स्थिर अवस्था स्थिरता विद्युत प्रणालीमा: परिभाषा, कारण र सुधार गर्ने तरिकाहरू

स्थिर अवस्था स्थिरता की परिभाषा

स्थिर अवस्था स्थिरता को एक छोटे विकार के बाद विद्युत शक्ति प्रणाली की अपनी प्रारंभिक संचालन स्थिति को बनाए रखने की क्षमता, या जब विकार लगातार रहता है तो प्रारंभिक स्थिति से निकटतम स्थिति में अभिसरण करने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया जाता है। यह विचार शक्ति प्रणाली की योजना और डिजाइन, विशेष ऑटोमेटिक नियंत्रण उपकरणों के विकास, नए प्रणाली घटकों की आयात, और संचालन स्थितियों की समायोजन में महत्वपूर्ण है।

स्थिर अवस्था स्थिरता सीमा का मूल्यांकन शक्ति प्रणाली विश्लेषण के लिए आवश्यक है, जिसमें निर्दिष्ट स्थिर अवस्था स्थितियों के तहत प्रणाली की प्रदर्शन की जांच, स्थिरता सीमाओं का निर्धारण, अस्थायी प्रक्रियाओं का गुणात्मक मूल्यांकन, और उत्तेजन प्रणाली और उसके नियंत्रण, नियंत्रण मोड, और उत्तेजन और स्वचालन प्रणालियों के पैरामीटर जैसे कारकों का मूल्यांकन शामिल है।

स्थिरता की आवश्यकताएँ स्थिरता सीमा, स्थिर अवस्था स्थितियों के तहत विद्युत ऊर्जा की गुणवत्ता, और अस्थायी प्रदर्शन द्वारा निर्धारित होती हैं। स्थिर अवस्था स्थिरता सीमा एक निश्चित बिंदु पर प्रणाली में ऐसा अधिकतम शक्ति प्रवाह है जिसे बढ़ते शक्ति के साथ बिना अस्थिरता पैदा किए रखा जा सकता है।

शक्ति प्रणाली विश्लेषण में, एक ही खंड में सभी मशीनों को उस बिंदु पर जोड़े गए एक बड़ी मशीन के रूप में माना जाता है—चाहे वे एक ही बस से सीधे जुड़े न हों और महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं से अलग हों। बड़े पैमाने की प्रणालियों को आमतौर पर नियत वोल्टेज के साथ माना जाता है और एक अनंत बस के रूप में मॉडलिंग किया जाता है।

एक प्रणाली को देखें जिसमें एक जनरेटर (G), एक प्रसारण लाइन, और एक संक्रमण युक्त मोटर (M) लोड के रूप में कार्य कर रहा है।

नीचे दिए गए व्यंजक जनरेटर G और संक्रमण युक्त मोटर M द्वारा विकसित शक्ति को दर्शाता है।

नीचे दिया गया व्यंजक जनरेटर G और संक्रमण युक्त मोटर M द्वारा उत्पन्न अधिकतम शक्ति को दर्शाता है

यहाँ, A, B, और D दो-अंत प्रणाली के सामान्यीकृत स्थिरांकों को दर्शाते हैं। ऊपर दिया गया व्यंजक वाट में शक्ति देता है, फेज प्रति गणना की जाती है—यदि उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज फेज वोल्टेज हों।

प्रणाली की अस्थिरता के कारण

एक अनंत बसबार से जुड़े एक संक्रमण युक्त मोटर को नियत गति पर संचालित करें। इसका इनपुट शक्ति आउटपुट शक्ति और नुकसान के बराबर होता है। यदि मोटर पर छोटे वाल का एक सबसे छोटा वृद्धि जोड़ा जाता है, तो मोटर की आउटपुट शक्ति बढ़ती है जबकि इसकी इनपुट शक्ति अपरिवर्तित रहती है। यह एक शुद्ध रोकने वाला टोक बनाता है, जो मोटर की गति को अस्थायी रूप से गिराता है।

जैसे-जैसे रोकने वाला टोक मोटर की गति को कम करता है, मोटर के आंतरिक वोल्टेज और प्रणाली वोल्टेज के बीच कोण बढ़ता जाता है जब तक विद्युत इनपुट शक्ति आउटपुट शक्ति और नुकसान के बराबर नहीं हो जाती।

इस अस्थायी अंतराल के दौरान, क्योंकि मोटर की विद्युत इनपुट शक्ति यांत्रिक लोड से कम होती है, अतिरिक्त आवश्यक शक्ति घूर्णन प्रणाली में भंडारित ऊर्जा से ली जाती है। मोटर संतुलन बिंदु के चारों ओर दोलन करता है और अंततः या तो रुक जाता है या संक्रमण खो देता है।

एक प्रणाली तब भी अस्थिर हो जाती है जब एक बड़ा लोड लगाया जाता है या जब लोड अचानक बहुत जल्दी मशीन पर लगाया जाता है।

नीचे दिया गया समीकरण एक मोटर द्वारा विकसित अधिकतम शक्ति का वर्णन करता है। यह अधिकतम लोड केवल तब प्राप्य होता है जब शक्ति कोण (δ) लोड कोण (β) के बराबर होता है। लोड इस स्थिति तक बढ़ाया जा सकता है; इस बिंदु से आगे, किसी भी अतिरिक्त लोड वृद्धि से मशीन शक्ति उत्पादन की अपर्याप्तता के कारण संक्रमण खो देगी।

घाटे की शक्ति फिर घूर्णन प्रणाली की भंडारित ऊर्जा से प्रदान की जाएगी, जिससे गति कम हो जाएगी। जैसे-जैसे शक्ति घाट बढ़ता है, कोण धीरे-धीरे कम होता जाता है जब तक मोटर रुक नहीं जाता।

किसी दिए गए δ के लिए, मोटर द्वारा विकसित शक्ति और जनरेटर द्वारा विकसित शक्ति के बीच का अंतर लाइन नुकसान के बराबर होता है। यदि लाइन का प्रतिरोध और शंकु उपलब्धि नगण्य हो, तो विक्षेपक और मोटर के बीच स्थानांतरित शक्ति को निम्न रूप से व्यक्त किया जा सकता है:

जहाँ, X - लाइन प्रतिक्रिया

• V_G – जनरेटर का वोल्टेज

• V_M – मोटर का वोल्टेज

• δ – लोड कोण

• P_M – मोटर की शक्ति

• P_G – मोटर की शक्ति

• P_max – अधिकतम शक्ति

स्थिर-अवस्था स्थिरता सीमा सुधार के तरीके

विक्षेपक और मोटर के बीच स्थानांतरित अधिकतम शक्ति उनके आंतरिक विद्युत उत्प्रेरक बल (EMF) के गुणनफल के अनुक्रमानुपाती और लाइन प्रतिक्रिया के व्युत्क्रमानुपाती होती है। स्थिर-अवस्था स्थिरता सीमा दो प्रमुख दृष्टिकों से बढ़ाई जा सकती है:

• जनरेटर, मोटर, या दोनों के उत्तेजन को बढ़ाना
  उत्तेजन को बढ़ाने से मशीनों का आंतरिक EMF बढ़ता है, जिससे उनके बीच स्थानांतरित अधिकतम शक्ति बढ़ती है। इसके अलावा, उच्च आंतरिक EMF लोड कोण (δ) को कम करता है।

• स्थानांतरण प्रतिक्रिया को कम करना
  स्थानांतरण प्रतिक्रिया को कम किया जा सकता है:

• संपर्क बिंदुओं के बीच समानांतर प्रसारण लाइनों को जोड़कर;

• बंडल चालक का उपयोग करके, जो लाइन प्रतिक्रिया को कम करता है;

• लाइन में श्रृंखला कैपेसिटर्स को शामिल करके।

श्रृंखला कैपेसिटर्स मुख्य रूप से अतिउच्च वोल्टेज (EHV) लाइनों में शक्ति स्थानांतरण की दक्षता को बढ़ाने के लिए उपयोग किए जाते हैं और 350 किलोमीटर से अधिक की दूरी के लिए आर्थिक रूप से व्यवहार्य होते हैं।