Bài giảng PSS/E - Phần 4: Tính toán ngắn mạch (Fault Study)

Tính toán ngắn mạch(Fault Study)PHẦN 4Mục đích tính toán ngắn mạchMục đích của tính toán ngắn mạch:Thiết kế, lựa chọn thiết bị điện.Tính toán chỉnh định và phối hợp relay bảo vệ.Tính toán, đề xuất phương án vận hành tối ưu cho các điểm nối đất trung tính máy biến áp (Xác định không nối đất, nối đất trực tiếp hay qua điện trở, điện kháng; đóng, mở các điểm nối đất), giảm dòng ngắn mạch để bảo đảm an toàn cho thiết bị, lựa chọn thiết bị kinh tế hơn, hoặc tăng dòng ngắn mạch để đảm bảo độ nhạy của relay bảo vệ.Mục đích tính toán ngắn mạchMục đích của tính toán ngắn mạch: (tiếp theo)Tính toán, đề xuất phương án kết lưới vận hành của hệ thống (Phân bổ nguồn phát; đóng, mở máy cắt kết dàn thanh cái; kết vòng hoặc không,...).Tính toán kiểm tra, phân tích sự cố.Các dạng sự cốCác sự cố cân bằng (đối xứng) (sự cố 3 pha) không có mặt các giá trị điện áp và dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự khôngCác sự cố không cân bằng (không đối xứng) (sự cố 1 pha chạm đất, pha chạm pha và 2 pha chạm đất) xuất hiện các giá trị điện áp và dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự khôngDo đó, để nghiên cứu tất cả các dạng sự cố, các số liệu thứ tự nghịch và thứ tự không phải được bao gồm trong trào lưu công suấtCác bước để nghiên cứu sự cốXây dựng mô hình thứ tự khôngThực hiện các nghiên cứu sự cốCác số liệu thứ tự trong trào lưu công suấtSố liệu thứ tự thuậnSố liệu thứ tự nghịchSố liệu thứ tự khôngMô hình hóa và số liệu thứ tựCác mô hình sau đây yêu cầu phải có số liệu thứ tự:Các máy phátCác nhánhCác shunt điều chỉnhThành phần thứ tự thuận của hệ thốngSố liệu trào lưu công suất đã xây dựng để nghiên cứu trào lưu công suất chính là thành phần thứ tự thuận của hệ thốngKhi nghiên cứu sự cố, số liệu trào lưu công suất có thể sử dụng lại mà không cần thay đổi gì cảCác máy phát trong Thứ tự thuậnThành phần thứ tự thuận của máy phát là X1Giá trị này chỉ được dùng để nghiên cứu sự cố, thông thường đó là điện kháng siêu quá độ X”d (subtransient impedance) của máy phát.ZSOURSE vẫn được sử dụng trong nghiên cứu trào lưu công suất và thường là điện kháng đồng bộ Xd (synchronous impedance). Việc chọn giá trị nào là ZSOURSE còn tùy thuộc vào nghiên cứu ổn định, thông thường cũng có thể dùng X”d cho giá trị ZSOURSE.Các máy phát trong Thứ tự nghịchThành phần thứ tự nghịch của máy phát là X2Nếu không biết giá trị X2 thì có thể dùng X”dCác máy phát trong Thứ tự khôngThành phần thứ tự không của máy phát là X0Nếu máy phát không có điểm trung tính nối đất (hiếm gặp) thì X0 sẽ rất lớn, bằng 9999puNếu máy phát có trung tính nối đất qua 1 điện trở Xg thì phải cộng thêm 3*Xg vào tổng trở thứ tự khôngXg được tính theo đơn vị tương đối, dựa trên điện áp và công suất định mức của máy phátMô phỏng các máy phátMô phỏng chung khối máy phát – máy biến áp	Máy phát được mô phỏng riêng, máy biến áp được coi như 1 nhánh khácThứ tự thuậnThứ tự nghịchThứ tự khôngCác nhánh trong Thứ tự nghịchChương trình PSSE giả thiết rằng tổng trở thứ tự nghịch tương tự tổng trở thứ tự thuậnTrong PSSE không có công cụ thay đổi hay thêm tổng trở thứ tự không của đường dâyĐiều này cũng tương tự đối với nhánh máy biến áp Các nhánh trong Thứ tự khôngĐối với đường dây truyền tải, tổng trở thứ tự không lớn hơn tổng trở thứ tự thuận (và thứ tự nghịch)Đối với máy biến áp, tổng trở thứ tự không tùy thuộc vào cấu trúc của máy biến áp và có thể nhỏ hơn thành phần thứ tự thuậnMáy biến áp trong Thứ tự khôngCần chú ý khi mô phỏng máy biến áp trong thành phần thứ tự khôngKiểu và cấu trúc của máy biến áp sẽ ảnh hưởng đến việc mô phỏngKhông cần mô phỏng tap và điều khiển điện áp trong thứ tự không. Những chi tiết này chỉ ảnh hưởng trong thứ tự thuậnTổng trở thứ tự không được tính toán tương tự như trong thứ tự thuận.Máy biến áp và Mã nối dâyMã nối dây được dùng để xác định đường dẫn của dòng thứ tự khôngMã nối dây tùy thuộc vào kiểu và cấu trúc của máy biến áp, không phân biệt cuộn dân là kiểu sao hay tam giác (Sự khác biệt này được nhận biết qua góc lệch của máy biến áp trong phần dữ liệu thứ tự thuận)Tổng trở thứ tự không được nhập vào tương tự như thành phần thứ tự thuận, nhưng PSSE sẽ căn cứ vào các mã nối đất để xác định đường dẫn của dòng điệnCó thể nhập vào giá trị điện trở nối đất của máy biến áp, chương trình PSS/E sẽ tự động nhân giá trị này với 3Mô phỏng máy biến áp 2 cuộn dây Kiểu đấu dâyCuộn 1 Cuộn 2Đấu nối thứ tự khôngCuộn 1 Cuộn 2Mã nối đấtMáy biến áp 3 cuộn dâyDữ liệu đầu vào bao gồm:Mã nối dây (mặc định bằng 4, tức là máy biến áp hở)Điện kháng nối đấtTrở kháng thứ tự không của các cuộn dây (nếu khác với trở kháng thứ tự thuận)Mô phỏng máy biến áp 3 cuộn dây Kiểu đấu dâyCuộn 1 Cuộn 3 Cuộn 2Đấu nối thứ tự khôngCuộn 1 Cuộn 2 Mã nối đấtMáy biến áp 3 cuộn dâyTrong trường hợp máy biến áp 3 cuộn dây cần mô phỏng có tổ đấu dây khác với những loại đã mô tả trong hình, lúc này cần phải mô phỏng máy biến áp 3 cuộn dây thành các máy biến áp 2 cuộn dây và áp dụng theo các kiểu đấu dây thích hợp của máy biến áp 2 cuộn dây. Khi đó dữ liệu trào lưu công suất sẽ là 3 máy biến áp 2 cuộn dây, 3 nút cho 3 phía và 1 nút trung gian giả (dummy bus).Góc lệch pha trong các máy biến ápGóc lệch pha 30o của máy biến áp sao/tam giác (Y/D) phải được mô phỏng, nến không thì dòng sự cố và góc pha sẽ bị sai ở phía máy biến áp không bị sự cốPhía nối sao của máy biến áp trễ hơn phía tam giác 30oNếu không nhập vào góc lệch pha, PSSE sẽ xem như máy biến áp đấu sao-sao (Y/Y) hoặc tam giác-tam giác (D/D)Các lệnh để xây dựng hệ thống thứ tựRESQ tương tự lệnh READ trong thứ tự thuậnTRSQ tương tự lệnh TREA trong thứ tự thuậnSQCH tương tự lệnh CHNG trong thứ tự thuậnSQLI tương tự lệnh LIST trong thứ tự thuậnSQEX tương tự lệnh EXAM trong thứ tự thuậnRWSQ tương tự lệnh RAWD trong thứ tự thuậnCác lệnh để xây dựng hệ thống thứ tựCác tùy chọn ALL, KV, AREA và ZONE mà có trong thứ tự thuận thì cũng có trong thứ tự khôngSố liệu thứ tự thì không có trong số liệu nhà máy điện và các thành phần không tồn tại trong thứ tự thuậnNếu xây dựng 1 trào lưu công suất từ file thô (RAW), thành phần thứ tự thuận phải được tải trước (từ lệnh RAWD), tiếp sau đó mới là file số liệu thứ tự (lệnh RWSQ) Thực hiện các nghiên cứu sự cốYêu cầu các hệ thống thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không phải được thiết lậpYêu cầu trào lưu công suất đã được giải quyết (bài toán đã hội tụ)Các lệnh thực hiện nghiên cứu sự cố	Phần tính toán sự cố (ngắn mạch) của PSS/E có thể chia thành 2 nhóm lệnh chính:Nhóm lệnh dùng để nghiên cứu chi tiết 1 sự cốNhóm lệnh dùng để nghiên cứu một loạt trường hợp sự cố tại các thời điểm khác nhau trong hệ thống điệnCác lệnh thực hiện nghiên cứu 1 sự cốRESQ	Đọc dữ liệu phân tích sự cố vào bộ nhớSQLI	Liệt kê dữ liệu để phân tích sự cố trong bộ nhớSQEX	Liệt kê dữ liệu sự cố tại nút đã chỉ raSQCH	Thay đổi (chỉnh sửa) dữ liệu phân tích sự cốSEQD	Chuẩn bị mô hình các thành phần thứ tự 	thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không cho việc 	liên kết lưới và tính toánSCMU	Tính toán ngắn mạchSCOP	Xuất kết quả chi tiếtTác vụ SEQDChuẩn bị chi tiết các mô phỏng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không cho việc liên kết và tính toánTác vụ SCMULiên kết và tính toán hệ thống 3 thứ tự dưới các điều kiện không cân bằngTác vụ SEQD phải được thi hành trước tác vụ SCMUKiểu sự cố được chọn trong tác vụ nàyTổng trở sự cố có thể chỉ ra đối với các sự cố không cân bằngCác lệnh thực hiện nghiên cứu một loạt sự cốRESQ	Đọc dữ liệu phân tích sự cố vào bộ nhớSQLI	Liệt kê dữ liệu để phân tích sự cố trong bộ nhớSQEX	Liệt kê dữ liệu sự cố tại nút đã chỉ raSQCH	Thay đổi (chỉnh sửa) dữ liệu phân tích sự cốCONG	Chuyển đổi các máy phát về các mô hình thời 	điểm t+ có sử dụng tổng trở ZSOURCECONG, SQ	Chuyển đổi các máy phát về các mô hình thời 	điểm t+ có sử dụng tổng trở ZPOSASCC	Tính toán liên tục một loạt sự cố ở các nút 	được chỉ định, chỉ tính 1 pha chạm đất và ngắn 	mạch 3 phaCác kiểu sự cốTrong đó:Ngắn mạch 1 pha chạm đất điểm thứ nhấtNgắn mạch 1 pha chạm đất điểm thứ haiNgắn mạch 2 pha chạm đất điểm thứ nhấtNgắn mạch 2 pha chạm đất điểm thứ haiTính toán đứt dây 2 phaTính toán đứt dây 1 phaNgăn mạch 3 phaNgắn mạch với 1 đầu đường dây mởNgắn mạch thay đổi theo các vị trí tùy ý trên đường dâyDùng lệnh SCMU để chọn loại sự cốCác điểm sự cốSự cố có thể đặt trên các thanh cáiSự cố có thể đặt trên đường dây truyền tải. Khoảng cách dọc theo đường dây được chỉ ra bằng hệ số đơn vị của chiều dài đường dâyNối tắt phaNối tắt 1 hoặc 2 pha chỉ có thể thực hiện trên các thiết bị pha cách ly như là tụ bù dọc, cảm kháng dọc và các cuộn dây máy biến áp sao nối đấtPhần tử bị nối tắt phải được đưa ra khỏi vận hành trước khi thực hiện lệnh SEQD.