Pangmatibay na Katatagan sa mga Systema ng Kapangyarihan: Paglalarawan Mga Dahilan at Paraan ng Pagpapabuti

Pagsasalitang ng Steady State Stability

Ang steady state stability ay inilalarawan bilang kakayahang magpatuloy ng isang elektrikong sistema ng kapangyarihan sa kanyang unang kondisyon ng pag-operate matapos ang maliit na pagkabigla, o makarating sa isang estado na malapit sa unang kondisyon kung ang pagkabigla ay patuloy. Ang konsepto na ito ay may mahalagang kahalagahan sa pagsusunod at disenyo ng sistema ng kapangyarihan, ang pagbuo ng espesyal na mga automatic control device, ang paglunsad ng 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 kasama ang pag-verify ng performance ng sistema sa tiyak na kondisyong steady state, pagtukoy ng mga limitasyon ng stability, pag-evaluate nang maqualitative ng mga proseso ng transient, at pag-evaluate ng mga factor tulad ng uri ng excitation system at ang mga kontrol, mga mode ng kontrol, at mga parameter ng excitation at automation systems.

Ang mga requirement ng stability ay napagpasyan batay sa limitasyon ng stability, ang kalidad ng electrical energy sa ilalim ng steady state conditions, at ang transient performance. Ang limitasyon ng steady state stability ay tumutukoy sa pinakamataas na pagdaloy ng kapangyarihan sa pamamaraang tiyak sa sistema na maaaring panatilihin nang hindi nagdudulot ng instability kapag ang kapangyarihan ay unti-unting dinadagdagan.

Sa analisis ng sistema ng kapangyarihan, lahat ng mga makina sa loob ng iisang segmento ay tratado bilang isang malaking makina na konektado sa puntong iyon—kahit na sila ay hindi direktang nakakonekta sa parehong bus at nahahati ng malaking reactances. Ang mga malaking sistema ay karaniwang inaasumang may constant voltage at iminodelo bilang isang infinite bus.

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

Ang expression na ipinapakita sa ibaba ay nagbibigay ng kapangyarihang lumilikha ng generator G at synchronous motor M.

Ang expression na ipinapakita sa ibaba ay nagbibigay ng pinakamataas na kapangyarihang ginawa ng generator G at synchronous motor M

Dito, ang A, B, at D ay kumakatawan sa generalized constants ng two-terminal machine. Ang expression na ito ay nagbibigay ng kapangyarihan sa watts, na kinalkula per phase—basta't ang mga voltages na ginagamit ay phase voltages sa volts.

Mga Dahilan ng Pagkawala ng Stability ng Sistema

Isaalang-alang ang isang synchronous motor na konektado sa isang infinite busbar, na nag-ooperate sa constant speed. Ang input power nito ay katumbas ng output power plus losses. Kung ang pinakamaliit na increment ng shaft load ay idinadagdag sa motor, ang output power ng motor ay tumataas habang ang input power nito ay nananatiling walang pagbabago. Ito ay naglalikha ng net retarding torque, na nagdudulot ng temporary drop sa speed ng motor.

Kapag ang retarding torque ay binabawasan ang speed ng motor, ang phase angle sa pagitan ng internal voltage ng motor at ang system voltage ay tumataas hanggang sa ang electrical input power ay katumbas ng output power plus losses.

Sa panahong ito, dahil ang electrical input power ng motor ay mas mababa kaysa sa mechanical load, ang excess power na kailangan ay inuutos mula sa stored energy sa rotating system. Ang motor ay oscillates paligid ng equilibrium point at maaaring sa huli ay huminto o mawala ang synchronism.

Ang sistema ay mawawalan din ng stability kapag isang malaking load ay inilaan o kapag ang load ay inilaan nang masyadong bigla sa makina.

Ang equation na ipinapakita sa ibaba ay naglalarawan ng pinakamataas na kapangyarihang maaaring lumikha ng motor. Ang maximum load na ito ay maaaring marating lamang kung ang power angle (δ) ay katumbas ng load angle (β). Ang load ay maaaring tumaas hanggang sa matugunan ang kondisyon na ito; pagkatapos nito, anumang karagdagang pagtaas ng load ay magdudulot ng pagkawala ng synchronism ng makina dahil sa insufficient power output.

Ang deficit power ay sasakop ng stored energy ng rotating system, na nagreresulta sa pagbaba ng speed. Habang ang power deficit ay lumalaki, ang angle ay unti-unting bumababa hanggang sa ang motor ay huminto.

Para sa anumang given δ, ang pagkakaiba sa pagitan ng kapangyarihang lumilikha ng motor at ng generator ay katumbas ng line losses. Kung ang resistance at shunt admittance ng linya ay negligible, ang kapangyarihang inililipat sa pagitan ng alternator at motor ay maaaring ipahayag 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 – pinakamataas na kapangyarihan

Mga Paraan para Pabigyan ng Pag-improve ang Limitasyon ng Steady-State Stability

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

• Pagtaas ng excitation ng generator, motor, o pareho
  Ang pagtaas ng excitation ay nagpapatataas ng internal EMF ng mga makina, na sa kanyang pagkakataon ay nagpapataas ng pinakamataas na kapangyarihang inililipat 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 ang parallel transmission lines sa pagitan ng mga punto ng koneksyon;

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

• Ilapat ang series capacitors sa linya.

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