Mục tiêu chính mà người ta phải hiểu trong truyền tải điện là lượng điện năng truyền tải không thể đạt được như mong muốn, có thể do sự thay đổi tải thường xuyên khiến hệ thống mất ổn định. Do đó hệ thống phải lấy lại trạng thái cân bằng nhanh nhất có thể sau khi mất ổn định để tăng hiệu quả tải điện ở công suất cao nhất.
Ổn định hệ thống điện chính là khả năng mà mạng lưới hệ thống điện lấy lại trạng thái cân bằng sau khi rơi vào trạng thái mất ổn định.
Hệ thống điện được đánh giá là ổn định sẽ phải có khả năng hoạt động phù hợp trong các điều kiện này và vẫn đáp ứng nhu cầu phụ tải, đồng thời phải có khả năng tồn tại sau nhiều sự cố có mức độ nghiêm trọng, chẳng hạn như đoản mạch trên đường dây truyền tải hoặc hư hại máy phát điện…
Cơ chế mất ổn định hệ thống
Hệ thống điện là hệ thống có độ phi tuyến tính rất cao do được vận hành trong môi trường thay đổi liên tục; tải, đầu vào, đầu ra, mạng lưới điện liên kết và các tham số vận hành cũng thay đổi liên tục.
Khi bị nhiễu nhất thời, độ ổn định của hệ thống phụ thuộc vào bản chất của nhiễu cũng như điều kiện vận hành ban đầu. Sự mất ổn định có thể nhỏ hoặc lớn, các nhiễu loạn nhỏ ở dạng thay đổi tải xảy ra liên tục và hệ thống sẽ điều chỉnh theo các điều kiện thay đổi.
Phản ứng của hệ thống điện đối với sự mất ổn định có thể liên quan đến phần lớn thiết bị. Chẳng hạn như:
- Lỗi trên một thành phần được cách ly bởi rơle bảo vệ sẽ gây ra sự thay đổi về dòng điện, điện áp bus bar và tốc độ quay của máy phát điện;
- Sự thay đổi điện áp sẽ kích hoạt cả bộ điều chỉnh điện áp của máy phát và của mạng lưới truyền tải;
- Sự thay đổi điện áp và tần số sẽ ảnh hưởng đến tải của hệ thống ở các mức độ khác nhau.
Tóm lại sự mất ổn định trong hệ thống điện có thể xảy ra theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào mạng lưới liên kết của hệ thống, chế độ vận hành và dạng nhiễu.
Các dạng ổn định hệ thống điện
1. Ổn định ở trạng thái ổn định
Độ ổn định ở trạng thái ổn định của hệ thống điện được định nghĩa là khả năng hệ thống tự phục hồi về trạng thái ổn định ban đầu sau một nhiễu loạn nhỏ hoặc rất nhỏ trong mạng lưới.
Trong trường hợp dòng điện chạy qua mạch vượt quá công suất cho phép, thì có khả năng một hoặc nhóm các máy phát điện sẽ ngừng hoạt động đồng bộ và dẫn đến nhiều nhiễu loạn hơn. Trong tình huống như vậy, giới hạn trạng thái ổn định của hệ thống sẽ đạt ngưỡng (lượng điện năng tối đa được phép chạy qua hệ thống mà không làm mất trạng thái ổn định ban đầu).
2. Ổn định nhất thời
Độ ổn định tức thời của hệ thống điện đề cập đến khả năng hệ thống đạt được trạng thái ổn định sau một nhiễu loạn lớn.
Trong tất cả các trường hợp liên quan đến những thay đổi lớn trong hệ thống như dùng thêm hoặc loại bỏ phụ tải một cách đột ngột, hoạt động chuyển mạch, lỗi đường dây… sự ổn định nhất thời của hệ thống sẽ phát huy tác dụng.
Nó đề cập đến khả năng duy trì tính đồng bộ của hệ thống sau một sự xáo trộn kéo dài trong một thời gian dài (và hợp lý), và công suất tối đa cho phép chạy qua mạng lưới không được làm mất tính ổn định sau một khoảng thời gian nhiễu loạn kéo dài.
3. Ổn định linh hoạt
Ổn định linh hoạt của một hệ thống điện biểu thị sự ổn định nhân tạo được cấp cho một hệ thống không ổn định bằng các phương tiện được điều khiển tự động. Nó liên quan đến những rối loạn nhỏ kéo dài trong khoảng 10 đến 30 giây.
Tham khảo
