CURSUL 6STABILITATEA GENERATORULUI SINCRON CONECTAT

LA O BARA DE PUTERE INFINITA

LA O BARA DE PUTERE INFINITA (STABILITATEA TRANZITORIE)

STABILITATEA TRANZITORIE

Comportarea sistemului electroenergeticModelul matematic al unui sistem electroenergetic, constituit din generatoareleelectrice, reeaua electric de transport i sarcini, cuprinde: un set de ecuaii algebrice format din ecuaiile statorice ale generatoarelor

sincrone i ecuaiile bilanului de puteri n nodurile reelei electrice de transport; un set de ecuaii difereniale aferente grupurilor generatoare i sistemelor de

reglare automat ale acestora, respectiv, motoarelor sincrone i asincrone de mare putere, care sunt modelate individual.mare putere, care sunt modelate individual.

Acest model matematic hibrid, cunoscut n literatura de specialitate sub denumireamodelul EAD (ecuaii algebrodifereniale), poate fi scris sub urm toarea formcompact : - modeleaza functionarea retelei electrice;

n care: -modeleaza functionarea generatorului sincron.x este vectorul variabilelor dinamice de stare (unghiurile rotorice, vitezele

unghiulare, t.e.m etc.); y vectorul variabilelor algebrice de stare (modulele i argumentele tensiunilor

nodale, curenii statorici etc.);y vectorul parametrilor (puterile activ i reactiv consumate, valorile de consemn

ale regulatoarelor etc).

{ ),,(),,(0

),,(),,(.

mm

mm

yxAyxg

yxDyxfx

== ==

STABILITATEA TRANZITORIE

Analiza stabilitatii tranzitorii cuprinde 3 faze distincte: anterioara perturbatiei regimul permanent initial; pe durata perturbatiei ; post-preturbatie regimul permanent final.Stabilitatea/instabilitatea tranzitorie curbele de oscilatie (evolutia in timp aunghiurilor relative ale rotoarelor generatoarelor sincrone):(i) cazul stabil, n care unghiul rotoric, dup cteva oscilaii amortizate, cap t o

valoare constant corespunz toare regimului permanent post-avarie; (i) cazul stabil, n care unghiul rotoric, dup cteva oscilaii amortizate, cap t o

valoare constant corespunz toare regimului permanent post-avarie; (ii) cazul instabil, la prima oscilaie, n care unghiul rotoric cre te continuu n timp; (iii) cazul n care generatorul este stabil dup prima oscilaie, dar oscilaiile

urm toare au amplitudine cresc toare n timp; aceast form de instabilitate apare n general atunci cnd regimul post-avarie nu ndepline te condiiile necesare de stabilitate la mici perturbaii.

n asigurarea stabilit ii tranzitorii o importan esenial are funcionarea selectiv ,rapid i sigur a proteciei prin relee. Protecia trebuie s fie capabil s disting ntre regimul de avarie, oscilaiile stabilede putere i regimul n care s-a pierdut sincronismul. Avnd funcia de a iniiadeconectarea ntreruptoarelor care protejeaz elementele avariate, este important sfie evitate acion rile false care conduc la deconectarea ce nu este necesar aelementelor neavariate n timpul oscilaiilor stabile de putere.

STABILITATEA TRANZITORIE

Criteriul ariilor egaleCriteriul ariilor egale are la baz o metod grafo-analitic de apreciere astabilit ii tranzitorii de prim oscilaie, aplicabil n urm toarele cazuri: (i) ma in sincron conectat printr-o reea electric pasiv la un sistem de putereinfinit ; (ii) dou ma ini sincrone de puteri finite interconectate printr-o reea electric pasiv ;(iii) utilizarea criteriului ariilor egale la sisteme multima ini este posibil n (iii) utilizarea criteriului ariilor egale la sisteme multima ini este posibil n

condiiile grup rii generatoarelor n dou ma ini sincrone echivalente, situaie n care metoda a fost denumit criteriul extins al ariilor egale.

Se considera un generator sincron conectat printr-o retea electrica pasiva la unsistem de putere infinita. Ecuatia de miscare (cf. modelului clasic):

, unde = arg. E=Eej si Pa puterea de accelerare

In regim permanent, viteza unghiulara a rotorului in raport cuRezulta: sistemul general de refrinta care se roteste cu viteza de

sincronism o, are val.0 si se va modifica datorita aparitiei uneiperturbatii.

aem PPPdtdM

=-=2

2

0

dw

aPHdtd 0

2 wd

=

STABILITATEA TRANZITORIE

Pentru ca generatorul s fie stabil la prima oscilaie este necesar ca unghiul, carem soar poziia rotorului, s nu creasc continuu n timp, adic el s ajung la ovaloare maxim dup care s nceap s scad Aceast condiie este ndeplinit dac viteza unghiular d /dt redevine 0 dup unanumit interval de timp de la apariia perturbaiei, moment n care = m.Criteriul de stabilitate tranzitorieare forma:

Criteriul de stabilitate tranzitorie la prima oscilatieeste satisfacut atunci cand aria suprafetei Aa este mai mica, cel mult egala cu aria suprafetei Af(Aa Af)

( ) 0 00

0

=-= dw

dwd

d

dPPH

dPH ema

m

STABILITATEA TRANZITORIE

Aplicarea criteriului ariilor egale

Puterea electromagnetica a generatorului in cele 3 faze:- Regimul permanent anterior perturbatiei

- Pe durata perturbatiei (scc trifazat pe circuitul k la distanta (k-L) fata de nodul 3)

- Regimul tranzitoriu post-avarie

12

12

2111 sin

d

nmn

eX

VEPP ==

2

12l

tdn XXXX ++=

avav

ave

X

VEP 12

12

211 sin

d=

( )l

lldltd

av

kX

XXXXXXX

++=== 12

dav

davldav

e X

VEP 12

21 sin

d= ltd

dav XXXX ++=

STABILITATEA TRANZITORIE

Caracteristicile tranzitorii putere-unghi

Aplicarea criteriului ariilor egalepentru generatorul sincron 1 pentru generatorul sincron 1 conectat la un sistem de putereinfinita

STABILITATEA TRANZITORIE

Timpul critic de deconectare a linieiavariate:

Criteriul ariilor ptr. generatorul

( )1201210

2dd

w-= c

mcrit P

Mt

Criteriul ariilor ptr. generatorul conectat la o bara de putere infinita:

a)Cazul stabil;

b) Cazul instabil;

c) Cazul critic.