הנדסת מערכות חשמל מהווה חלק גדול וחשוב במחקרים של הנדסת חשמל. היא מתמקדת בעיקר בייצור חשמל והעברתו מהצד המפיץ לצד המקבל בהתאם לדרישות, תוך הגבלת האבידות למינימום. הכוח יכול להשתנות עקב שינוי בהעמסה או עקב הפרעות.
מכיוון זה, המונח יציבות מערכת חשמל הוא חשוב מאוד בתחום זה. הוא משמש כדי להגדיר את היכולת של המערכת לחזור לתנאי פעולה יציבים במינימום זמן אפשרי לאחר שהתרחשו תקופות של אי-יציבות או הפרעות. מאז המאה ה-20 ועד ימינו, כל תחנות הייצור הגדולות בעולם הסתמכו בעיקר על מערכת חילופין כהאפשרות הנוחה והכלכלית ביותר לייצור והעברת חשמל.
בתחנות כוח, מספר מפעלי גנרטורים סינכרוניים מחוברים לבס עם אותה תדירות וסדר פאזה כמו הגנרטורים. לכן, עבור פעולה יציבה, יש לסנכרן את הבס עם הגנרטורים לאורך כל תקופת הייצור וההעברה. מסיבה זו, יציבות מערכת החשמל מכונה גם יציבות סינכרונית ומוגדרת כיכולת של המערכת לחזור לסינכרוניות לאחר שעברה הפרעה עקב התקנת או הסרת העמסה או עקב תקופות של אי-יציבות בקו. כדי להבין את היציבות היטב, יש לקחת בחשבון גורם נוסף, והוא גבול היציבות של המערכת. גבול היציבות מגדיר את כמות הכוח המרבית המותרת לזרום דרך חלק מסוים של המערכת עבורו היא נושאת בהפרעות בקו או זרימה פגומה של כוח. לאחר הבנה של המונחים הקשורים ליציבות מערכת החשמל, בואו נעבור לשני סוגים שונים של יציבות.
יציבות מערכת החשמל או יציבות סינכרונית של מערכת חשמל יכולה להיות בכמה סוגים תלוי בטבע ההפרעה, ועבור ניתוח מוצלח, ניתן לחלק אותה לשלושה סוגים הבאים:
יציבות מצב יציב.
יציבות רגעית.
יציבות דינמית.
יציבות מצב יציב של מערכת חשמל מוגדרת כיכולת של המערכת לחזור לקונפיגורציה יציבה בעקבות הפרעה קטנה לרשת (כמו תנודות עומס רגיל או פעולה של רגולטור מתח אוטומטי). ניתן להתייחס אליה רק במהלך שינוי כוח מאודדרגתי ובמינימום קטן מאוד.
במקרה שבו זרימת הכוח דרך המעגל עולה על הכוח המרבי המותר, קיימת סכנה שמכונה מסוימת או קבוצת מכונות תפסיק לפעול בסינכרוניות, ותגרום להפרעות נוספות. במצב כזה, גבול מצב היציב של המערכת נאמר שהוא נגע, או במילים אחרות, גבול יציבות מצב היציב של מערכת מתייחס לכמות מרבית של כוח המותר למעבר דרך המערכת ללא אבדן יציבות מצב יציב.
יציבות רגעית של מערכת חשמל מתייחסת ליכולת של המערכת להגיע לתנאי יציבות בעקבות הפרעה גדולה לרשת. בכל המקרים הקשורים לשינויים גדולים במערכת כמו החלפת או הסרת העמסה פתאומית, פעולות מעבר, תקלות בקו או אובדן עקב הלהבה, יציבות רגעית של המערכת נכנסת לתמונה. היא עוסקת ביכולת של המערכת לשמור על סינכרוניות בעקבות הפרעה המשכית למשך זמן ממושך. והכח המרבי המותר לזרום דרך הרשת ללא אבדן יציבות בעקבות תקופה ממושכת של הפרעה מכונה יציבות רגעית של המערכת. מעבר לערך המרבי המותר לזרימת כוח, המערכת תהיה לא יציבה באופן זמני.
יציבות דינמית של מערכת מתייחסת ליציבות מלאכותית שניתנת למערכת בלתי יציבה באמצעות אמצעי מבוקרים אוטומטית. היא עוסקת בהפרעות קטנות המשתקפות במשך כ-10 עד 30 שניות.
הצהרה: כבוד למקור, מאמרים טובים שראויים לשתף, במקרה של הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר למחיקה.
