổn định mới vì điểm này luôn thay đổi. Đây chính là mục tiêu mong muốn khi vận hành HTĐ. Tuy nhiên, HTĐ có thể mất ổn định khi sự thay đổi trong hệ thống dẫn đến không có điểm vận hành ổn định nữa. Vì không tồn tại điểm vận hành ổn định mới nên hệ thống sẽ xảy ra một quá trình quá độ phức tạp đặc trưng bởi sự SĐĐA. Sự SĐĐA này bắt đầu bằng việc điện áp sụt giảm chậm và sau đó là giảm nhanh do có các thay đổi khác xảy ra theo trong hệ thống. Điều này dẫn đến sự sụt giảm điện áp liên tục và HTĐ bị tan rã. Quá trình SĐĐA được chia thành 3 giai đoạn diễn ra từ vài giây cho tới vài phút như sau: (1) Các quá trình quá độ điện cơ (ví dụ như các máy phát điện, các bộ điều chỉnh, các động cơ cảm ứng và các thiết bị điện tử công suất – như SVC, HVDC) trong vài giây. (2) Các thiết bị đóng cắt rời rạc, như các đầu phân áp của các máy biến áp (MBA) điều áp dưới tải và các bộ giới hạn kích từ tác động trong vài chục giây. (3) Quá trình khôi phục phụ tải diễn ra trong vài phút.
14 Khi phân tích OĐĐA, giai đoạn (1) được gọi là giai đoạn quá độ, giai đoạn (2) và (3) là giai đoạn dài hạn. Hình 1.1 mô tả hiện tượng SĐĐA theo các giai đoạn vừa đề cập. Máy phát, bộ điều chỉnh, SVC, HVDC, động cơ cảm ứng . . . Các thay đổi nhanh - thời gian ngắn Tự khôi phục tải, AGC, đầu phân áp, các bộ giới hạn kích từ, . . . Khôi phục Các thay đổi tải chậm - thời gian dài Hình 1.1 Các giai đoạn SĐĐA theo thời gian SĐĐA thường xảy ra với các HTĐ nặng tải, hoặc HTĐ có sự cố, hoặc HTĐ thiếu hụt CSPK. Hiện tượng này liên quan tới nhiều phần tử trong hệ thống và thông số của các phần tử đó. Dễ nhận thấy rằng tuy hiện tượng này thường liên quan đến một khu vực nào đó trong hệ thống nhưng hậu quả của nó lại ảnh hưởng đến cả hệ thống. Như đã nói ở trên, SĐĐA được phân loại theo giai đoạn quá độ hoặc trong giai đoạn dài hạn. Tuy nhiên, SĐĐA trong giai đoạn dài hạn có thể bao gồm các hậu quả từ giai đoạn quá độ; ví dụ SĐĐA diễn ra chậm trong vài phút có thể kết thúc nếu có sự SĐĐA nhanh xảy ra trong giai đoạn gian quá độ.
15 Bản chất vật lý của hiện tượng SĐĐA chính là yêu cầu CSPK của phụ tải không được đáp ứng đủ do giới hạn về phát và truyền tải CSPK. Các giới hạn về phát CSPK bao gồm giới hạn của các máy phát, giới hạn công suất của SVC và sự sụt giảm CSPK của các tụ ở điện áp thấp. Các giới hạn về truyền tải CSPK là tổn thất CSPK lớn trên các đường dây nặng tải, hoặc có sự cố đường dây dẫn đến giảm công suất truyền tải. Một số thay đổi trong hệ thống có thể dẫn tới SĐĐA là: • Phụ tải tăng; • CSPK giới hạn của máy phát, máy bù đồng bộ hoặc SVC; • Thao tác với MBA điều áp dưới tải; • Quá trình khôi phục phụ tải; • Sự cố đường dây hoặc máy phát. Hầu hết các thay đổi này có ảnh hưởng rất lớn tới việc phát, truyền tải và tiêu thụ CSPK. Do đó, SĐĐA là vấn đề thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và công ty điện trong suốt hơn hai mươi năm qua nhằm đề xuất các phương pháp để bảo vệ HTĐ không bị SĐĐA. Việc ngắt các bộ tụ shunt, khoá các MBA điều áp dưới tải, phân bố lại công suất phát, điều chỉnh điện áp, sa thải phụ tải, và quá tải tạm thời CSPK của các máy phát là một số phương thức điều khiển được sử dụng như là các biện pháp ngân ngừa SĐĐA.
16 1.2. Một số biện pháp ngăn ngừa sự sụp đổ điện áp 1.2.1. Các biện pháp vận hành a. Giới hạn ổn định Hệ thống nên vận hành với một giới hạn OĐĐA cho phép bằng cách xây dựng kế hoạch sử dụng các nguồn CSPK phù hợp. Nếu sự cố SĐĐA không thể ngăn chặn được bằng các nguồn CSPK và các thiết bị điều chỉnh điện áp hiện có trong hệ thống, thì công suất truyền tải phải được giới hạn và các máy phát dự phòng phải được khởi động. b. Dự trữ quay Dự trữ CSPK phải được đảm bảo bởi các máy phát đang vận hành để duy trì điện áp trong phạm vi cho phép. Cần chú ý rằng, công suất dự trữ quay phải được phân bố tại các khu vực có nhu cầu lớn về điều chỉnh điện áp. c. Người vận hành Yêu cầu đối với người vận hành là phải nắm vững các hiện tượng liên quan đến OĐĐA và kịp thời có các thao tác hợp lý như điều chỉnh điện áp, sa thải phụ tải... Các phương thức vận hành ngăn ngừa hiện tượng SĐĐA phải được thiết lập ngay. 1.2.2. Các biện pháp thiết kế a. Điều khiển điện áp máy phát Hiệu quả tác động của bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát AVR (automatic voltage regulator) là điện áp phía cao của MBA tăng áp sẽ được điều chỉnh. Trong nhiều trường hợp, biện pháp này rất hiệu quả để đảm bảo OĐĐA. b. Phối hợp các thiết bị bảo vệ và điều khiển
17 Một trong các nguyên nhân dẫn đến SĐĐA là thiếu sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ, điều khiển. Do vậy, các nghiên cứu mô phỏng về sự phối hợp của các thiết bị bảo vệ trong các tình huống khác nhau của hệ thống là rất cần thiết. c. Điều khiển đầu phân áp của MBA Người ta có thể thay đổi đầu phân áp của MBA để giảm nguy cơ SĐĐA. Tuy nhiên, nếu không có ảnh hưởng tích cực tại nơi thay đổi đầu phân áp của MBA thì biện pháp này phải không được dùng nữa khi điện áp phía nguồn giảm. Đầu phân áp chỉ được tiếp tục thay đổi khi điện áp phía nguồn hồi phục. d. Sa thải phụ tải Trong một số trường hợp nguy hiểm, người ta phải tiến hành sa thải phụ tải. Đây là biện pháp rẻ tiền để ngăn chặn hiện tượng SĐĐA lan rộng. Điều này đúng nếu xác suất các điều kiện và các tình huống khẩn cấp trong hệ thống gây mất OĐĐA thấp. Tuy nhiên, biện pháp này có thể đem lại những hậu quả nghiêm trọng. Đặc điểm và vị trí của phụ tải bị sa thải là các yểu tố cần chú ý khi sử dụng biện pháp này. Quy trình sa thải phụ tải phải phân biệt được các sự cố, sụt giảm điện áp thoáng qua, và các điều kiện điện áp thấp dẫn tới hiện tượng SĐĐA. Tuy nhiên, phương pháp này không nên sử dụng nếu có thể. e. Sử dụng các thiết bị FACTS Flexible Alternative Current Transmission Systems (FACTS) là khái niệm hệ thống điện truyền tải xoay chiều linh hoạt được phát triển dựa trên công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực điện tử công suất. Thực chất, các thiết bị FACTS là sự kết hợp giữa khả năng đóng/cắt nhanh của các thiết bị bán dẫn với các mạch điện phức tạp. Ưu điểm của các thiết bị này là khả năng điều chỉnh nhanh và hiệu quả các thông số ảnh hưởng đến vận