Hiểu về Độ ổn định Điện áp trong Hệ thống Điện: Gián đoạn Lớn so với Gián đoạn Nhỏ và Giới hạn Độ ổn định

Định nghĩa về Độ ổn định Điện áp

Độ ổn định điện áp trong hệ thống điện được định nghĩa là khả năng duy trì điện áp chấp nhận được tại tất cả các bus dưới cả điều kiện vận hành bình thường và sau khi chịu tác động của sự cố. Trong quá trình vận hành bình thường, điện áp của hệ thống vẫn ổn định; tuy nhiên, khi xảy ra sự cố hoặc nhiễu loạn, có thể dẫn đến mất ổn định điện áp, gây ra sự suy giảm điện áp tiến triển và không kiểm soát được. Độ ổn định điện áp đôi khi còn được gọi là "độ ổn định tải."

Mất ổn định điện áp có thể gây sụp đổ điện áp nếu điện áp cân bằng sau sự cố gần với tải giảm xuống dưới giới hạn chấp nhận được. Sụp đổ điện áp là một quá trình mà ở đó mất ổn định điện áp dẫn đến mức điện áp cực kỳ thấp trên các phần quan trọng của hệ thống, có thể gây ra tình trạng mất điện toàn bộ hoặc cục bộ. Lưu ý rằng, các thuật ngữ "mất ổn định điện áp" và "sụp đổ điện áp" thường được sử dụng thay thế cho nhau.

Phân loại Độ ổn định Điện áp

Độ ổn định điện áp được phân thành hai loại chính:

• Độ ổn định điện áp trước sự cố lớn: Đây là khả năng của hệ thống duy trì kiểm soát điện áp sau những sự cố lớn, như sự cố hệ thống, mất tải đột ngột, hoặc mất nguồn phát. Đánh giá dạng độ ổn định này đòi hỏi phải phân tích hiệu suất động của hệ thống trong khoảng thời gian đủ dài để tính toán hành vi của các thiết bị như biến áp điều chỉnh tự động, điều khiển từ trường máy phát, và thiết bị giới hạn dòng điện. Độ ổn định điện áp trước sự cố lớn thường được nghiên cứu bằng cách sử dụng mô phỏng miền thời gian phi tuyến với mô hình hệ thống chính xác.

• Độ ổn định điện áp trước sự cố nhỏ: Một trạng thái hoạt động của hệ thống điện thể hiện độ ổn định điện áp trước sự cố nhỏ nếu, sau những nhiễu loạn nhỏ, điện áp gần với tải hoặc giữ nguyên hoặc gần với giá trị trước sự cố. Khái niệm này liên quan chặt chẽ đến điều kiện ổn định và có thể được phân tích bằng cách sử dụng mô hình hệ thống tín hiệu nhỏ.

Giới hạn Độ ổn định Điện áp

Giới hạn độ ổn định điện áp là ngưỡng quan trọng trong hệ thống điện, vượt qua ngưỡng này, không có lượng công suất phản kháng nào có thể khôi phục điện áp về mức định mức. Đến giới hạn này, điện áp của hệ thống có thể được điều chỉnh thông qua việc tiêm công suất phản kháng trong khi vẫn duy trì độ ổn định.Công suất truyền qua đường dây không tổn thất được biểu diễn bởi:

• trong đó P = công suất truyền qua mỗi pha

• Vs = điện áp pha đầu gửi

• Vr = điện áp pha đầu nhận

• X = phản kháng truyền qua mỗi pha

• δ = góc pha giữa Vs và Vr.

Vì đường dây không có tổn thất

Giả sử công suất phát điện là hằng số,

Để truyền công suất tối đa: δ = 90º, do đó khi δ → ∞

Phương trình trên xác định vị trí điểm tới hạn trên đường cong của δ so với Vs, với giả định rằng điện áp đầu nhận không đổi.Kết quả tương tự có thể được suy ra bằng cách giả định rằng điện áp đầu gửi không đổi và coi Vr là tham số biến đổi khi phân tích hệ thống. Trong kịch bản này, phương trình kết quả là

Biểu thức công suất phản kháng tại bus đầu nhận có thể được viết là

Phương trình trên đại diện cho giới hạn độ ổn định điện áp ổn định. Nó chỉ ra rằng, tại giới hạn độ ổn định ổn định, công suất phản kháng tiếp cận vô cùng. Điều này có nghĩa là đạo hàm dQ/dVr trở thành không. Do đó, giới hạn ổn định góc rotor dưới điều kiện ổn định đồng thời trùng với giới hạn độ ổn định điện áp ổn định. Ngoài ra, độ ổn định điện áp ổn định cũng bị ảnh hưởng bởi tải.