Ổn định Tạm Thời trong Hệ Thống Điện

Khả năng của một hệ thống điện đồng bộ để trở lại trạng thái ổn định và duy trì sự đồng bộ sau một sự cố tương đối lớn phát sinh từ các tình huống chung như đóng hoặc mở các phần tử mạch, hoặc làm sạch các lỗi, v.v. được gọi là ổn định tạm thời trong hệ thống điện. Hầu hết, các hệ thống sản xuất điện thường phải chịu các lỗi như vậy, và do đó cực kỳ quan trọng cho kỹ sư điện phải am hiểu về các điều kiện ổn định của hệ thống.
Trong thực tế, các nghiên cứu liên quan đến ổn định tạm thời trong hệ thống điện được thực hiện trong ít nhất một khoảng thời gian bằng với thời gian cần thiết cho một lần dao động, khoảng 1 giây hoặc ít hơn. Nếu hệ thống được tìm thấy ổn định trong lần dao động đầu tiên, giả định rằng sự cố sẽ giảm trong các lần dao động tiếp theo, và hệ thống sẽ ổn định sau đó. Bây giờ, để xác định toán học xem hệ thống có ổn định hay không, chúng ta cần dẫn xuất phương trình dao động của hệ thống điện.

Phương trình Dao Động để Xác Định Ổn Định Tạm Thời

Để xác định ổn định tạm thời của hệ thống điện sử dụng phương trình dao động, hãy xem xét một máy phát điện đồng bộ được cung cấp công suất trục PS tạo ra mô-men cơ học bằng TS như được hiển thị trong hình dưới đây. Điều này khiến máy chạy ở tốc độ ω rad/sec và mô-men điện từ và công suất sinh ra ở phía nhận được biểu diễn là TE và PE tương ứng.
Khi máy phát điện đồng bộ được cung cấp nguồn từ một đầu và tải cố định được áp dụng vào đầu kia, có một số chuyển vị góc tương đối giữa trục rotor và từ trường stator, được gọi là góc tải δ, tỷ lệ thuận với tải của máy. Máy tại thời điểm này được coi là đang chạy trong điều kiện ổn định.

Bây giờ, nếu chúng ta đột ngột thêm hoặc loại bỏ tải khỏi máy, rotor sẽ giảm tốc hoặc tăng tốc tương ứng so với từ trường stator. Điều kiện hoạt động của máy bây giờ trở nên không ổn định và rotor được coi là đang dao động so với từ trường stator và phương trình chúng ta thu được cho chuyển động tương đối của góc tải δ so với từ trường stator được gọi là phương trình dao động cho ổn định tạm thời của hệ thống điện.
Ở đây, để dễ hiểu, chúng ta xem xét trường hợp máy phát điện đồng bộ đột ngột được áp dụng với lượng tải điện từ tăng lên, dẫn đến mất ổn định khi PE nhỏ hơn PS khi rotor trải qua quá trình giảm tốc. Bây giờ, lượng công suất gia tốc tăng cần thiết để đưa máy trở lại trạng thái ổn định được cho bởi,

Tương tự, mô-men gia tốc được cho bởi,

Bây giờ, chúng ta biết rằng

(vì T = dòng điện × gia tốc góc)
Ngoài ra, động lượng góc, M = Iω

Nhưng do khi tải, góc dịch chuyển θ thay đổi liên tục theo thời gian, như được hiển thị trong hình dưới đây, chúng ta có thể viết.

Đạo hàm hai lần phương trình trên theo thời gian, chúng ta có,

trong đó gia tốc góc

Do đó, chúng ta có thể viết,

Bây giờ, công suất điện từ truyền đi được cho bởi,

Do đó, chúng ta có thể viết,

Đây là phương trình dao động cho ổn định tạm thời trong hệ thống điện.

Lời tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.