Hệ thống điện hiện nay được kết nối bởi nhiều máy phát điện đồng bộ tập trung và các nguồn phát điện phân tán tạo nên một hệ thống phức tạp để cung cấp năng lượng điện cho hoạt động sản xuất kinh doanh và sinh hoạt của con người, vì vậy việc quản lý vận hành đang đặt ra nhiều thách thức lớn cho việc giữ ổn định và tin cậy cho hệ thống điện. Trong quá trình hoạt động vận hành hệ thống điện phải đối mặt với nhiều bất thưởng, nhiễu loạn, sự cố làm gây mất ổn định và gián đoạn cung cấp điện, điều này đòi hỏi hệ thống điện phải được giám sát, tính toán, thiết kế để phản ứng tốt và nhanh chóng với các nhiễu loạn để đưa hệ thống trở về trạng thái ổn định nhanh nhất có thể trong giới hạn hoạt động.
Phân tích ổn định quá độ là những nghiên cứu và phân tích về khả năng giữ đồng bộ của máy phát và khả năng đáp ứng, duy trì trạng thái cân bằng ổn định của hệ thống khi chịu nhiễu loạn tức thời cho dù nhiễu loạn đó có thể nhỏ hay lớn. Nhiễu loạn hệ thống có thể có nhiều loại khác nhau như thay đổi tải đột ngột, sự cố ngắn mạch, quá trình chuyển mạch, khởi động động cơ lớn, mất máy phát hoặc nguồn điện đột ngột, sa thải tải đột ngột,…
♦ Độ ổn định của một hệ thống đề cập đến khả năng của một hệ thống trở lại trạng thái ổn định hoặc không mất tính đồng bộ khi chịu sự nhiễu loạn. Để đạt được trạng thái ổn định này thì hệ thống phải giữ ổn định được về ổn định góc rotor, ổn định tần số và ổn định điện áp. Độ ổn định của hệ thống điện thường được phân loại thành ổn định tĩnh, ổn định động, ổn định quá độ được mô tả dưới đây:
– Ổn định tĩnh Ổn định động là khả hệ thống trở lại trạng thái ổn định sau nhiễu loạn rất nhỏ và chậm. Nhiễu loạn có thể do công suất hay dòng tải tăng dần.
– Ổn định động là khả hệ thống trở lại trạng thái ổn định sau nhiễu loạn rất nhỏ (nhiễu loạn xảy ra trong 10 đến 30 giây). Nhiễu loạn nhỏ chủ yếu do sự dao động của tải hoặc nguồn phát điện.
– Ổn định quá độ là khả năng của hệ thống điện trở lại trạng thái ổn định sau một nhiễu động lớn. Nhiễu động lớn xảy ra do đột ngột sa thải tải, chuyển mạch đường dây; sự cố ngắn mạch, mất máy phát, mất nguồn đột ngột,….
♦ Các thông số, thông tin dữ liệu và đánh giá được cung cấp khi thực hiện phân tích ổn định quá độ bao gồm:
– Xem xét những ảnh hưởng của nhiễu loạn đến điện áp, tần số, góc rotor máy phát, dòng công suất, tốc độ quay,…
– Đánh giá phản ứng của hệ thống để thiết kế các sơ đồ sa thải tải phù hợp khi hệ thống dưới tần số và dưới điện áp.
– Đánh giá thời gian giải trừ sự cố để thiết kế hoặc thẩm định các sơ đồ bảo vệ phù hợp và thời gian chuyển mạch.
– Đánh giá lựa chọn và thông cài đặt cho rơ le bảo vệ điện áp và tần số liên quan đến biên độ và thời gian tác động.
– Xem xét phản ứng phục hồi điện áp của hệ thống.
– Xem xét độ ổn định đồng bộ của góc rotor máy phát có nằm trong giới cho phép.
♦ Bộ tiêu chuẩn áp dụng:
– IEEE 399 Tiêu chuẩn cho phân tích hệ thống điện công nghiệp và thương mại.
– IEEE 1110: Tiêu chuẩn phân tích ổn định máy phát trong hệ thống điện
– ANSI/NEMA C50.41: Tiêu chuẩn mô tơ không đồng bộ cho hệ thống điện
– Tiêu chuẩn nhà sản xuất thiết bị