Pangmatatag na Estabilidad sa mga Sistema ng Kapangyarihan: Pahayag Kahulugan Bunga at Paraan ng Pagpapabuti

Pagsasalarawan ng Steady State Stability

Ang steady state stability ay isinasalarawan bilang kakayahang ipaglaban ng isang elektrikong sistema ng kapangyarihan ang nakaugaliang kondisyon ng operasyon nito pagkatapos ng maliit na pagkakabigla, o upang lumapit sa isang estado na malapit sa nakaugaliang kondisyon kung ang pagkakabigla ay patuloy. Ang konsepto na ito ay may mahalagang kahalagahan sa pagsusuri at disenyo ng sistema ng kapangyarihan, ang pagbuo ng espesyal na mga aparato ng awtomatikong kontrol, ang paglunsad ng mga bagong komponente ng sistema, at ang pag-aayos ng mga kondisyon ng operasyon.

Ang pagtatasa ng limitasyon ng steady state stability ay mahalaga para sa analisis ng sistema ng kapangyarihan, na kinabibilangan ng pag-verify ng pamamagitan ng sistema sa ilalim ng nakaugaliang kondisyon, pagtukoy ng mga limitasyon ng estabilidad, pag-evaluate ng mga transitoryong proseso, at pag-evaluate ng mga factor tulad ng uri ng sistema ng excitation at ang mga kontrol, mga mode ng kontrol, at mga parameter ng sistema ng excitation at automation.

Ang mga pangangailangan ng estabilidad ay itinutukoy ng limitasyon ng estabilidad, kalidad ng elektrikong enerhiya sa nakaugaliang kondisyon, at transitoryong performance. Ang limitasyon ng steady state stability ay tumutukoy sa pinakamataas na pagdaloy ng kapangyarihan sa isang tiyak na punto sa sistema na maaaring ipaglaban nang walang pagbabago sa estabilidad kapag ang kapangyarihan ay unti-unting itinaas.

Sa analisis ng sistema ng kapangyarihan, lahat ng makina sa isang segmento ay itinuturing bilang isang malaking makina na konektado sa nasabing punto—kahit na hindi sila direktang nakakonekta sa parehong bus at nahahati ng malaking reaktansi. Ang mga malaking sistema ay karaniwang ina-assume na may constant voltage at iminodelo bilang isang walang hanggang bus.

Isaalang-alang ang isang sistema na binubuo ng generator (G), isang transmission line, at isang synchronous motor (M) na gumagana bilang load.

Ang sumusunod na ekspresyon ay nagbibigay ng kapangyarihang nilikha ng isang generator G at synchronous motor M.

Ang sumusunod na ekspresyon ay nagbibigay ng pinakamataas na kapangyarihang nilikha ng generator G at synchronous motor M

Dito, ang A, B, at D ay kumakatawan sa generalized constants ng two-terminal machine. Ang nabanggit na ekspresyon ay nagbibigay ng kapangyarihan sa watts, na inihahanap per phase—basta ang mga voltages na ginagamit ay phase voltages sa volts.

Mga Dahilan ng Pagkawala ng Estabilidad ng Sistema

Isaalang-alang ang isang synchronous motor na konektado sa isang walang hanggang busbar, na gumagana sa constant speed. Ang input power nito ay katumbas ng output power plus losses. Kung ang pinakamaliit na increment ng shaft load ay idinagdag sa motor, ang output power ng motor ay tataas habang ang input power nito ay nananatiling hindi nagbabago. Ito ay nagbibigay ng net retarding torque, na nagdudulot ng pagbaba ng speed ng motor nang pansamantalang panahon.

Bilang ang retarding torque ay nagbabawas ng speed ng motor, ang phase angle sa pagitan ng internal voltage ng motor at ang system voltage ay tataas hanggang sa ang electrical input power ay magiging katumbas ng output power plus losses.

Sa loob ng transient interval, dahil ang electrical input power ng motor ay mas mababa kaysa sa mechanical load, ang excess power na kailangan ay kukunin mula sa stored energy sa rotating system. Ang motor ay mag-o-oscillate paligid ng equilibrium point at maaaring huling huminto o mawala sa synchronism.

Ang sistema ay mawawalan din ng estabilidad kung malaking load ay idinidikit o kung ang load ay idinidikit nang sobrang bigla sa makina.

Ang sumusunod na ekwasyon ay naglalarawan ng pinakamataas na kapangyarihang maaaring likha ng motor. Ang maximum load na ito ay maaari lamang kung ang power angle (δ) ay katumbas ng load angle (β). Ang load ay maaaring tumaas hanggang sa matutupad ang kondisyong ito; paglabas dito, anumang paunlad ng load ay magdudulot ng pagkawala ng synchronism ng makina dahil sa kulang na power output.

Ang deficit power ay sasakyan mula sa stored energy ng rotating system, na nagdudulot ng pagbaba ng speed. Bilang ang power deficit ay lalong lumalaki, ang angle ay unti-unting bababa hanggang sa ang motor ay huminto.

Para sa anumang ibinigay na δ, ang pagkakaiba sa pagitan ng kapangyarihang nilikha ng motor at generator ay katumbas ng line losses. Kung ang resistance at shunt admittance ng line ay negligible, ang kapangyarihang ipinadala sa pagitan ng alternator at motor ay maaaring ipahayag gaya ng sumusunod:

Kung saan, X – line reactance

• V_G – voltage ng generator

• V_M – voltage ng motor

• δ – Load Angle

• P_M – Kapangyarihan ng motor

• P_G – Kapangyarihan ng motor

• P_max – maximum kapangyarihan

Mga Paraan para Pabigyang-daan ang Limitasyon ng Steady-State Stability

Ang pinakamataas na kapangyarihang ipinadala sa pagitan ng alternator at motor ay direktang proportional sa produkto ng kanilang internal electromotive forces (EMFs) at inversely proportional sa line reactance. Ang limitasyon ng steady-state stability maaaring itaas sa pamamagitan ng dalawang pangunahing paraan:

• Pagtaas ng excitation ng generator, motor, o pareho
  Ang pagtaas ng excitation ay nagpapataas ng internal EMF ng mga makina, na sa kanyang pagkakataon ay nagpapataas ng pinakamataas na kapangyarihang ipinadala sa pagitan nila. Bukod dito, ang mas mataas na internal EMFs ay nagbabawas ng load angle (δ).

• Pagbawas ng transfer reactance
  Ang transfer reactance ay maaaring bawasan sa pamamagitan ng:

• Idagdag ng parallel transmission lines sa pagitan ng mga puntos ng koneksyon;

• Gamitin ang bundled conductors, na nagbabawas ng line reactance;

• Ilapat ang series capacitors sa line.

Ang series capacitors ay pangunahing ginagamit sa extra-high-voltage (EHV) lines upang itaas ang efisiensiya ng paglipat ng kapangyarihan at mas ekonomiko para sa mga distansya na higit sa 350 km.