Stabilität des Stromnetzes
Die Elektrische Energietechnik bildet einen umfangreichen und wichtigen Teil der Elektrotechnik-Studien. Sie befasst sich hauptsächlich mit der Erzeugung von elektrischer Energie und ihrer Übertragung vom Sendebereich zum Empfangsbereich gemäß den Anforderungen, wobei möglichst geringe Verluste anfallen. Die Leistung ändert sich oft aufgrund von Laständerungen oder Störungen.
Aus diesen Gründen ist der Begriff Netzstabilität in diesem Bereich von größter Bedeutung. Er wird verwendet, um die Fähigkeit des Systems zu definieren, seinen Betrieb nach einem Transienten oder einer Störung so schnell wie möglich wieder in den stationären Zustand zurückzuführen. Seit dem 20. Jahrhundert bis heute haben alle großen Stromerzeugungsanlagen weltweit hauptsächlich auf Wechselstromsysteme als die effektivste und wirtschaftlichste Option für die Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie vertraut.
In Kraftwerken sind mehrere synchrone Generatoren an das Busbarsystem mit derselben Frequenz und Phasenfolge wie die Generatoren angeschlossen. Für einen stabilen Betrieb müssen wir das Busbarsystem über die gesamte Dauer der Erzeugung und Übertragung mit den Generatoren synchronisieren. Aus diesem Grund wird die Netzstabilität auch als synchronisierte Stabilität bezeichnet und definiert als die Fähigkeit des Systems, nach einer Störung durch Schalten von Lasten oder durch Linientransienten wieder in Synchronismus zu kommen. Um die Stabilität gut zu verstehen, muss ein weiterer Faktor berücksichtigt werden, nämlich der Stabilitätsbereich des Systems. Der Stabilitätsbereich definiert die maximale zulässige Leistung, die durch einen bestimmten Teil des Systems fließen darf, ohne dass es zu Netzstörungen oder fehlerhaften Leistungsflüssen kommt. Nachdem wir diese Begriffe im Zusammenhang mit der Netzstabilität verstanden haben, betrachten wir nun die verschiedenen Arten der Stabilität.
Die Netzstabilität oder die synchronisierte Stabilität eines Stromnetzes kann je nach Art der Störung verschiedene Formen annehmen. Für eine erfolgreiche Analyse kann sie in die folgenden drei Arten unterteilt werden:
Stationäre Stabilität.
Transient Stabilität.
Dynamische Stabilität.
Stationäre Stabilität eines Stromnetzes
Die stationäre Stabilität eines Stromnetzes wird definiert als die Fähigkeit des Systems, nach einer kleinen Störung im Netz (wie normalen Lastschwankungen oder dem Einwirken eines automatischen Spannungsreglers) wieder in seine stabile Konfiguration zurückzukehren. Sie kann nur bei sehr allmählichen und unendlich kleinen Leistungsänderungen berücksichtigt werden.
Wenn die Leistung im Schaltkreis die maximal zulässige Leistung überschreitet, besteht die Möglichkeit, dass ein bestimmtes Gerät oder eine Gruppe von Geräten den synchronen Betrieb einstellen und weitere Störungen verursachen. In solch einer Situation wird gesagt, dass der stationäre Grenzwert des Systems erreicht wurde, oder anders ausgedrückt, der stationäre Stabilitätsgrenzwert eines Systems bezieht sich auf die maximale Menge an Leistung, die durch das System fließen darf, ohne seine stationäre Stabilität zu verlieren.
Transient Stabilität eines Stromnetzes
Die Transient Stabilität eines Stromnetzes bezieht sich auf die Fähigkeit des Systems, nach einer großen Störung im Netzwerkzustand in einen stabilen Zustand zu gelangen. In allen Fällen, die große Änderungen im System betreffen, wie plötzliche Anwendung oder Entfernung der Last, Schaltvorgänge, Leitungsschäden oder Verluste durch Erregung, tritt die Transient Stabilität des Systems in Kraft. Sie befasst sich tatsächlich mit der Fähigkeit des Systems, den Synchronismus nach einer Störung, die für eine vernünftig lange Zeit andauert, beizubehalten. Und die maximale Leistung, die durch das Netzwerk fließen darf, ohne die Stabilität nach einer lang andauernden Störung zu verlieren, wird als die Transient Stabilität des Systems bezeichnet. Wenn dieser maximale zulässige Wert für die Leistungsdurchfluss überschritten wird, wäre das System vorübergehend instabil.
Dynamische Stabilität eines Stromnetzes
Die dynamische Stabilität eines Systems bezeichnet die künstliche Stabilität, die einem inhärent instabilen System durch automatisch gesteuerte Mittel gegeben wird. Sie befasst sich mit kleinen Störungen, die etwa 10 bis 30 Sekunden andauern.
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