ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG CÓ KẾT HỢP VỚI ĐIỆN GIÓ
Ổn định trong hệ thống điện
2.1.1 Khái niệm ổn định hệ thống điện Ổn định của hệ thống điện là khả năng của hệ thống điện phục hồi lại trạng thái làm việc ban đầu hoặc rất gần ban đầu sau khi bị các kích động nhỏ hoặc kích động lớn Ổn định hệ thống điện được phân loại như Hình 2.1 [15]
Ổn định tĩnh của hệ thống điện là khả năng khôi phục chế độ ban đầu sau khi bị kích động nhỏ, trong khi ổn định động liên quan đến khả năng phục hồi sau các kích động lớn, thường do biến đổi đột ngột trong sơ đồ nối điện hoặc sự cố ngắn mạch Ổn định góc giữ cho chuyển động đồng bộ giữa rotor của các máy phát điện, và khi góc giữa các vector điện áp vượt quá giới hạn, hệ thống sẽ mất ổn định, dẫn đến sự cắt điện Ổn định điện áp phản ánh khả năng duy trì điện áp tại các nút trong hệ thống; khi có kích động nhỏ, máy phát và thiết bị điều chỉnh sẽ phản ứng để khôi phục điện áp, nhưng nếu không thành công, có thể gây mất điện cục bộ Cuối cùng, ổn định tần số đảm bảo rằng tần số của hệ thống không vượt quá giới hạn cho phép, nếu không khôi phục được, cần phải sa thải bớt phụ tải để tránh tan rã hệ thống.
2.1.2 Các chỉ tiêu ổn định điện áp [15] Để đánh giá mức độ ổn định điện áp nhằm đảm bảo chất lượng điện năng, chúng ta cần xác định các chỉ tiêu ổn định điện áp Có nhiều chỉ tiêu đánh giá ổn định điện áp hệ thống điện kết nối nguồn điện gió, những chỉ tiêu quan trọng được trình bày dưới đây:
- Hệ số dự trữ điện áp
Mức độ ổn định điện áp của một nút được đánh giá qua sự chênh lệch giữa điện áp làm việc và điện áp giới hạn thấp nhất của hệ thống điện Chỉ tiêu này được thể hiện bằng hệ số dự trữ điện áp δVmin%, được tính theo công thức [15].
+ Vlv là điện áp nút ở chế độ làm việc bình thường
+ Vghmin là điện áp giới hạn thấp nhất cho phép của hệ thống điện
Hệ số dự trữ điện áp được sử dụng để đánh giá mức độ ổn định điện áp của hệ thống điện, với Vghmin là điện áp giới hạn thấp nhất cho phép Khi δVmin% của một nút giảm xuống dưới ngưỡng quy định hoặc gần bằng không, có thể kết luận rằng nút đó đang gặp vấn đề về ổn định điện áp, dẫn đến nguy cơ mất ổn định hoặc sụp đổ điện áp.
Trong cùng một chế độ vận hành, những nút có giá trị δVmin% nhỏ nhất là những nút yếu về phương diện ổn định điện áp
Giá trị điện áp giới hạn tối thiểu cho hệ thống điện Vghmin phụ thuộc vào quy định và tiêu chuẩn riêng của từng quốc gia Theo tiêu chuẩn IEC về vận hành lưới điện kết nối nguồn điện gió, giá trị này được quy định là 2%.
- Hệ số dự trữ công suất tác dụng của hệ thống
Hệ số dự trữ công suất tác dụng (CSTD) của hệ thống điện được xác định dựa trên tổng CSTD phụ tải trong chế độ vận hành cơ sở và CSTD phụ tải cực đại tại điểm giới hạn ổn định điện áp, theo phương pháp đường cong PV.
% max HT pt 100% dtP pt
+ PmaxHT :Tổng CSTD phụ tải của HTĐ tại điểm giới hạn ổn định điện áp + PƩpt : Tổng CSTD phụ tải của HTĐ ở chế độ cơ sở
Chế độ cơ sở là chế độ vận hành của HTĐ tại thời điểm hiện đang khảo sát
Hệ số dự trữ CSTD của hệ thống điện (HTĐ) KdtP% phản ánh mức độ ổn định điện áp chung của toàn HTĐ Giá trị KdtP% lớn cho thấy HTĐ có độ dự trữ CSTD cao, trong khi giá trị nhỏ tương ứng với độ dự trữ CSTD thấp Khi KdtP% gần bằng 0, HTĐ đang hoạt động ở chế độ giới hạn CSTD Tại Việt Nam, hiện chưa có quy định cụ thể về độ dự trữ công suất tác dụng do sự phát triển chậm của nguồn điện so với nhu cầu phụ tải Do đó, phương thức vận hành của HTĐ Việt Nam yêu cầu độ dự trữ CSTD lớn hơn công suất của tổ phát lớn nhất.
- Độ dự trữ công suất phản kháng
Theo phân tích đường cong QV, hiện tượng mất ổn định điện áp xảy ra khi đạt giới hạn vận hành của công suất phản kháng (CSPK) tại nút tải Do đó, mức độ ổn định điện áp và độ dự trữ CSPK tại nút tải có mối liên hệ chặt chẽ, khiến độ dự trữ CSPK trở thành chỉ số quan trọng để đánh giá giới hạn ổn định điện áp của nút tải.
Đường cong QV truyền thống phân tích sự thay đổi của điện áp nút, trong đó biến Q phụ tải được sử dụng để thể hiện mối quan hệ này Khi điện áp Vnút giảm dần theo kịch bản từ điểm vận hành ban đầu, lượng CSPK bù thêm vào nút tải QC sẽ tăng lên, và tại điểm đáy của đường cong QV, được gọi là điểm sụp đổ điện áp, giá trị QC sẽ đạt cực đại.
Độ dự trữ CSPK (Qdt) của nút tải được xác định bằng khoảng cách vuông góc từ điểm vận hành ban đầu (trục hoành) đến điểm giới hạn của đường cong QV ứng với giá trị Qgh Công thức tính độ dự trữ này là Qdt = -Qgh.
Phương pháp phân tích đường cong QV sử dụng biến Q thay đổi cho thấy khi tăng Qpt theo kịch bản tăng đều từ điểm vận hành ban đầu, Vnút sẽ giảm dần Tại thời điểm tới hạn, hay còn gọi là điểm sụp đổ điện áp, Qpt đạt giá trị cực đại Qmax tại điện áp Vgh Khoảng cách giữa giá trị CSPK từ điểm vận hành ban đầu Q0 đến điểm giới hạn của đường cong QV là rất quan trọng để đánh giá sự ổn định của hệ thống điện.
Sau khi sự cố xảy ra
Bình thường (trước khi sự cố xảy ra) Điểm tới hạn (hoặc điểm sụp đổ điện áp)
Giới hạn công suất phản kháng Q dt
Vg h với Qmax được gọi là độ dự trữ CSPK (Qdt) của nút tải Như vậy độ dự trữ CSPK được định nghĩa như biểu thức: max 0
Trong cả hai phương pháp, độ dự trữ CSPK của một nút ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng ổn định điện áp Cụ thể, nếu độ dự trữ CSPK của nút tải lớn, thì khả năng duy trì ổn định điện áp tại nút đó cũng sẽ cao hơn Do đó, những nút tải có độ dự trữ CSPK càng lớn sẽ có độ ổn định điện áp tốt hơn.
- Độ vọt lố điện áp
Khi nhà máy điện gió hoạt động với tốc độ gió cao, điện áp tại điểm kết nối PCC sẽ tăng lên Để xác định mức độ quá áp, cần tính toán độ vọt lố điện áp tại điểm kết nối PCC theo công thức gần đúng.
Theo tiêu chuẩn IEC, để đảm bảo chất lượng điện áp hệ thống điện gió kết nối lưới điện thì 𝛥u
