Energia-sistemetako Egoer Estabilitatea: Definizioa Kausak eta Hobekuntza-metodoak

Estatu estabildadaren definizioa

Estatu estabildadak elektrizitate-sistema baten lehenetsitako egokitze-baldintzetan jarraitzea edo urrutierako perturbazio txiki baten ondoren baldintza hauen oso gerturako batetara konbergentzia egiteko duen gaitasuna adierazten du. Konzeptu hau garrantzi handia du sistemaren planifikazioan eta diseinuan, automatikoki kontrolatzeko tresnei espezializatuak garatzean, sistema-komponente berrietan hasieratzeko, eta egokitze-baldintzetan aldaketak egin behar direnean.

Estatu estabildadaren muga zehatzeko ebaluazioa elektrizitate-sistemarako analisi garrantzitsua da, sistemaren errendimendua baldintza estabildadun espetsifikoen ondoren egiaztatzeko, estabildadun mugak zehazteko, transiente-prozesuen ebaluazio kualitatiboa egiteko, eta adierazle-sistemaren mota eta bere kontrolari dagokien faktoreen ebaluazioa egiteko, kontrol-moduak, eta adierazle-eta automatizazio-sistemaren parametroak barne hartuta.

Estabilitate-esperientziak estabilitate-mugaren arabera, elektrizitate-energiaren kalitatea baldintza estabildadunean, eta transiente-errendimenduan zehazten dira. Estatu estabildadaren muga sistema puntu espetsifiko batez igaro dezakeen gehieneko indar osagarria adierazten du, indarra bertan bertan handitu ahala inestabilitatea desbideratzen ez dadin.

Elektrizitate-sistemarako analisian, segmuento bakarraren barruko maquinak maquina handi bakar bat bezala tratatzen dira, horiek lotutako puntu horretan—horiek ez diren ere zuzenean lotuta izanda, eta reaktantzia handiekin banatuta. Sistemak handiak orokorrean tensio konstantea dutela suposatzen da, eta infinitu bus gisa modelatzen dira.

Generatzaile bat (G), trantsmisio-linia bat, eta sinkrono motorra (M) funtzionatzen duen karga bezala osatutako sistema bat kontsideratu.

Hurrengo adierazpenak G generatzaile baten eta M sinkrono motorraren sortutako indarra ematen du.

Hurrengo adierazpenak G generatzaile baten eta M sinkrono motorren sortutako gehieneko indarra ematen du

Hemen, A, B, eta D bi amaierako maquinen adierazpen orokorren konstanteak adierazten dituzte. Goiko adierazpenak watttan ematen du indarra, fase bakoitzeko kalkulatuta—voltajeak fase voltajeak badira voltgean.

Sistema Inestabildadaren Arrazoia

Sinkrono motor bat infinitu busbarrekin lotuta dagoela, abiadura konstantean egiten duela kontsideratu. Sarrera-indarra irteera-indarrarekin eta galerekin bat datoz. Motorreko exkaltzaile-txandakotasun txikia gehitu bada, motorraren irteera-indarra handitzen da, sarrera-indarra aldatu gabe. Honek momando atzeratzeko totala sortzen du, motorraren abiadura aldiz aldi baterako jaisten da.

Momando atzeratzaileak motorraren abiadura jaistean, motorraren barneko tensioaren eta sistema-tensioaren arteko angelua handitzen joan da elektrikoki sarrera-indarra irteera-indarrarekin eta galerekin bat datoz.

Transiente-tarte honetan, motorraren sarrera-indarra mekaniko kargatik behera dagoenez, beharrezkoa den indar gehigarria birabiltzaile-sistemaren energia biltegian gordetakoenergia bidez lortzen da. Motorra ekilibrioko puntuan oszilatzen da eta azkar geratzen da edo sinkronismoa galduko du.

Sistema inestabilitatea galduko du karga handia aplikatzean edo karga bat errazki aplikatzean.

Hurrengo ekuazioak motorrak lor dezakeen gehieneko indarra deskribatzen du. Gehieneko karga hau soilik lor daiteke indar-angelua (δ) karga-angeluarekin (β) bat datorrenean. Karga handiagotu daiteke baldintza hau betetzen duenean; puntu hau gaindituta, karga gehiago egonenean, maquina inestabilitatea galduko du indar-osagarritasuna falta dela.

Indar-falta honek birabiltzaile-sistemaren gorde gabekoenergiatik lortuko du, abiadura jaitsiera arraindatzeko. Indar-falta handiagoa joan ahala, angelua gradu gradutan txikitzen joango da motorra gelditzen arte.

δ edozein denean, motorrak eta generatzaileak sortutako indarren arteko aldea lineako galderak dira. Linia-ren resistentzia eta shunt admitantziaz kanpo, alternatora eta motor artean pasatzen den indarra hurrengo moduan adieraz daiteke:

Non, X – linia-ren reaktantzia

• V_G – generatzailearen tensioa

• V_M – motorraren tensioa

• δ – Karga-angelua

• P_M – motorraren indarra

• P_G – motorraren indarra

• P_max – gehieneko indarra

Estatu Estabildadaren Mugaren Hobekuntza-era

Alternatora eta motor artean pasatzen den gehieneko indarra proportzionala da haien barneko elektromotive-force (EMF) produktuarekiko, eta alderantzizko proportionala linia-ren reaktantziarekiko. Estatu estabildadaren muga bi modu nagusietan hobetu daiteke:

• Generatzailearen, motorraren edo biok adierazlearen handitzea
  Adierazlearen hobekuntza maquinen barneko EMF-a handitzen du, hurrengo moduan hauek artean pasatzen den gehieneko indarra handituz. Gainera, barneko EMF altuagoak karga-angelua (δ) txikitzen du.

• Transferentziako reaktantziaren murriztea
  Transferentziako reaktantzia murriztu daiteke:

• Konektatze-puntuen artean paraleloko trantsmisio-lineak gehituz;

• Linearen reaktantzia murriztzen duten konkurrentsi-bundelak erabiliz;

• Linean serieko kapasitzaileak sartuz.

Serieko kapasitzaileak gehienbat extra-altu tensio (EHV) lineetan erabiltzen dira indar-osagarritasuna hobetzeko, eta 350 km baino luzeagoen distantzietan ekonomikoki rentabilagoak dira.