Tài liệu TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP eBook for You TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 1 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ 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 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 δ0 ( 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 δ0 hoặc gần δ0, tức hệ thống có ổn định. Ngược lại nếu góc δ(t) tăng lên thì hệ thống sẽ mất ổn định. Trong các loại ngắn mạch thì ngắn mạch ba pha nguy hiểm nhất, mặc dù tuy ít xảy ra ( chiếm 5 ÷ 10% trong tổng số các loại ngắn mạch ) nhưng nó làm cho các máy phát điện dao động mạnh. Nhiệm vụ tính toán ổn định động là xác định thời gian cắt giới hạn để hệ thống có ổn định động khi ngắn mạch ba pha trên đầu của một trong hai đường dây nối giữa hai nhà máy. Vì là ngắn mạch ba pha nên trong máy phát điện chỉ có dòng điện thứ tự thuận. Khi xác định được thời gian cắt chậm nhất, từ đó mà sẽ chỉnh định rơ le bảo vệ. Đó là thời gian mà rơ le bảo vệ căt sớm hơn thì hệ thống sẽ ổn định, nếu muộn hơn thì hệ thống sẽ mất ổn định. Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 2 eBook for You máy phát điện sẽ xuất hiện quá trình quá độ cơ điện dẫn đến sự dao động góc CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ I. Sơ đồ hệ thống điện và các thông số 1. Sơ đồ hệ thống điện. Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn 1 Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn 2 N§2 N§1 SN§1-6 MF 6 S4-6 4 SN§2-4 MBA MBA S6 MF S4 SptN§1 SptN§2 eBook for You 2. Thông số các phần tử: 2.1. Máy phát điện: Bảng thông số máy phát điện của NMNĐ 1 và NMNĐ2 Nhà máy NMNĐ 1 NMNĐ 2 Sđm Pđm (MW) Uđm(kV) cosϕ X'd Jo(TM2) 62.5 50 10.5 0.8 0.1786 2.125 78.75 63 10.5 0.8 0.224 2.425 (MVA) 2.2. Máy biến áp tăng áp: Bảng thông số máy biến áp tăng áp TDH-63000/110 của NMNĐ 1 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 3 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Sđm Số liệu kỹ thuật MVA Uđm (kV) 63 Cao Hạ 115 10.5 UN% 10.5 Số liệu tính toán ∆PN ∆P0 kW kW 260 59 I0 % 0.65 R X ∆Q0 Ω Ω kVAr 0.87 22 410 Bảng thông số máy biến áp tăng áp TDH-80000/110 của NMNĐ 2 Sđm Số liệu kỹ thuật MVA Uđm (kV) 80 Cao Hạ 121 10.5 UN% 10.5 Số liệu tính toán ∆PN ∆P0 kW kW 315 70 I0 % 0.6 R X ∆Q0 Ω Ω kVAr 0.65 17.3 480 eBook for You 2.3. Thông số đường dây: Lộ đường dây kép NĐ1-6 (dây dẫn AC-70) LNĐ1-6 = 41.98 km, ZNĐ1-6 = 9.66 + j 9.24 Ω, B N§1-6 × 10 −4 = 1.08 S 2 Lộ đường dây kép NĐ2-4 (dây dẫn AC-150) LNĐ2-4 = 48.97 km, ZNĐ2-4 = 5.14 + j 10.19 Ω, B N§2-4 × 10 −4 = 1.34 S 2 Lộ đường dây kép NĐ1-6 (dây dẫn AC-70) L4-6 = 43.72 km, Z4-6 = 10.06 + j 9.62 Ω, B 4-6 × 10 −4 = 1.13 S 2 2.4. Phụ tải: Spt1 = SNĐ1-1 + SNĐ1-2 + SNĐ1-7 = (37.435 + j 20.892) + (37.96 + j 21.596) + (40.176 + j 22.15) = 115.571 + j 64.638 MVA Spt2 = SNĐ2-3 + SNĐ2-5 + SNĐ2-8 + SNĐ2-9 = (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 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 4 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ S4 = Sc4 = 43.255 + j 27.982 MVA S6 = Sc6 = 40.223 + j 24.342 MVA Chế độ ban đầu: Trong phần I, khi tính toán điều chỉnh điện áp ta có : U4 = 111.67 kV, U6 = 112.49 kV và nút 6 là điểm phân công suất giữa hai nhà máy điện. Công suất truyền tải trên đường dây NĐ1-6 : SNĐ1-6 = 33.626 + j 29.215 MVA Công suất truyền tải trên đường dây NĐ2-4 : SNĐ2-4 = 52.863 + j 17.742 MVA Công suất truyền tải trên đường dây 4-6 : eBook for You S4-6 = 8.356 - j 9.48 MVA. II. Tính quy đổi các thông số và biến đổi sơ đồ 1. Sơ đồ thay thế hệ thống điện: - Máy phát được thay thế bởi : E' và X'd - Máy biến áp được thay thế bởi : XB - Các phụ tải được thay thế bằng tổng trở cố định Zpt - Đường dây được thay thế bằng tổng trở Zd Dựa vào những giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế toàn hệ thống như sau: Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn 1 X'dF1 XB1 Nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn 2 N§2 N§1 XB2 X'dF2 E'1 E'2 ZN§1-6 6 S6 SptN§1 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Z4-6 4 ZN§2-4 S4 SptN§2 5 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ 2. Tính quy đổi các thông số Chọn Scb = 100 MVA , Ucb = 110 kV U 2cb 1102 Zcb = = = 121 Ω S cb 100 * Quy đổi thông số máy phát điện và máy biến áp của NMNĐ1: X 'dF1 X 'd × U 2®m × S cs 0.1786 × 10.52 × 100 115 2 2 = × k1 = ×( ) = 0.312 10.5 S F®m × U 2cs 62.5 × 110 2 U N% × U 2®m × S cs 10.5 × 1152 × 100 X B1 = = = 0.182 100 × S B1®m × U 2cs 100 × 63 × 110 2 Tj' = Tj1 × S F1®m S cb = 2.125 × 62.5 = 1.328 J × Ωo2 × 10 −6 [MWS] 100 Hằng số quán tính thay thế của NMNĐ1 là : eBook for You Tj1 = 4×1.328 = 5.313 (s) Điện kháng thay thế của NMNĐ1 : XF1 = ( X 'dF1 + XB1)/4 = (0.312 + 0.182)/4 = 0.124 * Quy đổi thông số máy phát điện và máy biến áp của NMNĐ2: X 'dF2 X 'd2 × U 2®m × S cs 0.224 × 10.52 × 100 121 2 2 = × k2 = ×( ) = 0.344 10.5 S F2®m × U 2cs 78.75 × 110 2 X B2 U N% × U 2®m × S cs 10.5 × 1212 × 100 = = = 0.159 100 × S B2®m × U 2cs 100 × 80 × 110 2 Tj' = Tj2 × S F1®m S cb = 2.425 × 78.75 = 1.91 JΩ2o × 10 −6 [MWS] 100 Hằng số quán tính thay thế của NMNĐ2 là : Tj2 = 4×1.91 = 7.639 (s) Điện kháng thay thế của NMNĐ2 : XF2 = ( X 'dF2 + XB2)/4 = (0.344 + 0.159)/4 = 0.126 * Quy đổi các thông số đường dây: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 6 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Z N§1-6 = Z N§1-6 9.66 + j 9.24 = = 0.08 + j0.076 Z cb 121 Z N§2-4 = Z N§2-4 5.14 + j 10.19 = = 0.042 + j0.084 Z cb 121 Z 4-6 10.06 + j 9.62 = = 0.083 + j0.079 Z cb 121 Z 4-6 = * Quy đổi các thông số chế độ: Công suất phụ tải: Trong quá trình quy chuyển thì tính luôn công suất phản kháng do dung dẫn đường dây sinh ra vào công suất phụ tải: S NĐ1 = S cb = 115.571 + j 64.638 − j1.307 = 1.156 + j0.633 100 S 6 − jQ ccN§1-6 − jQ cc4-6 40.223 + j 24.342 − j1.307 − j1.367 = S cb 100 eBook for You S6 = S pt1 − jQ c®N§1-6 = 0.402 + j 0.217 S4 = S 4 − jQ c®4-6 − jQ ccN§2-4 43.255 + j 27.982 − j1.367 − 1.621 = S cb 100 = 0.433 + j 0.25 S NĐ2 = S pt2 − jQ c®N§2-4 S cb = 124.308 + j 77.228 − j1.621 = 1.243 + j 0.756 100 Công suất truyền tải trên đường dây liên lạc: S N§1-6 = S N§1-6 33.626 + j 29.215 = 0.336 + j 0.292 = S cb 100 S N§2-4 = S N§2-4 52.863 + j 17.742 = 0.529 + j 0.177 = S cb 100 S 4-6 = S 4-6 8.356 - j 9.48 = 0.084 – j 0.095 = S cb 100 Giá trị điện áp quy đổi là: U 4 = 111.67/110 = 1.015 U 6 = 112.49/110 = 1.023 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 7 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Nút 6 là điểm phân công suất, ta chọn nút 6 ( U 6 = 1.023∠00 ) làm điểm tính toán về hai phía nhà máy. 3. Tính chế độ xác lập của mạng điện trước lúc ngắn mạch: N§1 ZN§1-6 0.08 + j 0.076 6 SN§1-6 0.336 + j 0.292 SN§1 1.156 + j 0.633 Z4-6 0.083 + j 0.079 S4-6 0.084 - j 0.095 S6 0.402 + j 0.217 4 ZN§2-4 0.042 + j 0.084 N§2 j X F2 j 0.126 E'2 SN§2-4 0.529 + j 0.177 S4 0.433 + j 0.25 eBook for You E'1 j X F1 j 0.124 SN§2 1.243 + j 0.756 * Tính từ nút 6 về phía NMNĐ 1: Điện áp tại đầu đường dây NMNĐ1: * I N§1−6 = S N§1−6 * U6 = 0.336 − j0.292 = 0.328 - j 0.285 = 0.435∠- 40.9920 1.023 U N§1 = U 6 + I N§1-6 × Z N§1-6 = 1.023 + (0.328 - j 0.285)×(0.08 + j 0.076) = 1.071 + j 0.002 = 1.071∠0.1140 Vậy UNĐ1 = 1.071; δNĐ1-6 = 0.1140 Tổn thất công suất trên đoạn NĐ1-6 là: 2 ∆S N§1-6 = I N§1-6 × Z N§1-6 = 0.4352×(0.08 + j 0.076) = 0.016 + j 0.013 Công suất NMNĐ1 phát lên thanh góp là: S F1 = S N§1 + S N§1-6 + ∆S N§1-6 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 8 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ = (1.156 + j 0.633) + (0.336 + j 0.292) + (0.016 + j 0.013) = 1.508 + j 0.938 = 1.776∠31.8820 Sức điện động tương đương của NMNĐ1 là: * I N§1 = S F1 * U N§1 1.776∠-31.882 0 = 1.658∠- 31.768 = 1.071∠-0.114 0 E1' = U N§1 + I N§1 × jX F1 = 1.071∠0.114 + 1.658∠- 31.768×j 0.124 = 1.192∠8.5340 Vậy E1' = 1.192 ; δ1 = 8.5340 ; P10 = 1.508. * Tính từ nút 6 về phía NMNĐ 2: Điện áp tại nút 4 : I 4−6 = I 6 − I N§1−6 = * U6 − I N§1−6 = 0.402 - j 0.217 − 0.435∠-40.992 0 1.023 eBook for You * S6 = 0.098∠48.6520 U 4 = U 6 + I 4-6 × Z 4-6 = 1.023 + 0.098∠48.6520×( 0.083 + j0.079 ) = 1.023∠0.6270 Vậy U4 = 1.023; δNĐ4-6 = 0.6270 Điện áp tại đầu đường dây NMNĐ2: * I N§2-4 = S N§2-4 * U4 = 0.529 − j 0.177 = 0.545∠- 17.8730 0 1.023∠ − 0.627 U N§2 = U 4 + I N§2-4 × Z N§2-4 = 1.023∠0.6270 + 0.545∠-17.8730×(0.042 + j 0.084) = 1.06∠2.5820 Vậy UNĐ2 = 1.06; δNĐ1-6 = 2.5820 Tổn thất công suất trên đoạn NĐ2-4 là: 2 ∆S N§2-4 = I N§2-4 × Z N§2-4 = 0.5452×(0.042 + j 0.084) = 0.012 + j 0.025 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 9 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Công suất NMNĐ2 phát lên thanh góp là: S F2 = S N§2 + S N§2-4 + ∆S N§2-4 = (1.243 + j 0.756) + (0.529 + j 0.177) + (0.012 + j 0.025) = 1.784 + 0.958 = 2.025∠28.2280 Sức điện động tương đương của NMNĐ2 là: * I N§2 = S F2 * = U N§2 2.025∠ − 28.2280 = 1.91∠- 25.6460 0 1.06∠ − 2.582 E '2 = U N§2 + I N§2 × jX F2 = 1.06∠2.5820 + 1.91∠- 25.6460 ×j 0.126 = 1.193∠12.8230 Vậy E '2 = 1.193 ; δ2 = 12.8230 ; P20 = 1.784. Góc tương đối giữa sức điện động hai nhà máy là: eBook for You δ120 = δ1 - δ2 = 8.5340 – 12.8230 = - 4.2890 δ210 = 4.2890 Bảng tổng kết kết quả tính chế độ trước lúc ngắn mạch: Nhà máy nhiệt điện 1 Nhà máy nhiệt điện 2 Sức điện động E1' = 1.192∠8.5340 E '2 = 1.193∠12.8230 Công suất phát ban đầu P10 = 1.508 P20 = 1.784 III. Tính ổn định động khi ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây liên lạc phía nhà máy nhiệt điện 1: * Phụ tải NMNĐ1: S NĐ1 = 1.156 + j0.633 = 1.318∠28.7040 U N§1 = 1.071∠0.1140 Tổng trở phụ tải được xác định như sau: Z ptN§1 = U 2N§1 * S N§1 1.0712 = 0.763 + j 0.418 = 1.318∠ − 28.704 0 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 10 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ * Phụ tải NMNĐ2: S NĐ2 = 1.243 + j 0.756 = 1.455∠31.3080 U N§2 = 1.06∠2.5820 Tổng trở phụ tải được xác định như sau: Z ptN§2 = U 2N§2 * S N§2 1.062 = 0.66 + j 0.401 = 1.455∠ − 31.3080 * Phụ tải6: S 6 = 0.402 + j 0.217 = 0.457∠28.360 U 6 = 1.023∠00 Tổng trở phụ tải được xác định như sau: U 26 * S6 = 1.0232 = 2.015 + j 1.088 0.457∠ − 28.36 0 eBook for You Z6 = * Phụ tải NMNĐ1: S 4 = 0.433 + j 0.25 = 0.5∠30 U 4 = 1.023∠0.6270 Tổng trở phụ tải được xác định như sau: U 24 1.0232 = 1.813 + j 1.047 Z4 = * = 0 0.5 ∠ − 30 S4 1. Lập đặc tính công suất khi ngắn mạch: Sơ đồ thay thế: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 11 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ E'1 j XF1 j 0.124 N§1 ZN§1-6 0.08 + j 0.076 6 Z4-6 0.083 + j 0.079 j X∆ j0 4 ZN§2-4 0.042 + j 0.084 ZA1 N§2 j XF2 j 0.126 E'2 ZB1 ZC1 ZptN§1 0.736 + j 0.418 Z6 2.015 + j 1.088 O Z4 1.813 + j 1.047 ZptN§2 0.66 + j 0.401 Z I = jX ∆ // Z ptN§1 = 0 * Biến đổi ∆( Z 4 ; ZNĐ2-4 ; ZptNĐ2 ) → Y( Z A1 ; ZB1 ; ZC1 ) ZΣ1 = Z4 + ZNĐ2-4 + ZptNĐ2 = (1.813 + j 1.047) + (0.042 + j 0.084) + (0.66 + j 0.401) Z A1 = Z 4 × Z N§2-4 (1.813+j1.047) × (0.042+j0.084) = 0.031 + j 0.059 = Z ∑1 2.515+j1.532 Z B1 = Z N§2-4 × Z ptN§2 (0.042+j0.084) × (0.66+j0.401) = = 0.011 + j 0.022 Z ∑1 2.515+j1.532 Z C1 = Z 4 × Z ptN§2 (1.813+j1.047) × (0.66+j0.401) = = 0.476 + j 0.274 Z ∑1 2.515+j1.532 eBook for You = 2.515 + j 1.532 * Ghép các tổng trở nối tiếp: Z’A1 = Z4-6 + ZA1 = (0.083 + j 0.079) + (0.031 + j 0.059) = 0.114 + j 0.138 Z’B1 = ZB1 + j XF2 = (0.011 + j 0.022) + j 0.126 = 0.011 + j 0.148 Ta được sơ đồ sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 12 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ E'1 j X F1 j 0.124 N§1 Z N§1-6 0.08 + j 0.076 6 Z'A1 0.114 + j 0.138 Z A2 4 Z'B1 0.011 + j 0.148 E'2 Z B2 Z C2 ZI 0 O Z6 Z C1 0.476 + j 0.274 2.015 + j 1.088 * Biến đổi ∆( Z 6 ; Z’A1 ; ZC1 ) → Y( Z A2 ; ZB2 ; ZC2 ) ZΣ2 = Z6 + Z’A1 + ZC1 = (2.015 + j 1.088) + (0.114 + j 0.138) + (0.476 + j 0.274) = 2.605 + j 1.5 eBook for You Z 6 × Z 'A1 (2.015+j1.088) × (0.114+j0.138) = 0.09 + j 0.103 Z A2 = = Z∑ 2 2.605 + j 1.5 Z 'A1 × Z C1 (0.114+j0.138) × (0.476+j0.274) = 0.021 + j 0.058 Z B2 = = Z∑ 2 2.605 + j 1.5 Z C2 = Z 6 × Z C1 (2.015+j1.088) × (0.476+j0.274) = 0.368 + j 0.199 = Z∑ 2 2.605 + j 1.5 * Ghép các tổng trở nối tiếp: Z’A2 = ZNĐ1-6 + ZA2 = (0.08 + j 0.076) + (0.09 + j 0.103) = 0.17 + j 0.179 Z’B2 = ZB2 + Z’B1 = (0.021 + j 0.058) + (0.011 + j 0.148) = 0.032 + j 0.206 Ta được sơ đồ sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 13 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ E'1 j XF1 j 0.124 N§1 Z'A2 0.17 + j 0.179 ZA3 Z'B2 0.032 + j 0.206 E'2 ZB3 ZC3 ZI 0 O ZC2 0.368 + j 0.199 * Biến đổi ∆( Z I ; Z’A2 ; ZC2 ) → Y( Z A3 ; ZB3 ; ZC3 ) ZΣ3 = ZI + Z’A2 + ZC2 = 0 + (0.17 + j 0.179) + (0.368 + j 0.199) = 0.538 + j 0.378 eBook for You Z I × Z 'A2 0 × (0.17 + 0.179) =0 Z A3 = = Z∑3 0.538 + j 0.378 Z 'A2 × Z C2 (0.17+j0.179) × (0.368+j0.199) = 0.121 + j 0.101 Z B3 = = Z∑3 0.538 + j 0.378 Z C3 = Z I × Z C2 0 × (0.368+j0.199) =0 = Z∑3 0.538 + j 0.378 * Ghép các tổng trở nối tiếp: Z’A3 = j XF1 + ZA3 = j 0.124 Z’B3 = ZB3 + Z’B2 = (0.121 + j 0.101) + (0.032 + j 0.206) = 0.153 + j 0.307 Ta được sơ đồ sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 14 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Z'A3 E'1 Z'B3 0.153 + j 0.307 j 0.124 E'2 ZC3 0 O * Biến đổi Y( Z’A3 ; Z’B3 ; ZC3 ) → ∆( Z 10 ; Z12 ; Z20 ) Z10 = Z’A3 + ZC3 + Z’A3×ZC3/ Z’B3 = Z’A3 = j 0.124 = 0.124∠900 Z20 = Z’B3 + ZC3 + Z’B3×ZC3/ Z’A3 = Z’B3 = 0.153 + j 0.307= 0.343∠63.510 Z12 = Z’A3 + Z’B3 + Z’A3×Z’B3/ ZC3 = ∞ Z12 ∞ E'1 Z10 j 0.124 eBook for You Sơ đồ thay thế: E'2 Z20 0.153 + j 0.307 Ta có: Y11 = 1 1 1 1 + = + = 0.124∠ − 90 0 Z10 Z12 j0.124 ∞ ⇒ Y11 = 0.124 ; ϕ11 = -(-900) = 900 ; α11 = 900 - ϕ11 = 00 Y22 = 1 1 1 1 + = + = 2.915∠ − 63.510 Z 20 Z12 0.153 + j 0.307 ∞ ⇒ Y22 = 2.915 ; ϕ22 = -(-63.510) = 63.510 ; α22 = 900 - ϕ22 = 26.490 y12 = 1 1 = =0 Z12 ∞ Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 15 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ ⇒ y12 = 0 ; ϕ12 = -(00) = 00 ; α12 = 900 - ϕ12 = 900 Đặc tính công suất khi ngắn mạch : P1II = E1'2 Y11sinα11 + E1' E '2 y12sin(δ12 - α12) = E1'2 Y11sinα11 = 1.1922×0.124×sin00 = 0 P2II = E '22 Y22sinα22 - E1' E '2 y12sin(δ12 + α12) = E '22 Y22sinα22 = 1.1932×2.915×sin26.490 = 1.851 Công suất thừa tác động lên các máy phát điện sau khi ngắn mạch tại mỗi nhà máy là: ∆P1II = P10 – P1II = 1.508 ∆P2II = P20 – P2II = 1.784 – 1.851 = - 0.067 Sau khi ngắn mạch được cắt ra thì trên đoạn đường dây NĐ1-6 chỉ còn 1 lộ nên tổng trở của nó tăng gấp đôi. Ta có: ZNĐ1-6 = 2×(0.08 + j 0.076) = 0.16 + j 0.152 Ngắn mạch được cắt ra thì sơ đồ thay thế: E'1 j XF1 j 0.124 N§1 ZN§1-6 0.16 + j 0.152 6 Z4-6 0.083 + j 0.079 4 ZN§2-4 0.042 + j 0.084 ZA1 N§2 j XF2 j 0.126 E'2 ZB1 ZC1 ZptN§1 0.736 + j 0.418 Z6 2.015 + j 1.088 O Z4 1.813 + j 1.047 ZptN§2 0.66 + j 0.401 * Biến đổi ∆( Z 4 ; ZNĐ2-4 ; ZptNĐ2 ) → Y( Z A1 ; ZB1 ; ZC1 ) ZΣ1 = Z4 + ZNĐ2-4 + ZptNĐ2 = (1.813 + j 1.047) + (0.042 + j 0.084) + (0.66 + j 0.401) Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 16 eBook for You 2. Lập đặc tính công suất sau khi ngắn mạch: CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ = 2.515 + j 1.532 Z A1 = Z 4 × Z N§2-4 (1.813+j1.047) × (0.042+j0.084) = 0.031 + j 0.059 = Z ∑1 2.515+j1.532 Z B1 = Z N§2-4 × Z ptN§2 (0.042+j0.084) × (0.66+j0.401) = = 0.011 + j 0.022 Z ∑1 2.515+j1.532 Z C1 = Z 4 × Z ptN§2 (1.813+j1.047) × (0.66+j0.401) = = 0.476 + j 0.274 Z ∑1 2.515+j1.532 * Ghép các tổng trở nối tiếp: Z’A1 = Z4-6 + ZA1 = (0.083 + j 0.079) + (0.031 + j 0.059) = 0.114 + j 0.138 Z’B1 = ZB1 + j XF2 = (0.011 + j 0.022) + j 0.126 = 0.011 + j 0.148 Ta được sơ đồ sau: N§1 ZN§1-6 0.16 + j 0.152 6 Z'A1 0.114 + j 0.138 ZA2 4 Z'B1 0.011 + j 0.148 E'2 eBook for You E'1 j XF1 j 0.124 ZB2 ZC2 ZptN§1 0.736 + j 0.418 O Z6 ZC1 0.476 + j 0.274 2.015 + j 1.088 * Biến đổi ∆( Z 6 ; Z’A1 ; ZC1 ) → Y( Z A2 ; ZB2 ; ZC2 ) ZΣ2 = Z6 + Z’A1 + ZC1 = (2.015 + j 1.088) + (0.114 + j 0.138) + (0.476 + j 0.274) = 2.605 + j 1.5 Z 6 × Z 'A1 (2.015+j1.088) × (0.114+j0.138) = 0.09 + j 0.103 Z A2 = = Z∑ 2 2.605 + j 1.5 Z 'A1 × Z C1 (0.114+j0.138) × (0.476+j0.274) = 0.021 + j 0.058 Z B2 = = Z∑ 2 2.605 + j 1.5 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 17 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Z C2 = Z 6 × Z C1 (2.015+j1.088) × (0.476+j0.274) = 0.368 + j 0.199 = Z∑ 2 2.605 + j 1.5 * Ghép các tổng trở nối tiếp: Z’A2 = ZNĐ1-6 + ZA2 = (0.16 + j 0.152) + (0.09 + j 0.103) = 0.25 + j 0.255 Z’B2 = ZB2 + Z’B1 = (0.021 + j 0.058) + (0.011 + j 0.148) = 0.032 + j 0.206 Ta được sơ đồ sau: E'1 j XF1 j 0.124 N§1 Z'A2 0.25 + j 0.255 ZA3 Z'B2 0.032 + j 0.206 E'2 ZB3 ZC3 eBook for You O ZptN§1 ZC2 0.736 + j 0.418 0.368 + j 0.199 * Biến đổi ∆( Z ptNĐ1 ; Z’A2 ; ZC2 ) → Y( Z A3 ; ZB3 ; ZC3 ) ZΣ3 = ZptNĐ1 + Z’A2 + ZC2 = (0.736 + j 0.418) + (0.25 + j 0.255) + (0.368 + j 0.199) = 1.354 + j 0.872 Z ptN§1 × Z 'A2 (0.736 + j 0.418) × (0.25 + j 0.255) Z A3 = = = 0.139 + j 0.127 Z∑3 1.354 + j 0.872 Z B3 = Z 'A2 × Z C2 (0.25 + j 0.255) × (0.368+j0.199) = 0.07 + j 0.061 = Z∑3 1.354 + j 0.872 Z C3 = Z ptN§1 × Z C2 (0.736 + j 0.418) × (0.368+j0.199) = = 0.199 + j 0.094 Z∑3 1.354 + j 0.872 * Ghép các tổng trở nối tiếp: Z’A3 = j XF1 + ZA3 = j 0.124 + (0.139 + j 0.127) = 0.139 + j 0.251 Z’B3 = ZB3 + Z’B2 = (0.07 + j 0.061) + (0.032 + j 0.206) = 0.102 + j 0.267 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 18 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ Ta được sơ đồ sau: E'1 Z'A3 0.139 + j 0.251 Z'B3 0.102 + j 0.267 E'2 ZC3 0.199 + j 0.094 O * Biến đổi Y( Z’A3 ; Z’B3 ; ZC3 ) → ∆( Z 10 ; Z12 ; Z20 ) Z10 = Z’A3 + ZC3 + Z’A3×ZC3/ Z’B3 = 0.549 + j 0.41 = 0.685∠36.7770 Z20 = Z’B3 + ZC3 + Z’B3×ZC3/ Z’A3 = 0.484 + j 0.482= 0.683∠44.8460 Z12 = Z’A3 + Z’B3 + Z’A3×Z’B3/ ZC3 = 0.146 + j 0.878 = 0.89∠80.585 E'1 Z12 0.146 + j 0.878 Z10 0.549 + j 0.41 eBook for You Sơ đồ thay thế: E'2 Z20 0.484 + j 0.482 Ta có: Y11 = 1 1 1 1 = 2.4∠- 55.6630 + = + Z10 Z12 0.549 + j 0.41 0.146 + j 0.878 ⇒ Y11 = 2.4 ; ϕ11 = -(- 55.6630) = 55.6630 ; α11 = 900 - ϕ11 = 34.3370 Y22 = 1 1 1 1 = 2.465∠- 60.2950 + = + Z 20 Z12 0.484 + j 0.482 0.146 + j 0.878 ⇒ Y22 = 2.465 ; ϕ22 = -(- 60.2950) = 60.2950 ; α22 = 900 - ϕ22 = 29.7050 y12 = 1 1 = 1.124∠- 80.5590 = Z12 0.146 + j 0.878 Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 19 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO HTĐ ⇒ y12 = 1.124 ; ϕ12 = -(- 80.5590) = 80.5590 ; α12 = 900 - ϕ12 = 9.4410 Đặc tính công suất khi ngắn mạch : P1III = E1'2 Y11sinα11 + E1' E '2 y12sin(δ12 - α12) = E1'2 Y11sinα11 = 1.1922×2.4×sin34.3370 + 1.192×1.193×1.124×sin (δ12 – 9.4410) = 1.923 + 1.598×sin (δ12 – 9.4410) P2III = E '22 Y22sinα22 - E1' E '2 y12sin(δ12 + α12) = E '22 Y22sinα22 = 1.1932×2.465×sin29.7050 - 1.192×1.193×1.124×sin (δ12 + 9.4410) = 1.738 - 1.598×sin (δ12 + 9.4410) Công suất thừa tác động lên các máy phát điện sau khi ngắn mạch tại mỗi nhà máy là: ∆P1II = P10 – P1II = 1.508 – [1.923 + 1.598×sin (δ12 – 9.4410)] eBook for You = - 0.415 - 1.598×sin (δ12 – 9.4410) ∆P2II = P20 – P2II = 1.784 – [1.738 - 1.598×sin (δ12 + 9.4410)] = - 0.046 + 1.598×sin (δ12 + 9.4410) 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 α1 , α2 và gia tốc tương đối giữa hai nhà máy α12 khi ngắn mạch là: α1 = const = 18000 × ∆P1II 18000 × 1.508 = = 5108.978 Tj1 5.313 α 2 = const = 18000 × ∆P1II 18000 × (−0.067) = = - 157.874 Tj2 7.639 ⇒ α12 = α1- α2 = 5108.978 – ( -157.874) = 5266.852 = const. Gia tốc riêng của mỗi nhà máy α’1 , α’2 và gia tốc tương đối giữa hai nhà máy α’12 sau khi ngắn mạch là: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn 20