Upload
najila
View
95
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Analiza visokonaponskih mreža. Prof.dr.sc. Ivica Pavić. Stabilnost EES-a. problem stabilnosti postoji u izmjeničnim mrežama s 2 i više sinkronih strojeva stabilnost posebno dolazi do izražaja pri prijenosu velikih snaga dugim vodovima i povezivanju velikih sustava podjela: - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
Analiza visokonaponskih mreža
Prof.dr.sc. Ivica Pavić
2
Stabilnost EES-a problem stabilnosti postoji u izmjeničnim mrežama s 2 i više sinkronih strojeva stabilnost posebno dolazi do izražaja pri prijenosu velikih snaga dugim vodovima i povezivanju velikih sustava podjela: - kutna stabilnost (rotor angle stability) - naponska stabilnost (voltage stability) - stabilnost frekvencije (frequency stability) Kutna stabilnost: - statička stabilnost - prijelazna stabilnost - dinamička stabilnost Statička stabilnost – male i spore promjene (polagani porast/smanjenje opterećenja i dr.) Prijelazna stablinost – velike i nagle promjene (kratki spoj, ispad velikih generatora i tereta, ispad značajnijih vodova i dr.)
3
Stabilnost EES-a usko je vezana uz pojam sinkronizma (svi generatori u mreži moraju se vrtiti sinkronom brzinom)
, - brojokretaja u min, - frekvencija, - broj pari polova60
n fn f p
p
Vektorska slika generatora
E – elektromotorna sila
U1 – napon na stezaljkama gen.
ΦE – magnetski tok
Pm – mehanička snaga
Pe – električna snaga
4
1 2
I
jX
1V
2V
2
1V
2V
I
I jX 2
Granična snaga prijenosa
Uz zanemarenje gubitaka djelatne snage:
Analogno vrijedi za trofazni sustav: 1 2 sinU U
PX
2
1
1 1 22 2 2 2 2
cossin
cos sin cos sin
I X
V
V V VI V P V I
X X
1 2 sinV V
PX
Granična snaga prijenosa (za sinδ=1): 1 2max
U UP
X
5
Statička stabilnost
Karakteristika snaga-kut (P-δ) za generator s cilindričnim rotorom (turbogenerator)
uz konstantnu uzbudu E i napon krute mreže UKM
P
maxP
0PPm P
P
090° 180°
A*A
B
B*
0
cos
e
e KM
P
P E U
X
koeficijent sinkronizacijske snage
6
Generator s istaknutim polovima
*
2
, cos sin
coscos
sinsin
sin cos
sin cosRe Re cos sin
cos sin sin ( cos
q d
d d dd
q q qq
q dq d
q d
q
I I jI V V jV
E VE V I X I
X
VV I X I
X
V E VI I jI j
X X
V E VP V I V jV j
X X
V V E V
X
2
2 2
) 1 1sin cos sin
1 1sin sin 2 sin sin 2
2 2
d d q d
d q
d q d d d q
E VV
X X X X
X XE V V E V V
X X X X X X
7
Generator s istaknutim polovima
• granica statičke stabilnosti generatora s istaknutim polovima manja je od 90°
• što je Xd bliže Xq to je granica bliže 90°
• u mrežama s više TE granica statičke stabilnosti je veća
• sinkroni kompenzator u poduzbuđenom stanju (E<V - induktivni režim rada):
smanjena granica statičke stabilnosti
8
Vanjska karakteristika snaga-kut
• napon na stezaljkama generatora drži se konstantnim, a uzbuda se mijenja
• realna situacija u EES-u (generatorska ili PV čvorišta)
Primjer: rad generatora na KM uz konstantne i jednake napone U1 i U2
9
Vanjska karakteristika snaga-kut
Povećanje djelatne snage prijenosa uz uvjet U1=U2=konst.
Početno stanje: P0, δ0
Povećanje snage do granice stabilnosti:
P0 → P1 uz konst. E (preko točke P0,max)
U praksi se postepeno povećava uzbuda
(kretanje po nazubljenoj liniji)
10
Određivanje granične snage prijenosa uz promjenu uzbude
0° 45° 90° 135° 180°
P
grP 21 UU
21 UU
E 10
E 12
E 13
E 14
E 15
E 16
VANJSKA KARAKTERISTIKA konstUU 21
Bitno:
- iako je max. krivulje Vanjske
karakteristike veći od 90°
granica statičke stabilnosti je
na mjestu gdje Vanjska
karakteristika siječe vertikalu
δ=90°
14 2gr
E UP
X
Regulacija uzbude – važan faktor za održavanje stabilnosti i povećanje
granične snage prijenosa
11
Statička stabilnost višestrojnog sustava
1E
2E
3E
4E
5E
Primjer:
- višestrojni sustav nakon
redukcije pasivnog dijela mreže
Višestrojni sustav od n generatora statički je stabilan ako je svaki generator
statički stabilan, tj. ako vrijedi:
0 , za 1,...,i
i
Pi n
12
Statička stabilnost višestrojnog sustavaPrimjenom metode čvorišta za reducirani višestrojni sustav vrijedi:
1
* * *
1
1
1
1
, ,
cos
sin
sin sin
n
i ij jj
n
i i i i ij jj
i j ij
n
j
n
j
n
ijj i
I Y E
I Y E
S E I E Y E
E E Y
i i j j ij ij
i i j ij i j ij
i i j ij i j ij
2ii j ij i j ij i ii ii
i
E δ E δ Y
P E E Y δ δ
Q E E Y δ δ
PE E Y δ δ Q E Y
δ
13
Statička stabilnost višestrojnog sustava
Kriterij statičke stabilnosti:
1
0
sin
sin
sin
n
jj i
i
i
i
i
ii j ij i j ij
i
2i ii ii
2i ii ii
P
δ
PE E Y δ δ
δ
Q E Y
Q E Y
Blok dijagram za provjeru kriterija
statičke stabilnosti višestrojnog sustava
Provesti proračun tokova snaga i napona u mreži
Izračunati elektromotorne sile svih generatora iza sinkrone reaktancije
Reducirati mrežu na čvorišta iza sinkrone reaktancije generatora
Provjeriti za sva čvorišta reducirane mreže da li je ispunjeno
0P
START
STOP
14
Jednadžba njihanja
Zakretni moment: T I 2
2
2
2
aa
a
PdI I T
dt
dP I
dt
0
0
2 2
2 2
2 2
2 2
2
2
Jednadžba njihanja (bez prigušenja):
a
a m e
t
d d
dt dt
d d
dt dt
d dP I I
dt dt
dP P P M
dt
15
Konstanta inercije
Konstanta inercije - kinetička energija rotirajućih masa kod sinkrone brzine vrtnje po jedinici nazivne snage:
za vrijeme prijelazne stabilnosti kutna brzina (ω) nebitno se mijenja, te vrijedi:
2 2
02 2
2
20
1
a
a a
d dP I I
dt dt
dP k P
dt I
20
2 n
I MWsH
S MVA
Mehanička vremenska konstanta – vrijeme kočenja sa sinkrone brzine do mirovanja nazivnom prividnom snagom:
20
mn
IT s
S
16
Kriterij prijelazne stabilnosti
Primjer za utvrđivanje kriterija prijelazne stabilnosti – ispad paralelnog voda
1 2
Prije ispada voda:
0,5 , sin KM
a G T V Ta
E UX X X X X P
X
17
Kriterij jednakih površina
plavapovršina – ubrzavanje rotora crvena površina – usporavanje (kočenje) rotora točka D – točka ravnoteže mehaničke i električne snage točka E – granična točka do koje je zadržana prijelazna stabilnost
2
2
dt
dIPP em
Krivulja njihanja kuta rotora δ(t)
Jednadžba njihanja:
Varijanta Varijanta P-VP-V11
Priključak Priključak 400 kV dvosistemskim vodom Plomin 3 – (Pazin) – RS Klana 400 kV dvosistemskim vodom Plomin 3 – (Pazin) – RS Klana
(cca 75 km), 400 kV vod Melina – Divača se dijeli na dva dijela: Melina (cca 75 km), 400 kV vod Melina – Divača se dijeli na dva dijela: Melina
– RS Klana (cca 20 km) i RS Klana – Divača (cca 46.5 km)– RS Klana (cca 20 km) i RS Klana – Divača (cca 46.5 km)
Polazna rješenja priključka TE Plomin C-500 na EESPolazna rješenja priključka TE Plomin C-500 na EES
Melina
Pehlin
Divača 400
TE Rijeka
TE Plomin 2
Redipuglia
Padriciano
Tumbri
Velebit
Beričevo
TE Plomin 3
Vodnjan 220
500 MW
110 kV
110 kV
Divača 220
110 kV 110 kV
RS Klana
46.5 km 20 km
(Pazin)50 km
25 km
Varijanta Varijanta P-V3P-V3
Priključak Priključak 400 kV jednosistemskim vodom Plomin 3 – (Pazin) – (Klana) 400 kV jednosistemskim vodom Plomin 3 – (Pazin) – (Klana)
– Melina (cca 95 km), na dionici Klana - Melina 400 kV vod Melina – – Melina (cca 95 km), na dionici Klana - Melina 400 kV vod Melina –
Divača se prerađuje na dvosistemski (cca 20 km)Divača se prerađuje na dvosistemski (cca 20 km)
Melina
Pehlin
Divača 400
TE Rijeka
TE Plomin 2
Redipuglia
Padriciano
Tumbri
Velebit
Beričevo
TE Plomin 3
Vodnjan 220
500 MW
110 kV
110 kV
Divača 220
110 kV 110 kV
(Klana)
66.5 km
20 km
(Pazin)50 km
25 km
Osnovni prirodni parametri novog agregataOsnovni prirodni parametri novog agregata
Prividna snaga ( MVA ) 590,00Nazivni napon generatora ( kV ) 22,00Nazivni faktor snage generatora cosφ ( - ) 0,95xd'' 0,215xd' 0,280xd 2,110xq'' 0,215xq' 0,49xq 2,020ra 0,0046xl ili xp 0,155r2 0,026x2 0,215x0 0,015
Sinkroni generator
• Regulacija uzbude (PV čvorište) – primarna regulacija• Vrste uzbude:
- neposredni tiristorski sustav uzbude – samouzbuda
- neposredni tiristorski sustav uzbude – nezavisna uzbuda
- beskontaktni sustav uzbude s izmjeničnim uzbudnikom i rotirajućim diodnim ispravljačem (brushless)
11
A
A
K
s1
1 Rs 2
1
1 A s 1
Es
maxFDE
min 0FDE
FDEtv
+
+
REFv
sv
ostalisignali
1F
F
sK
s
RmaxV
RminV
1
1
1 F s
E ES K
-
+
-
Regulator
Stabilizator
Uzbuda
Prijelazna stabilnost – varijanta P-V1Prijelazna stabilnost – varijanta P-V1
Primjer: prolazni k.s. trajanja 200 ms na jednoj trojki voda 2x400 kV Primjer: prolazni k.s. trajanja 200 ms na jednoj trojki voda 2x400 kV
Plomin3–KlanaPlomin3–Klana
Kritično vrijeme za prolazni k.s. 215 msKritično vrijeme za prolazni k.s. 215 ms
Kritično vrijeme za trajni k.s. 195 msKritično vrijeme za trajni k.s. 195 ms
Prijelazna stabilnost – varijanta P-V3Prijelazna stabilnost – varijanta P-V3
Primjer: prolazni k.s. trajanja 200 ms na vodu 400 kV Plomin3 – Primjer: prolazni k.s. trajanja 200 ms na vodu 400 kV Plomin3 –
KlanaKlana
Kritično vrijeme za ovaj slučaj: 205 msKritično vrijeme za ovaj slučaj: 205 ms