tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của hệ THỐNG KÍCH từ có PSS (POWER SYSTEM STABILIZ ER)ĐẾN ổn ĐỊNH của hệ THỐNG điện

38 532 0
tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật   NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của hệ THỐNG KÍCH từ có PSS (POWER SYSTEM STABILIZ ER)ĐẾN ổn ĐỊNH của hệ THỐNG điện

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐÀO DUY YÊN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG KÍCH TỪ CÓ PSS (POWER SYSTEM STABILIZ ER)ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & Nhà máy điện Mã số : 605250 THÁI NGUYÊN - 2011 Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ tuật Công nghiệp Thái Nguyên. Cán bộ HDKH : PGS.TS Nguyễn Như Hiển Phản biện 1 : TS. Phan Đăng Khải Phản biện 2 : TS. Trần Xuân Minh Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng cao học số 02, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Vào 14 giờ 30 phút ngày 12 tháng 01 năm 2012. Có thể tìm hiển luận văn tại Trung tâm Học liệu tại Đại học Thái Nguyên và Thư viện trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. 2 MỞ ĐẦU Trong những năm qua, với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế và từng bước công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu sử dụng điện của nước ta tăng trưởng không ngừng.Vì vậy sự phát triển nhảy vọt về công suất của hệ thống điện Việt Nam đã làm tăng yêu cầu cấp thiết phải đi sâu nghiên cứu đặc tính ổn định. Sự mất ổn định của HTĐ thường do phụ tải của hệ thống thay đổi, công suất làm việc của máy phát cần thay đổi theo. Do có sụt áp trên điện kháng trong, điện áp đầu cực máy phát bị biến thiên, lệch khỏi trị số định mức.Nếu không có biện pháp điều chỉnh, độ lệch sẽ rất đáng kể ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Để đảm bảo cho hệ thống làm việc tốt thì cần phải loại bỏ được hoặc làm suy giảm tới mức tối thiểu những nhiễu loạn trên hệ thống, bộ ổn định công suất (PSS) đã được sử dụng cho mục đích này. Vì vậy tôi chọn luận văn với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của Hệ thống kích từ có xét đến bộ ổn định công suất – PSS đến ổn định của Hệ thống điện” Trong phạm vi đề tài này sẽ đi giải quyết 2 vấn đề đó là: - Khảo sát, đánh giá khả năng, phạm vi ứng dụng của các loại hệ thống kích từ ảnh hưởng đến chất lượng điện áp, công suất của máy phát. Dựa trên cơ sở phân tích kinh tế, kỹ thuật của các phương án để lựa chọn loại hệ thống kích từ tối ưu nhất - Nghiên cứu cấu trúc, mô hình PSS trong HTĐ. Các hiệu quả và khả năng ứng dụng của chúng Nội dung của luận văn được chia thành 3 chương: 3 Chương I:TỔNG QUAN HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Chương II: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Chương III: CẤU CHÚC HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT Các kết luận và kiến nghị. Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn đã hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Như Hiển. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Hệ thống điện - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và các thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình tham gia khóa học. Xin chân thành cảm ơn Khoa sau đại học, bạn bè đồng nghiệp và người thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 10 tháng 12 năm 2011 Người thực hiện Đào Duy Yên 4 Chương I TỔNG QUAN HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 1. Ổn định Hệ thống điện 1.1. Chế độ của Hệ thống điện. 1.1.1 Hệ thống điện (HTĐ). HTĐ là tập hợp các phần tử tham gia vào quá trình sản xuất, truyền tải và tiêu thụ năng lượng. Các phần tử của HTĐ được chia thành hai nhóm: - Các phần tử tự lực làm nhiệm vụ sản xuất, biến đổi, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng như MF, đường dây tải điện và các thiết bị dùng điện. - Các phần tử điều chỉnh làm nhiệm vụ điều chỉnh và biến đổi trạng thái HTĐ như điều chỉnh kích từ máy phát đồng bộ, điều chỉnh tần số, bảo vệ rơle, máy cắt điện… 1.1.2. Chế độ của HTĐ. Tập hợp các quá trình xảy ra trong HTĐ và xác định trạng thái làm việc của HTĐ trong một thời điểm hay một khoảng thời gian nào đó gọi là chế độ của HTĐ. Các chế độ của HTĐ được chia thành hai loại: a. Chế độ xác lập (CĐXL) là chế độ các thông số của nó dao động rất nhỏ xung quanh giá trị trung bình nào đó, thực tế có thể xem như các thông số này là hằng số. CĐXL được chia thành: + CĐXL lập bình thường là chế độ vận hành bình thường của HTĐ. 5 + CĐXL sau sự cố xảy ra sau khi đã loại trừ sự cố. + Chế độ sự cố xác lập là chế độ sự cố duy trì sau thời gian quá độ ví dụ như chế độ ngắn mạch duy trì… b. Chế độ quá độ là chế độ mà các thông số biến đổi rất nhều. Chế độ quá độ gồm có: + Chế độ quá độ bình thường là bước chuyển từ CĐXL bình thường này sang CĐXL bình thường khác. + Chế độ quá độ sự cố xảy ra sau sự cố. 1.1.3. Yêu cầu đối với các chế độ của HTĐ. a. CĐXL bình thường, các yêu cầu là: - Đảm bảo chất lượng điện năng - Đảm bảo độ tin cậy - Có hiệu qủa kinh tế cao - Đảm bảo an toàn điện b. CĐXL sau sự cố, yêu cầu là: Các yêu cầu mục a được giảm đi nhưng chỉ cho phép kéo dài trong một thời gian ngắn, sau đó phải có biện pháp hoặc là thay đổi thông số của chế độ hoặc là thay đổi sơ đồ hệ thống để đưa chế độ này để về CĐXL bình thường. c. Chế độ quá độ (CĐQĐ), yêu cầu là: - Chấm dứt một cách nhanh chóng bằng CĐXL bình thường hay CĐXL sau sự cố. - Trong thời gian quá độ các thông số biến đổi trong giới hạn cho phép như: giá trị của dòng điện ngắn mạch, điện áp tại các nút của phụ tải khi ngắn mạch… 1.2. Khái niệm Ổn định HTĐ. 6 1.2.1. Cân bằng công suất. 1.2.2. Định nghĩa Ổn định HTĐ. a. Ổn định tĩnh. Ổn định tĩnh là khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ ban đầu hoặc rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động nhỏ. b. Ổn định động. Ổn định động là khả năng của HTĐ khôi phục lại chế độ làm việc ban đầu hoặc là rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động lớn. c. Ổn định tổng quát. Ổn định tổng quát là khả năng của HTĐ lập lại chế độ đồng bộ sau khi đã rơi vào chế độ không đồng bộ do mất ổn định tĩnh hoặc mất ổn định động. d. Ổn định điện áp. Ổn định phụ tải là khả năng của HTĐ khôi phục lại điện áp ban đầu hay rất gần ban đầu khi bị các kích động nhỏ ở nút phụ tải. 1.2.3. Các dạng mất ổn định. Có 2 dạng mất ổn định: - Mất ổn định tiệm cận. - Mất ổn định dao động, gồm 2 loại: + Tự dao động tăng dần. + Tự kích thích. 1.3. Hệ thống kích từ máy phát 1.3.1. Khái niệm chung Hệ thống kích từ là một trong các hệ thống thiết bị quan trọng nhất quyết định đến sự làm việc an toàn của máy phát điện. Nó có 7 nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều cho các quận dây kích thích của máy phát điện đồng bộ. Dòng kích từ phải có khả năng điều chỉnh bằng tay hoặc tự động để đảm bảo chế độ làm việc luôn ổn định, kinh tế của máy phát điện với chất lượng điện năng cao trong mọi tình huống. 1.3.2. Thành phần của hệ thống kích từ Thiết bị kích từ bao gồm máy biến áp kiểu khô, bộ chỉnh lưu thyristor, bộ điều chỉnh tự động điện áp AVR, bộ phận diệt từ, thiết bị bảo vệ quá áp và tất cả trang thiết bị cần thiết cho việc điều khiển, bảo vệ hệ thống kích từ và máy phát trong các điều kiện vận hành bình thường và sự cố. 1.3.3. Bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát Để tự động điều chỉnh dòng kích từ của máy phát điện đồng bộ, người ta sử dụng hệ thống tự động điều chỉnh kích từ có bộ phận điều khiển chính là thiết bị tự động điều chỉnh điện áp (AVR – Automatic Voltage Regulator). Thiết bị này có nhiệm vụ giữ cho điện áp đầu cực máy phát là không đổi (với độ chính xác nào đó) khi phụ tải thay đổi và nâng cao giới hạn công suất truyền tải của máy phát vào hệ thống lưới điện. Đặc biệt khi máy phát được nối với hệ thống qua đường dây dài. Những yêu cầu chung với hệ thống tự động điều chỉnh kích từ: - Hệ thống phải đảm bảo ổn định tĩnh và nâng cao tính ổn định động. - Hệ thống còn có chế độ kích thích cưỡng bức, khi máy làm việc ở chế độ sự cố (như ngắn mạch trong lưới) …thì chỉ có bộ phận kích thích cưỡng bức làm việc là chủ yếu. Bộ phận này cho phép duy 8 trì điện áp của lưới thông qua đó tạo điều kiện giải quyết sự cố và giữ ổn định cho hệ thống. 1.3.4. Bộ chỉnh lưu kích từ thyristor Sử dụng cho hệ thống kích từ tĩnh, bộ chỉnh lưu sử dụng ở đây là kiểu chỉnh lưu 3 pha, gồm hai cầu như nhau nối song song. Trong chế độ vận hành bình thường, cả hai cầu đều ở vị trí làm việc nhưng chỉ một cầu có xung kích từ để mở cổng thyristor, cầu còn lại ở trạng thái đóng. 1.4. Hệ thống ổn định công suất 1.4.1. Trạng thái ổn định Trong trạng thái hoạt động ổn định, công suất điện đầu ra cân bằng với công suất cơ đầu vào (bỏ qua tổn hao). Khi hệ thống bị tác động bởi sự cố, hoặc phụ tải thay đổi nhanh, công suất điện phát ra sẽ thay đổi. Công suất điện từ đầu ra có thể thay đổi nhanh chóng, nhưng công suất cơ trong máy phát đồng bộ thay đổi tương đối chậm. Máy phát đồng bộ được xây dựng với một nguồn áp lý tưởng, E g , nối tiếp với trở kháng, X g . Điện áp đầu cự máy phát, E T được gia cường để truyền tới máy biến áp tăng thế được nối vào lưới qua đường truyền đặc trưng bởi điện kháng, X S . Công suất phát từ máy phát trong trạng thái ổn định được tính bằng công thức: g T e g E E P sinθ X (1.1) 9 Hình 1.1. Máy phát đồng bộ kết nối với lưới 1.4.2. Trạng thái ổn định tức thời Công suất phát ra của máy phát điện đồng bộ có thể chuyển sang dạng mômen điện từ, M e nhân với vận tốc góc, ω. Sự thay đổi của mômen điện có thể biến đổi thành 2 thành phần: Hình 1.2. Đồ thị véc tơ máy phát nối lưới ∆M e = M S ∆δ + M C ∆ω (1.2) Trong đó: - M S ∆δ là thành phần của mômen với góc rôtor thay đổi (được xem như mômen đồng bộ). - M C ∆ω là thành phần mômen với tốc độ thay đổi (được xem như mômen hãm). 10 [...]... phát triển hệ thống khi cần thay đổi tham số được dễ dàng Chương III CẤU CHÚC HỆ THỐNG KÍCH TỪ VÀ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT 3.1 Các phương pháp kích từ cho máy phát Ta xét 3 loại hệ thống kích từ điển hình 3.1.1 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều 23 Hình 3.1 Hệ thống kích từ bằng máy phát điện một chiều 3.1.2 Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều tần số cao Hình 3.2 Hệ thống kích từ bằng máy... phỏng - Điện áp đầu cực máy phát So sánh điện áp đầu cực máy phát khi dùng hai loại kích từ là kích từ tĩnh và kích từ dùng máy phát điện xoay chiều (có PSS) ta thấy mức độ dao động và thời gian ổn định điện áp khi dùng kích từ tĩnh nhỏ và nhanh hơn khi dùng kích từ dùng máy phát điện xoay chiều 33 - Đáp ứng điện áp kích từ có PSS và không có PSS Đáp ứng điện áp kích từ có PSS và không có PSS ta thấy... Trạng thái ổn định tức thời 1.4.3 Tác động của hệ thống kích từ đối với sự ổn định PE Pmax B A PM Cong suat tua bin May phat mat dong bo O 0 O 90 O 180 Hình 1.4 Ảnh hưởng của tác động nhanh đến hệ thống kích từ 1.4.4 Ổn định các tín hiệu nhỏ 11 ổn định tín hiệu nhỏ được định nghĩa như khả năng của hệ thống điện để duy trì ổn định khi có sự xuất hiện của các tác động nhỏ Những tác động nhỏ này có thể thay... 3.4.4 Kết quả mô phỏng với hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều Hình 3.19 Điện áp đầu cực máy phát Hình 3.20 Đáp ứng điện áp kích từ có PSS và không có PSS 30 Hình 3.21 Sai lệch góc delta Hình 3.22 Công suất đầu ra máy phát 31 3.4.5 Kết quả mô phỏng với hệ thống kích từ tĩnh Hình 3.23 Điện áp ra đầu cực máy phát Hình 3.24 Đáp ứng điện áp kích từ có PSS và không có PSS 32 Hình 3.25 Sai lệch... không có PSS Các kết quả phân tích mô phỏng cho thấy hiệu quả rõ rệt của bộ ổn định kép PSS2 A 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài đặt ra, chúng tôi đã đạt được một số kết quả như sau: - Nghiên cứu về máy phát điện đồng bộ, mô hình toán học của máy phát điện đồng bộ - Nghiên cứu hệ thống tự động điều chỉnh điện áp (AVR) và ổn định công suất (PSS) của máy... máy phát điện xoay chiều tần số 3.1.3 Hệ thống kích từ tĩnh ( Static Exciter ) Hình 3.4 Hệ thống kích từ tĩnh Hình 3.5 Sơ đồ mô phỏng hệ thống kích từ tĩnh 3.1.4 Phương án ứng dụng hệ thống kích từ cho máy phát đồng bộ 24 Bảng 3.1 Bảng so sánh giữa các phương pháp kích từ máy phát đồng bộ Đặc tính Cơ khí Bộ phận chuyển đổi cơ năng sang điện năng Vành trượt Kích thước bộ kích từ phụ thuộc vào Điện Đặc... ra các giải pháp của riêng mình tuy nhiên chúng chia làm 2 loại mô hình: Bộ ổn định dựa vào tín hiệu tốc độ và bộ ổn định đầu vào kép ( Tín hiệu tốc độ và công suất ) 25 Trong các tài liệu của IEEE [7] và [8] có chia ra như sau: - Ổn định dựa trên tín hiệu tốc độ có PSS1 A - Ổn định đầu vào kép có PSS2 A, PSS2 B, PSS3 B, PSS4 B 3.2.1 Các bộ ổn định dựa trên tốc độ s t5 1 + St 5 v s tmax Stabilizer Gain&Phase... để ổn định cũng ngắn hơn so với hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều 3.6 Kết luận chương III Như vậy, ứng dụng kết quả nghiên cứu các chương trước, trong chương III đã đi phân tích làm rõ, đề xuất việc sử dụng cấu trúc hệ tự động điều chỉnh kích từ máy phát và bộ ổn định công suất PSS Tiến hành mô phỏng hệ thống bằng cách sử dụng PSS2 A là loại cấu trúc ta xây dựng trong đề tài với hệ thống. .. xuyên tổn hao mômen hãm, kết quả làm giảm mức độ ổn định của các dao động nhỏ hoặc tín hiệu nhỏ Để chống lại hiệu ứng này, nhiều máy phát sử dụng AVR có hệ số khuếch đại cao thường được trưng bị thêm các bộ ổn định công suất để tăng hệ số hãm (M c) và cải thiện ổn định dao động 1.4.8 Kết luận chương I Chương này đã trình bày khái quát về hệ thống tự động điều chỉnh kích từ, ổn định công suất của hệ thống. .. trên mô hình thực tế để đề tài thực sự có ý nghĩa hơn 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Công Hiền: Hệ thống cung cấp điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [2] Trần Quang Khánh: Vận hành hệ thống điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật − 2004 [3] Lã Văn Út: Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật − 2001 [4] Phạm Văn Bình: Máy điện tông quát, nhà xuất bản giáo dục . NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐÀO DUY YÊN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG KÍCH TỪ CÓ PSS (POWER SYSTEM STABILIZ ER)ĐẾN ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên. trên hệ thống, bộ ổn định công suất (PSS) đã được sử dụng cho mục đích này. Vì vậy tôi chọn luận văn với đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của Hệ thống kích từ có xét đến bộ ổn định công suất – PSS. động nhanh đến hệ thống kích từ 1.4.4. Ổn định các tín hiệu nhỏ 11 ổn định tín hiệu nhỏ được định nghĩa như khả năng của hệ thống điện để duy trì ổn định khi có sự xuất hiện của các tác động

Ngày đăng: 18/08/2015, 20:46

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan