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Stabilità costante dello stato nel sistema di alimentazione

Definizione: La stabilità dello stato stazionario è definita comecapacità di un sistema di energia elettrica di mantenere la sua condizione iniziale dopo una piccola interruzione o di raggiungere una condizione molto vicina a quella iniziale quando il disturbo è ancora presente. La stabilità dello stato stazionario è molto importante nella pianificazione e progettazione del sistema di alimentazione, in via di sviluppo speciale dispositivo di controllo automatico, che mette in funzione nuovi elementi del sistema o modifica le sue nuove condizioni operative.

La stima del limite di steady state è importanteper l'analisi del sistema di alimentazione. L'analisi del sistema di potenza comprende il controllo di un sistema di energia elettrica in uno stato stazionario specificato, la determinazione dei suoi limiti di stabilità e la stima qualitativa del transiente. Valuta anche la scelta del tipo di sistema di eccitazione e dei suoi controlli, le modalità di controllo, il parametro dell'eccitazione e il sistema di controllo dell'automazione.

La selezione della stabilità è fatta dalrequisiti del limite di stabilità o qualità dell'energia elettrica in condizioni stazionarie o durante il transitorio. Il limite di stato stazionario si riferisce al massimo flusso di potenza attraverso un punto particolare senza causare la perdita di stabilità quando la potenza viene aumentata molto gradualmente.

Quando tutte le macchine in una parte corrono insieme,quindi vengono trattati come un'unica grande macchina collegata in quel punto. Anche se le macchine non sono collegate alla stessa barra del bus e sono separate da una grande reattanza, sono considerate anche una macchina di grandi dimensioni. Si suppone che il grande sistema in un sistema di alimentazione abbia una tensione costante e sia trattato come un bus infinito.

Si consideri che un sistema consiste in un generatore G, una linea di trasmissione e un motore sincrono M sotto forma di un carico.

stato stazionario stabilità equazione
L'espressione mostrata di seguito fornisce una potenza sviluppata da un generatore G e un motore sincrono M.

stato stazionario-stabilità-equazione-1
L'espressione sottostante indica la potenza massima generata dal generatore G e dal motore sincrono M

stato stazionario stabilità-1
Dove A, B e D sono le costanti generalizzate delle due macchine terminali. L'espressione sopra darà potenza in watt e per fase in caso di tensione e viene presa come tensione di fase in volt.

Motivo del sistema instabile

Si consideri un motore sincrono collegato a unbusbar infinita e in esecuzione a una velocità costante. La potenza in ingresso è uguale alla potenza in uscita più le perdite. Se il più piccolo incremento del carico dell'albero viene aggiunto al motore, la potenza del motore aumenta e la potenza di ingresso del motore rimane invariata. Pertanto, la coppia netta del motore tende a ritardarlo e la sua velocità cade temporaneamente.

Il ritardo nella coppia riduce il motorevelocità, l'angolo di fase tra la tensione interna del motore e la tensione del sistema aumenta fino a quando la potenza elettrica immessa è uguale alla potenza in uscita più le perdite.

Durante l'intervallo di potenza transitoria, illa potenza elettrica assorbita dal motore è inferiore al carico meccanico, l'energia in eccesso richiesta è fornita dall'energia immagazzinata nel sistema rotante. Il motore oscilla intorno all'equilibrio e può finalmente fermarsi o perdere il sincronismo. Il sistema perde anche la sua stabilità, quando viene applicato il carico di grandi dimensioni o quando il carico viene applicato troppo improvvisamente sulla macchina.

L'equazione sotto mostra la potenza massima cheil motore può svilupparsi. Il valore del carico può essere ottenuto solo con l'angolo di potenza (δ) = angolo di carico (β). E il carico potrebbe aumentare fino al raggiungimento di questa condizione. Dopo questa condizione, se il carico sale, la macchina perde il sincronismo e la sovraccarica necessaria.

L'eccesso di energia verrà dall'energia immagazzinatadel sistema rotante e la velocità scende. Più grande e più grande diventa la potenza, più piccolo e più piccolo l'angolo si svilupperà fino a quando il motore si fermerà.

La differenza tra il motore e illa potenza del generatore sviluppata per qualsiasi valore di δ è uguale alle perdite di linea. Se la resistenza e l'ammettenza dello shunt della linea sono trascurabili, si ottiene la seguente espressione per la potenza trasferita tra l'alternatore e il motore.

stato stazionario-stabilità-equazione-3
Dove, reattanza X - line
Vsol - tensione del generatore
VM - tensione del motore
δ - Angolo di carico
PM - Potenza del motore
Psol - Potenza del motore
Pmax - massima potenza

Metodi per migliorare il limite dello stato stazionario

La massima potenza trasferita tra unalternatore e un motore è direttamente proporzionale al prodotto della fem interna delle macchine e inversamente proporzionale alla reattanza di linea. Il limite di steady state è aumentato a causa delle due ragioni;

  1. Aumentando l'eccitazione di un generatore o motore o entrambi - L'eccitazione aumenta la fem interna edi conseguenza aumenta la potenza massima trasferita tra le due macchine. Inoltre con l'aumento del valore dei campi elettromagnetici interni, l'angolo di carico δ diminuisce.
  2. Ridurre il trasferimento Reactance - La reattanza viene ridotta aumentando illinea parallela tra i punti di trasmissione. L'uso del conduttore a fascio è l'altro metodo per ridurre la reattanza della linea. La reattanza può anche essere ridotta usando la capacità in serie con la linea.

Il condensatore di serie viene utilizzato solo nelle linee EHV per aumentare il trasferimento di potenza e una distanza più economica di oltre 350 km.

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