Analiza visokonaponskih mre

1
Analiza visokonaponskih mreža
Prof.dr.sc. Ivica Pavic
2
Stabilnost EES-a

• problem stabilnosti postoji u izmjenicnim
  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
• - staticka stabilnost
• - prijelazna stabilnost
• - dinamicka stabilnost
• Staticka stabilnost male i spore promjene
  (polagani
• porast/smanjenje opterecenja i dr.)
• Prijelazna stablinost velike i nagle promjene
  (kratki spoj, ispad
• velikih generatora i tereta, ispad
  znacajnijih vodova i dr.)

3
Stabilnost EES-a

• usko je vezana uz pojam sinkronizma (svi
  generatori u mreži moraju
• se vrtiti sinkronom brzinom)

E elektromotorna sila U1 napon na stezaljkama
gen. FE magnetski tok Pm mehanicka snaga Pe
elektricna snaga
Vektorska slika generatora
4
Granicna snaga prijenosa



Uz zanemarenje gubitaka djelatne snage
Analogno vrijedi za trofazni sustav
Granicna snaga prijenosa (za sind1)
5
Staticka stabilnost
koeficijent sinkronizacijske snage
Karakteristika snaga-kut (P-d) za generator s
cilindricnim rotorom (turbogenerator) uz
konstantnu uzbudu E i napon krute mreže UKM
6
Generator s istaknutim polovima
7
Generator s istaknutim polovima

• granica staticke 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 staticke stabilnosti
  je veca
• sinkroni kompenzator u poduzbudenom stanju (EltV
  - induktivni režim rada)
• smanjena granica staticke 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
  cvorišta)

Primjer rad generatora na KM uz konstantne i
jednake napone U1 i U2
9
Vanjska karakteristika snaga-kut
Pocetno stanje P0, d0 Povecanje snage do
granice stabilnosti P0 ? P1 uz konst. E (preko
tocke P0,max) U praksi se postepeno povecava
uzbuda (kretanje po nazubljenoj liniji)
Povecanje djelatne snage prijenosa uz uvjet
U1U2konst.
10
Odredivanje granicne snage prijenosa uz promjenu
uzbude

• Bitno
• iako je max. krivulje Vanjske
• karakteristike veci od 90
• granica staticke stabilnosti je
• na mjestu gdje Vanjska
• karakteristika sijece vertikalu
• d90

Regulacija uzbude važan faktor za održavanje
stabilnosti i povecanje granicne snage
prijenosa
11
Staticka stabilnost višestrojnog sustava
Višestrojni sustav od n generatora staticki je
stabilan ako je svaki generator staticki
stabilan, tj. ako vrijedi

• Primjer
• višestrojni sustav nakon
• redukcije pasivnog dijela mreže

12
Staticka stabilnost višestrojnog sustava
Primjenom metode cvorišta za reducirani
višestrojni sustav vrijedi
13
Staticka stabilnost višestrojnog sustava
Kriterij staticke stabilnosti
Blok dijagram za provjeru kriterija staticke
stabilnosti višestrojnog sustava
14
Jednadžba njihanja
15
Konstanta inercije

• za vrijeme prijelazne stabilnosti kutna brzina
  (?) nebitno se mijenja,
• te vrijedi

• Konstanta inercije - kineticka energija
  rotirajucih masa kod sinkrone
• brzine vrtnje po jedinici nazivne snage

• Mehanicka vremenska konstanta vrijeme kocenja
  sa sinkrone
• brzine do mirovanja nazivnom prividnom snagom

16
Kriterij prijelazne stabilnosti
Primjer za utvrdivanje kriterija prijelazne
stabilnosti ispad paralelnog voda
17
Kriterij jednakih površina

• plavapovršina ubrzavanje rotora
• crvena površina usporavanje (kocenje) rotora
• tocka D tocka ravnoteže mehanicke i elektricne
  snage
• tocka E granicna tocka do koje je zadržana
  prijelazna stabilnost

18
Jednadžba njihanja
Krivulja njihanja kuta rotora d(t)
19
Polazna rješenja prikljucka TE Plomin C-500 na
EES

• Varijanta P-V1
• Prikljucak 400 kV dvosistemskim vodom Plomin 3
  (Pazin) RS Klana (cca 75 km), 400 kV vod Melina
  Divaca se dijeli na dva dijela Melina RS
  Klana (cca 20 km) i RS Klana Divaca (cca 46.5
  km)

20

• Varijanta P-V3
• Prikljucak 400 kV jednosistemskim vodom Plomin 3
  (Pazin) (Klana) Melina (cca 95 km), na
  dionici Klana - Melina 400 kV vod Melina Divaca
  se preraduje na dvosistemski (cca 20 km)

21
Osnovni prirodni parametri novog agregata
Prividna snaga ( MVA ) 590,00 Nazivni napon
generatora ( kV ) 22,00 Nazivni faktor snage
generatora cosf ( - ) 0,95 xd'' 0,215 xd'
0,280 xd 2,110 xq'' 0,215 xq' 0,49
xq 2,020 ra 0,0046 xl ili
xp 0,155 r2 0,026 x2 0,215 x0 0,01
5
22
Sinkroni generator

• Regulacija uzbude (PV cvorište) primarna
  regulacija
• Vrste uzbude
• - neposredni tiristorski sustav uzbude
  samouzbuda
• - neposredni tiristorski sustav uzbude
  nezavisna uzbuda
• - beskontaktni sustav uzbude s izmjenicnim
  uzbudnikom i rotirajucim diodnim ispravljacem
  (brushless)

23
Prijelazna stabilnost varijanta P-V1
Primjer prolazni k.s. trajanja 200 ms na jednoj
trojki voda 2x400 kV Plomin3Klana Kriticno
vrijeme za prolazni k.s. 215 ms Kriticno vrijeme
za trajni k.s. 195 ms
24
Prijelazna stabilnost varijanta P-V3
Primjer prolazni k.s. trajanja 200 ms na vodu
400 kV Plomin3 Klana Kriticno vrijeme za ovaj
slucaj 205 ms