Systemstabilitet Innledning Høgskolen i Agder Grimstad ENE 202 – våren 2006

System og Stabilitet System: En gruppe dynamiske komponenter (f.eks generatorer) som er sammenvevd av passive komponenter (f.eks linjer og kabler) Stabilitet er Kraftsystemets evne til å returnere til stabile forhold etter en stor eller liten driftsforstyrrelse (samme tilstand eller en ny stabil tilstand)

Hva er det som svinger? Rotor Frekvens, spenning, strøm, effekter

Hva er det som svinger? Rotor i forhold til det roterende feltet fra stator Vannet i tilløpstunnellen Trinnkoblere på transformatorer Regulatorer Motorer og andre belastninger

Komponenter i en stabilitetsanalyse Generatorer Linjer/kabler Belastninger Aktive som f.eks asynkronmotorer og tyristorstyringer Passive som lys og varme Turbinregulatorer Spenningsregulatorer

Begreper Stabilitet: Holde synkronismen (betinger mer enn en synkrongenerator) Overføringsgrense mhp stabilitetsforhold Dynamisk grense menes den høyeste overføring før dynamisk stabilitet mistes Transient grense menes den høyeste overføring før en krafting driftsforstyrrelse kan få systemet ut av synkronisme

Ustabilitet Ustabilitet: Når en synkrongenerators rotor får mer enn sin kritiske vinkeldreining i forhold til systemet, vil den magnetiske koblingen mellom rotor og stator glippe Rotoren vil ikke lenger holdes i synkronisme av det roterende feltet som settes opp av stators strømmer Rotor roterer relativt til det roterende feltet og vi får ”slipping” Hver gang rotorvinkelen passerer området for synkrondrift, vil rotoren bli forsøkt holdt fast i synkronisme

Frakobling Vanligvis vil en generator som har mistet synkronismen bli frakoblet fra systemet Generatoren kan også fortsette å fungere som en asynkrongenerator før den igjen kommer inn i synkron drift En asynkron drift betinger at systemet er sterkt nok til å forsyne reaktiv effekt til generatoren

To hovedformer for ustabilitet Synkrongeneratorer som mister synkronismen Stasjonær stabilitet (dynamisk) Transient stabilitet Asynkrone motorlaster som stopper (spenningsstabilitet)

Stasjonær stabilitet (dynamisk) Systemets evne til å holde seg stabilt i forhold til små endringer som f.eks endringer i last eller produksjon, eller utkobling av linjer Når impedansen mellom produksjons punktene og belastningspunktene endres En relativt treg prosess Løses vha lineære differensiallikninger

Transient stabilitet Har med store og plutselige endringer å gjøre som f.eks etter en kortslutning i systemet En rask prosess der utfallet er avgjort innen ett sekund Vanligvis er det transiente stabilitets forhold (og ikke stasjonære) som er begrensende for hvor mye kraft som kan overføres i systemet Løses vha ulineære differensiallikninger koblet med ulineære algegraiske likninger

Tidsaspektet Med en rask prosess mener vi det som skjer raskere enn de normale tidskonstantene til turbin- og spenningsregulatorer Med en treg prosess mener vi en prosess der turbin- og spenningsregulatorene har fått tid til å virke

Spenningsstabilitet Når spenningen til asynkronmotoren faller under en kritisk grense, kan de bli ustabile og stoppe Dette er kjernen i spenningsstabilitet Mer statisk kompensasjons utstyr tilkoblet nettet har gjort spenningsstabilitet mer aktuelt enn tidligere

Formel for levert effekt En generator som produserer over en reaktans mot en uendelig samleskinne vil ha følgende formel for levert effekt: