Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong hệ thống điện lực, việc duy trì chế độ vận hành an toàn, liên tục và ổn định trước các biến cố ngắn mạch là yêu cầu kỹ thuật then chốt. Sự cố ngắn mạch không chỉ gây suy giảm điện áp nghiêm trọng, phát sinh dòng điện quá mức làm hư hỏng khí cụ điện mà còn đe dọa trực tiếp đến tính ổn định tĩnh và ổn định động của các máy phát điện làm việc song song trong hệ thống. Đồ án môn học Hệ thống điện 2 (ĐAMH HTĐ2) do nhóm sinh viên lớp 62KTĐ-HTĐ thuộc Bộ môn Kỹ thuật Điện - Điện tử, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Thủy Lợi thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết lập hệ thống rơle bảo vệ kết hợp đánh giá giới hạn ổn định của hệ thống điện khi xảy ra sự cố đối xứng và không đối xứng.
Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể thông qua hai phần nội dung chính:
-
Nhiệm vụ 1 - Tính toán bảo vệ rơle cho hệ thống điện:
- Xác định dòng điện làm việc cực đại và lựa chọn các máy biến dòng điện (BI/TI) cho 5 vị trí máy cắt (CB1 đến CB5).
- Thiết lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận và tính toán dòng điện ngắn mạch ba pha tại 6 điểm sự cố (từ N1 đến N6) ở cả hai chế độ phụ tải cực đại ($S_{Nmax} = 300\text{ MVA}$) và cực tiểu ($S_{Nmin} = 210\text{ MVA}$).
- Tính toán thông số chỉnh định khởi động, thời gian tác động và kiểm tra hệ số độ nhạy cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh (mã ANSI 50) trên đường dây D1, bảo vệ quá dòng có thời gian (mã ANSI 51) trên đường dây D2, D3 và bảo vệ so lệch dòng điện (mã ANSI 87) cho máy biến áp B2.
-
Nhiệm vụ 2 - Tính toán ổn định trong hệ thống điện:
- Xây dựng mô hình tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện gồm nhà máy nhiệt điện (3 tổ máy phát TB-50 công suất $50\text{ MW}$ ghép bộ với 3 máy biến áp TDH-63000/110) truyền tải công suất qua đường dây mạch kép 110kV dài $100\text{ km}$ về hệ thống điện có công suất vô cùng lớn.
- Chuyển đổi các thông số về hệ đơn vị tương đối cơ bản ($S_{cb} = 100\text{ MVA}$, $U_{cb} = 115\text{ kV}$), biến đổi mạng điện tương đương tam giác - sao để lập phương trình đặc tính công suất và xác định độ dự trữ ổn định tĩnh.
- Thiết lập đặc tính công suất trong các giai đoạn trước, trong và sau ngắn mạch đối với hai dạng sự cố: ngắn mạch ba pha và ngắn mạch hai pha chạm đất.
- Ứng dụng tiêu chuẩn cân bằng diện tích để xác định góc cắt tới hạn ($\delta_c$) và sử dụng phương pháp phân đoạn liên tiếp (tích phân từng bước với bước thời gian $\Delta t = 0,03\text{ s}$) để tính toán thời gian cắt sự cố tới hạn ($t_c$).
Đối tượng nghiên cứu là các phần tử trong hệ thống điện bao gồm máy phát điện đồng bộ, máy biến áp hai cuộn dây, đường dây tải điện trên không và các nút phụ tải. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc mô hình hóa chế độ xác lập và chế độ quá độ điện cơ phát sinh trong khoảng thời gian phần mười giây sau sự cố, được thực hiện trong khuôn khổ học phần ĐAMH HTĐ2 tại Trường Đại học Thủy Lợi (thời gian thực hiện quy định 3,5 tuần, hoàn thành vào tháng 05/2024).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý cơ bản của kỹ thuật bảo vệ rơle và lý thuyết ổn định hệ thống điện:
- Lý thuyết bảo vệ rơle:
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50): Đảm bảo tính chọn lọc theo giá trị dòng điện khởi động, đặt lớn hơn dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất đi qua vị trí đặt bảo vệ ($I_{kđ50} = k_{at} \cdot I_{Nngmax}$).
- Bảo vệ quá dòng có thời gian (51): Đảm bảo tính chọn lọc theo nguyên tắc phân cấp bậc thời gian tác động ($\Delta t = 0,25\text{ s}$); dòng khởi động được tính theo điều kiện mở máy và trở về của rơle.
- Bảo vệ so lệch dòng điện (87): Dựa trên nguyên lý so sánh biên độ và góc pha của dòng điện đi vào và đi ra khỏi đối tượng bảo vệ (máy biến áp B2); dòng khởi động được tính toán để triệt tiêu ảnh hưởng của dòng không cân bằng lớn nhất ($I_{kcbttmax}$) sinh ra do sai số máy biến dòng và điều chỉnh đầu phân áp.
- Lý thuyết ổn định hệ thống điện:
- Ổn định tĩnh: Đánh giá khả năng tự khôi phục chế độ làm việc xác lập ban đầu của hệ thống dưới các dao động nhỏ, dựa trên phương trình đặc tính công suất góc $P(\delta) = P_0 + P_m \sin(\delta - \alpha)$ và tiêu chuẩn dẫn xuất công suất đồng bộ tích cực ($dP/d\delta > 0$).
- Ổn định động: Đánh giá chuyển động tương đối của rôto máy phát điện khi chịu tác động của nhiễu loạn lớn (ngắn mạch) thông qua phương trình chuyển động góc quay rôto (phương trình Swing): $M \frac{d^2\delta}{dt^2} = P_{cơ} - P_{điện}$.
- Phương pháp thành phần đối xứng: Sử dụng để phân tích các dạng ngắn mạch không đối xứng (ngắn mạch hai pha chạm đất) thông qua các mạng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không.
Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:
- Phương pháp giải tích và biến đổi mạng điện: Rút gọn sơ đồ phức tạp về sơ đồ mạng bốn cực và sơ đồ hình T thông qua các phép biến đổi sao - tam giác ($Y - \Delta$), xác định các tổng trở riêng và tổng trở tương hỗ ($Z_{11}, Z_{12}$).
- Phương pháp cân bằng diện tích (Equal-Area Criterion): Xác định góc cắt giới hạn $\delta_c$ bằng việc cân bằng diện tích tăng tốc ($F_{tt}$) và diện tích giảm tốc ($F_{gt}$) trên giản đồ đặc tính công suất.
- Phương pháp phân đoạn liên tiếp (Step-by-step numerical integration): Giải phương trình vi phân chuyển động phi tuyến của rôto máy phát điện theo từng khoảng thời gian rời rạc $\Delta t = 0,03\text{ s}$ để xác định quỹ đạo góc pha $\delta(t)$ và tìm thời gian cắt tới hạn $t_c$.
Nguồn dữ liệu tính toán được trích xuất hoàn toàn từ thông số kỹ thuật của đề bài giao:
- Nguồn hệ thống: $S_{Nmax} = 300\text{ MVA}$, $S_{Nmin} = 210\text{ MVA}$.
- Máy biến áp: B1 ($10\text{ MVA} - 115/24\text{ kV}$, $U_N% = 10%$), B2 ($5\text{ MVA} - 24/6\text{ kV}$, $U_N% = 10,5%$), B3 ($1,6\text{ MVA} - 24/0,4\text{ kV}$, $U_N% = 5,5%$), MBA nâng áp nhà máy TDH-63000/110 ($63\text{ MVA} - 121/10,5\text{ kV}$).
- Dây dẫn đường dây: AC-95, AC-120, AC-75 và dây nhôm lõi thép phân pha mạch kép AC-300 ($r_0 = 0,108,\Omega/\text{km}$, $x_0 = 0,392,\Omega/\text{km}$, $b_0 = 2,91 \cdot 10^{-6}\text{ S/km}$).
- Tổ máy phát nhiệt điện TB-50 ($P_{đm} = 50\text{ MW}$, $\cos\varphi = 0,8$, $S_{đm} = 62,5\text{ MVA}$, $U_{đm} = 10,5\text{ kV}$, $x_d = 1,84$, $x'_d = 0,3$, $x_2 = 0,165$, $T_J = 5,24\text{ s}$).
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Tính toán bảo vệ relay trong hệ thống điện
Nội dung phần này tập trung vào việc mô hình hóa mạng điện phân phối 24kV, lựa chọn thiết bị đo lường và tính toán chỉnh định rơle bảo vệ:
-
Tính chọn máy biến dòng điện (BI/TI): Căn cứ vào dòng điện làm việc cưỡng bức cực đại qua các phân đoạn đường dây và trạm biến áp, nhóm tác giả lựa chọn các bộ biến dòng phù hợp với điện áp định mức và tỷ số biến đổi:
- Máy cắt 1 (CB1 - 24kV): Dòng làm việc $I_{lv1} = 341,13\text{ A} \to$ Chọn BI kiểu TΦH-24M-500/5A.
- Máy cắt 2 (CB2 - 24kV): Dòng làm việc $I_{lv2} = 172,74\text{ A} \to$ Chọn BI kiểu TΦH-24M-250/5A.
- Máy cắt 3 (CB3 - 24kV): Dòng làm việc $I_{lv3} = 118,86\text{ A} \to$ Chọn BI kiểu TΦH-24M-100/5A.
- Máy cắt 4 (CB4 - 24kV, phía sơ cấp B2): Dòng làm việc $I_{lv4} = 168,39\text{ A} \to$ Chọn BI kiểu TΦH-24M-350/5A.
- Máy cắt 5 (CB5 - 6kV, phía thứ cấp B2): Dòng làm việc $I_{lv5} = 673,58\text{ A} \to$ Chọn BI kiểu TΦH-6M-1400/5A.
-
Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ: Chọn công suất cơ bản $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, điện áp cơ bản $U_{cb} = {115; 24}\text{ kV}$. Điện kháng nguồn hệ thống tương đối là $X_{1HTmax} = 0,33$ và $X_{1HTmin} = 0,48$. Kết quả tổng hợp dòng điện ngắn mạch ba pha tại các điểm nút được trình bày tại bảng sau:
| Điểm ngắn mạch |
Tổng trở $X_\Sigma(\max)$ |
Dòng ngắn mạch $I_{N\max}$ (kA) |
Tổng trở $X_\Sigma(\min)$ |
Dòng ngắn mạch $I_{N\min}$ (kA) |
| N1 (sau MBA B1) |
0,83 |
2,898 |
0,98 |
2,45 |
| N2 (cuối D1) |
1,95 |
1,230 |
2,10 |
1,14 |
| N3 (cuối D2) |
2,69 |
0,890 |
2,83 |
0,85 |
| N4 (cuối D3) |
3,06 |
0,780 |
3,21 |
0,75 |
| N5 (sau MBA B2) |
4,06 |
0,590 |
4,20 |
0,57 |
| N6 (sau MBA B3) |
6,12 |
0,390 |
6,27 |
0,38 |
- Tính toán chỉnh định các chức năng bảo vệ:
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) cho CB1 trên D1: Dòng khởi động chọn theo dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất tại thanh cái cuối đường dây D1 ($I_{kđ1}^{50} = k_{at} \cdot I_{N2max}$).
- Bảo vệ quá dòng có thời gian (51) cho CB2 và CB3:
- Đoạn D2 (CB2): Dòng khởi động $I_{kđ2}^{51} = 414,576\text{ A}$, hệ số độ nhạy $K_{nh2} = \frac{I_{N3min}}{I_{kđ2}} = 1,77 > 1,5$ (đạt yêu cầu); thời gian tác động $t_2 = t_3 - \Delta t = 1 - 0,25 = 0,75\text{ s}$.
- Đoạn D3 (CB3): Dòng khởi động $I_{kđ3}^{51} = 286,264\text{ A}$, hệ số độ nhạy $K_{nh3} = \frac{I_{N4min}}{I_{kđ3}} = 2,27 > 1,5$ (đạt yêu cầu); thời gian làm việc $t_3 = 1,0\text{ s}$.
- Bảo vệ so lệch dòng điện (87) cho MBA B2: Dòng thứ cấp biến dòng phía sơ cấp là $I_{cb4}^* = 4,16657\text{ A}$, phía thứ cấp là $I_{cb5}^* = 4,166695\text{ A}$, độ lệch dòng không cân bằng thứ cấp $\Delta I = 0,00003\text{ A}$. Dòng không cân bằng tính toán cực đại $I_{kcbttmax} = 88,52\text{ A}$. Dòng khởi động bảo vệ $I_{kđ87} = 110,65\text{ A}$. Hệ số độ nhạy đạt $K_{nh} = 4,64 > 2,0$, đáp ứng tiêu chuẩn làm bảo vệ chính cho máy biến áp.
Phần 2: Tính toán ổn định trong hệ thống điện
Nội dung phần 2 giải quyết bài toán ổn định tĩnh và ổn định động của trung tâm nhiệt điện 3 tổ máy nối lưới qua đường dây 110kV:
-
Tính toán chế độ xác lập và thông số tương đối: Chọn $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, $U_{cb} = 115\text{ kV}$. Các thông số tính toán quy đổi gồm:
- Điện kháng 3 máy phát song song: $x_F = 1,086$.
- Điện kháng 3 máy biến áp song song: $x_B = 0,055$.
- Tổng trở đường dây mạch kép: $Z_d = 0,040 + j0,148$.
- Điện áp tại các nút: Nút hệ thống $U_{HT} = 0,9565$, nút thanh góp cao $U_I = 1,135\angle 4,7^\circ$, nút đầu cực máy phát $U_F = 1,173\angle 7,3^\circ$. Sức điện động chế độ xác lập $E = 2,33\angle 35,13^\circ$; sức điện động quá độ $E' = 1,302\angle 13,823^\circ$.
-
Đặc tính công suất và ổn định động:
- Chế độ trước ngắn mạch: Phương trình đặc tính công suất phát ra hệ thống là $P_I(\delta) = 0,6755 + 3,045\sin(\delta + 3,724^\circ)$, công suất cực đại $P_{1MAX} = 3,7205$.
- Chế độ trong khi ngắn mạch:
- Khi ngắn mạch ba pha: Tổng trở truyền thông số $Z_{11} = Z_{12} = 0,00045 + j0,2023 = 0,2023\angle 89,87^\circ$ ($\alpha = 0,13^\circ$).
- Khi ngắn mạch hai pha chạm đất: Phân tích thông qua sơ đồ thứ tự nghịch (với $x_2 = 0,165$, $X_{pt} = 0,35Z$) và thứ tự không (với cuộn tam giác máy biến áp triệt tiêu thứ tự không từ máy phát, $X'_0 = 3X_d$).
- Chế độ sau ngắn mạch: Cắt một chuỗi đường dây sự cố, tổng trở đường dây tăng lên gấp đôi ($Z_d = 0,082 + j0,296$).
-
Xác định góc cắt và thời gian cắt tới hạn:
- Phương pháp cân bằng diện tích:
- Ngắn mạch ba pha: Góc cắt tới hạn $\delta_c = \arccos(-0,2974) = 1,8727\text{ rad} = 107,3^\circ$.
- Ngắn mạch hai pha chạm đất: Góc cắt tới hạn $\delta_c = 1,9715\text{ rad} = 112,95^\circ$.
- Phương pháp phân đoạn liên tiếp ($\Delta t = 0,03\text{ s}$):
- Đối với ngắn mạch ba pha: Bắt đầu từ $\delta_0 = 13,823^\circ$, góc quay rôto tăng dần qua 11 bước tích phân. Tại phân đoạn thứ 10 ($t = 0,30\text{ s}$), $\delta = 100,23^\circ$ và phân đoạn thứ 11 ($t = 0,33\text{ s}$), $\delta = 117,75^\circ$. Nhóm tác giả nội suy đồ thị xác định được thời gian cắt tới hạn $t_c = 0,31\text{ s}$.
- Đối với ngắn mạch hai pha chạm đất: Quá trình phân đoạn được thực hiện qua 14 bước thời gian từ $t_0 = 0$ đến $t_{14} = 0,42\text{ s}$ ($\delta$ tăng từ $13,823^\circ$ lên $121,39^\circ$). Góc cắt giới hạn $\delta_c = 112,95^\circ$ đạt được trong khoảng thời gian giữa phân đoạn 13 ($t = 0,39\text{ s}$, $\delta = 110,06^\circ$) và phân đoạn 14 ($t = 0,42\text{ s}$, $\delta = 121,39^\circ$).
Bảng diễn biến góc lệch rôto $\delta(t)$ theo phương pháp phân đoạn liên tiếp:
| Phân đoạn |
Thời gian $t$ (s) |
Góc $\delta$ - Ngắn mạch 3 pha ($^\circ$) |
Góc $\delta$ - Ngắn mạch 2 pha chạm đất ($^\circ$) |
| 0 |
0,00 |
13,823 |
13,823 |
| 1 |
0,03 |
14,657 |
14,809 |
| 2 |
0,06 |
17,159 |
17,317 |
| 3 |
0,09 |
21,329 |
21,292 |
| 4 |
0,12 |
27,167 |
26,623 |
| 5 |
0,15 |
34,673 |
33,167 |
| 6 |
0,18 |
43,847 |
40,755 |
| 7 |
0,21 |
54,689 |
49,209 |
| 8 |
0,24 |
67,199 |
58,352 |
| 9 |
0,27 |
81,380 |
68,025 |
| 10 |
0,30 |
100,230 |
78,084 |
| 11 |
0,33 |
117,750 |
88,458 |
| 12 |
0,36 |
- |
99,108 |
| 13 |
0,39 |
- |
110,060 |
| 14 |
0,42 |
- |
121,390 |
Kết quả và đóng góp
Kết quả tính toán kỹ thuật
-
Lựa chọn thiết bị đo lường và phối hợp chỉnh định rơle:
- Hoàn thành chọn lựa 5 bộ biến dòng kiểu TΦH phù hợp cấp điện áp $24\text{ kV}$ và $6\text{ kV}$ với sai số dòng không cân bằng rất nhỏ ($\Delta I = 0,00003$).
- Các thông số chỉnh định bảo vệ quá dòng (51) cho đường dây D2 ($I_{kđ} = 414,58\text{ A}, t = 0,75\text{ s}$) và D3 ($I_{kđ} = 286,26\text{ A}, t = 1,0\text{ s}$) đều đáp ứng tiêu chuẩn độ nhạy ($K_{nh2} = 1,77 > 1,5$; $K_{nh3} = 2,27 > 1,5$).
- Bảo vệ so lệch (87) máy biến áp B2 có dòng khởi động $I_{kđ} = 110,65\text{ A}$ với hệ số độ nhạy rất cao $K_{nh} = 4,64 > 2,0$.
-
Định lượng giới hạn ổn định động:
- Xác định chính xác góc cắt giới hạn bằng phương pháp diện tích: sự cố ngắn mạch ba pha có $\delta_c = 107,3^\circ$, sự cố hai pha chạm đất có $\delta_c = 112,95^\circ$.
- Tính toán thời gian loại trừ sự cố tới hạn: ngắn mạch ba pha đòi hỏi bảo vệ và máy cắt phải tác động ngắt mạch trong thời gian $t_c \le 0,31\text{ s}$; đối với ngắn mạch hai pha chạm đất, thời gian cắt cho phép kéo dài hơn, đạt xấp xỉ $t_c \approx 0,40\text{ s}$.
Giải pháp kỹ thuật và đóng góp
- Bản thuyết minh cung cấp một quy trình tính toán phối hợp hoàn chỉnh từ khâu phân tích chế độ ngắn mạch đối xứng/không đối xứng, chọn tỉ số biến dòng, phối hợp chỉnh định thời gian - độ nhạy của hệ thống bảo vệ rơle đa cấp cho đến khâu kiểm nghiệm độ bền ổn định động của máy phát điện.
- Kết quả tính toán chỉ ra rằng ngắn mạch ba pha là dạng sự cố nghiêm trọng nhất, đòi hỏi thiết bị bảo vệ phải có thời gian tác động tức thời hoặc cắt nhanh dưới $0,31\text{ s}$ để ngăn ngừa hiện tượng mất đồng bộ của các tổ máy phát điện nhiệt điện TB-50.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Nghiên cứu giả định hệ thống điện tiếp nhận công suất có dung lượng vô cùng lớn ($X_{HT} = 0$, điện áp nút hệ thống không đổi), chưa xét đến ảnh hưởng của dao động điện áp và tần số lan truyền từ lưới điện liên kết.
- Mô hình tính toán ổn định chưa tích hợp ảnh hưởng của bộ điều tốc tuabin (Governor) và bộ tự động điều chỉnh kích từ (AVR) của máy phát điện trong quá trình quá độ.
- Phụ tải tại các nút được mô hình hóa quy đổi gần đúng thành tổng trở không đổi ($Z = \text{const}$), chưa phản ánh đặc tính động của phụ tải động cơ không đồng bộ.
- Hướng mở rộng:
- Mở rộng tính toán ổn định động khi có xét đến hệ thống kích từ tác động nhanh và bộ ổn định hệ thống điện (PSS - Power System Stabilizer).
- Khảo sát các dạng sự cố phức tạp khác như ngắn mạch một pha chạm đất có xét đến chu trình tự đóng lại (TĐL/AAR) đơn pha hoặc ba pha trên đường dây 110kV.
Giá trị tham khảo
Bản thuyết minh đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện, Hệ thống điện, Thiết bị điện tại các trường đại học kỹ thuật khi thực hiện đồ án môn học Hệ thống điện 2, đồ án Bảo vệ Rơle và Tự động hóa, hoặc Đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
- Kỹ sư vận hành và thiết kế hệ thống điện tham khảo phương pháp tính toán chỉnh định rơle số, quy trình biến đổi mạng điện tương đương và kỹ thuật tích phân số từng bước để kiểm tra ổn định hệ thống điện cục bộ.
- Các phần đáng tham khảo nhất bao gồm: bảng tổng hợp tính toán ngắn mạch mạng phân phối, phương pháp tính chọn sai số biến dòng bảo vệ so lệch MBA và bảng số liệu từng bước tích phân phân đoạn liên tiếp tính thời gian cắt $t_c$.
Câu hỏi thường gặp
1. Tỉ số biến dòng điện (BI) và dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch (87) bảo vệ máy biến áp B2 được tính toán bằng bao nhiêu?
Biến dòng được chọn là $n_4 = 350/5\text{ A}$ (phía 24kV) và $n_5 = 1400/5\text{ A}$ (phía 6kV). Dòng điện khởi động của rơle so lệch được chỉnh định là $I_{kđ87} = 110,65\text{ A}$ với hệ số độ nhạy đạt $K_{nh} = 4,64$ (vượt yêu cầu $K_{nhyc} \ge 2$).
2. Thời gian tác động và hệ số độ nhạy của bảo vệ quá dòng (51) trên đường dây D2 và D3 được xác định như thế nào?
Bảo vệ trên đường dây D3 (CB3) có thời gian làm việc $t_3 = 1,0\text{ s}$, dòng khởi động $I_{kđ3} = 286,264\text{ A}$, độ nhạy $K_{nh3} = 2,27$. Bảo vệ trên đường dây D2 (CB2) được phân cấp thời gian $t_2 = t_3 - 0,25\text{ s} = 0,75\text{ s}$, dòng khởi động $I_{kđ2} = 414,576\text{ A}$, độ nhạy $K_{nh2} = 1,77$. Cả hai đều thỏa mãn điều kiện làm bảo vệ chính ($K_{nh} \ge 1,5$).
3. Góc cắt tới hạn ($\delta_c$) của hai dạng sự cố ngắn mạch ba pha và hai pha chạm đất khác nhau như thế nào?
Theo phương pháp cân bằng diện tích, góc cắt tới hạn của sự cố ngắn mạch ba pha là $\delta_c = 107,3^\circ$ ($1,8727\text{ rad}$), trong khi sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất có góc cắt tới hạn lớn hơn, đạt $\delta_c = 112,95^\circ$ ($1,9715\text{ rad}$).
4. Thời gian cắt tới hạn ($t_c$) để đảm bảo ổn định động khi ngắn mạch ba pha là bao nhiêu và được xác định bằng phương pháp nào?
Thời gian cắt tới hạn được xác định bằng phương pháp phân đoạn liên tiếp với bước thời gian $\Delta t = 0,03\text{ s}$, cho ra kết quả $t_c = 0,31\text{ s}$ tương ứng với góc cắt $\delta_c = 107,3^\circ$.
Kết luận
Đồ án môn học Hệ thống điện 2 của nhóm sinh viên lớp 62KTĐ-HTĐ (Trường Đại học Thủy Lợi) đã giải quyết trọn vẹn hai bài toán kỹ thuật trọng tâm: tính toán lựa chọn biến dòng, chỉnh định bảo vệ rơle (50, 51, 87) cho lưới điện phân phối và đánh giá giới hạn ổn định tĩnh, ổn định động cho nhà máy nhiệt điện nối lưới 110kV. Bằng việc phối hợp phương pháp giải tích mạng điện, tiêu chuẩn cân bằng diện tích và thuật toán tích phân từng bước, đồ án đã định lượng chính xác thời gian cắt sự cố tới hạn ($t_c = 0,31\text{ s}$ khi ngắn mạch 3 pha và xấp xỉ $0,40\text{ s}$ khi ngắn mạch 2 pha chạm đất). Toàn bộ nội dung tính toán được trình bày logic, bám sát các quy chuẩn kỹ thuật điện và cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị cao cho công tác đào tạo kỹ thuật hệ thống điện.