Analiza visokonaponskih mreža

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) E – elektromotorna sila U1 – napon na stezaljkama gen. ΦE – magnetski tok Pm – mehanička snaga Pe – električna snaga Vektorska slika generatora

4. Granična snaga prijenosa Uz zanemarenje gubitaka djelatne snage: Analogno vrijedi za trofazni sustav: Granična snaga prijenosa (za sinδ=1):

5. Statička stabilnost koeficijent sinkronizacijske snage Karakteristika snaga-kut (P-δ) za generator s cilindričnim rotorom (turbogenerator) uz konstantnu uzbudu E i napon krute mreže UKM

6. Generator s istaknutim polovima

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 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) Povećanje djelatne snage prijenosa uz uvjet U1=U2=konst.

10. Određivanje granične snage prijenosa uz promjenu uzbude • Bitno: • iako je max. krivulje Vanjske • karakteristike veći od 90° • granica statičke stabilnosti je • na mjestu gdje Vanjska • karakteristika siječe vertikalu • δ=90° Regulacija uzbude – važan faktor za održavanje stabilnosti i povećanje granične snage prijenosa

11. Statička stabilnost višestrojnog sustava Višestrojni sustav od n generatora statički je stabilan ako je svaki generator statički stabilan, tj. ako vrijedi: • Primjer: • višestrojni sustav nakon • redukcije pasivnog dijela mreže

12. Statička stabilnost višestrojnog sustava Primjenom metode čvorišta za reducirani višestrojni sustav vrijedi:

13. Statička stabilnost višestrojnog sustava Kriterij statičke stabilnosti: Blok dijagram za provjeru kriterija statičke stabilnosti višestrojnog sustava

14. Jednadžba njihanja

15. Konstanta inercije • za vrijeme prijelazne stabilnosti kutna brzina (ω) nebitno se mijenja, • te vrijedi: • Konstanta inercije - kinetička energija rotirajućih masa kod sinkrone • brzine vrtnje po jedinici nazivne snage: • Mehanička vremenska konstanta – vrijeme kočenja sa sinkrone • brzine do mirovanja nazivnom prividnom snagom:

16. Kriterij prijelazne stabilnosti Primjer za utvrđivanje kriterija prijelazne stabilnosti – ispad paralelnog voda

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

18. Jednadžba njihanja: Krivulja njihanja kuta rotora δ(t)

19. Polazna rješenja priključka TE Plomin C-500 na EES • Varijanta P-V1 Priključak 400 kV dvosistemskim vodom Plomin 3 – (Pazin) – RS Klana (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)

20. Varijanta P-V3 Priključak 400 kV jednosistemskim vodom Plomin 3 – (Pazin) – (Klana) – Melina (cca 95 km), na dionici Klana - Melina 400 kV vod Melina – Divača se prerađuje 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 cosφ ( - ) 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 0,015

22. 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)

23. Prijelazna stabilnost – varijanta P-V1 Primjer: prolazni k.s. trajanja 200 ms na jednoj trojki voda 2x400 kV Plomin3–Klana Kritično vrijeme za prolazni k.s. 215 ms Kritično 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 Kritično vrijeme za ovaj slučaj: 205 ms