REGULACJA I STABILNOŚĆ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "REGULACJA I STABILNOŚĆ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO"

Maria Białek
6 lat temu
Przeglądów:

1 Jan Machowski REGULACJA I STABILNOŚĆ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO Przedmowa Podręczniki w języku polskim dotyczące zagadnień regulacji i stabilności systemów elektroenergetycznych były wydane wiele lat temu. Zagadnieniom regulacji systemów elektroenergetycznych poświęcony był podręcznik Regulacja częstotliwości i napięcia w systemie elektroenergetycznym autorstwa Włodzimierza Hellmanna i Zbigniewa Szczerby wydany przez Wydawnictwa Naukowo Techniczne w 1978r. Zagadnieniom stabilności systemów elektroenergetycznych poświęcony był podręcznik Stany nieustalone i stabilność systemu elektroenergetycznego autorstwa Jana Machowskiego i Stefana Bernasa wydany przez Wydawnictwa Naukowo Techniczne w 1989r. Od napisania tych podręczników minęło dużo czasu i sporo zawartych w nich informacji uległo dezaktualizacji wskutek rozwoju wiedzy i techniki. Z tego względu zdecydowałem się napisać nowy podręcznik. Połączyłem w nim zagadnienia dotyczące regulacji oraz stabilności systemów elektroenergetycznych, gdyż uważam, że są one bardzo zbieżne. Trudno jest mówić o stabilności w z pominięciem regulacji lub mówić o regulacji w oderwaniu od stabilności. Ze względu na rozległość tematyki oraz ograniczoną objętość podręcznika świadomie ograniczyłem się do opisywania tylko zagadnień podstawowych. Podręcznik jest przeznaczony dla studentom kierunku elektrotechnika specjalności elektroenergetyka. Może być także pomocny dla osób po studiach, które chcą poszerzyć lub uporządkować swoją wiedzę w zakresie treści zawartych w tym podręczniku. Wydanie podręcznika zostało dofinansowane przez EPC S.A. oraz EPCON Sp. z o.o. Informacja o tych firmach jest zawarta we wkładkach na końcu podręcznika. Ze swej strony gorąco dziękuję władzom tych firm za wsparcie i przede wszystkim za zrozumienie potrzeby powstania tego podręcznika jako pomocy w kształceniu elektroenergetyków. Pragnę również mocno podziękować recenzentowi Panu Profesorowi Zbigniewowi Szczerbie wnikliwe i cenne uwagi. Podziękowanie kieruję także do Panów mgr inż. Ryszarda Dolnego i mgr inż. Mariusza Mazura z Instytutu Energetyki w Gdańsku za uwagi odnośnie rozdziałów dotyczących regulacji napięcia oraz mgr inż. Mariusza Stępnia z firmy EPCON z Wrocławia za uwagi odnośnie rozdziału dotyczącego regulacji częstotliwości. Autor

2 Spis treści 1. WIADOMOŚCI OGÓLNE 1.1. Regulacja i sterowania 1.2. Struktura systemu elektroenergetycznego 1.3. Równania sieci elektroenergetycznej 1.4. Eliminacja i agregacja węzłów Eliminacja węzłów Agregacja węzłów 1.5. Klasyfikacja stanów nieustalonych 1.6. Regulacja napięcia w SEE 1.7. Regulacja mocy czynnej i częstotliwości w SEE 1.8. Pytania kontrolne i zadania 2. GENERATORY SYNCHRONICZNE I ICH REGULACJA 2.1. Wiadomości ogólne 2.2. Stan ustalony Schematy zastępcze i wykresy fazorowe dla stanu ustalonego Moc czynna i bierna bloku generator - transformator Dopuszczalny obszar pracy generatora Charakterystyka U (Q) i jej kształtowanie 2.3. Stany nieustalone generatora synchronicznego Zwarcie trójfazowe generatora synchronicznego Wykresy fazorowe dla stanu podprzejściowego i przejściowego Równanie ruchu wirnika Współczynnik tłumienia Uproszczone modele generatorów synchronicznych 2.4. Źródła wzbudzenia generatorów synchronicznych Rodzaje wzbudnic Odwzbudzanie generatora 2.5. Regulatory generatorów synchronicznych Schemat funkcjonalny regulacji Jakość regulacji i aktualne wymagania Cyfrowe regulatory generatorów synchronicznych 2.6. Modele układów wzbudzenia i regulacji 2.7. Pytania kontrolne i zadania 3. REGULACJA TRANSFORMATORÓW 3.1. Rodzaje transformatorów regulacyjnych Uzwojenia regulacyjne transformatorów i autotransformatorów Transformatory dodawcze 3.2. Przełączniki zaczepów 3.3. Zadania regulatorów transformatorów Regulacja w stacjach WN/SN zasilających sieci rozdzielcze Regulacja transformatorów w stacjach WN 3.4. Przykład regulatora cyfrowego 3.5. Modele do badania stanów nieustalonych w SEE 3.6. Pytania kontrolne i zadania 4. KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ 4.1. Kondensatory i baterie kondensatorów 4.2. Kompensacja mocy biernej a regulacja napięcia str

3 4.3. Regulatory baterii kondensatorów 4.4. Bocznikowe urządzenia FACTS Kompensatory SVC Kompensator STATCOM Urządzenie SMES 4.5. Kompensacja bocznikowa w sieciach WN Linie przesyłowe jako źródła i odbiory mocy biernej Urządzenia do kompensacji w sieciach WN Algorytmy regulacji 4.6. Modele do badania stabilności SEE 4.7. Pytania kontrolne i zadania 5. REGULACJA PRZEPŁYWÓW W SIECIACH PRZESYŁOWYCH I KOMPENSACJA SZEREGOWA 5.1. Ogólnie o regulacji przepływów Regulacja kąta obciążenia Kompensacja reaktancji linii przesyłowej baterią kondensatorów Kompensacja reaktancji linii źródłem napięcia 5.2. Szeregowe urządzenie FACTS Urządzenie TCPAR Urządzenia FACTS do kompensacji szeregowej Urządzenie UPFC 5.3. Modele do badania stabilności SEE 5.4. Pytania kontrolne i zadania 6. GRUPOWA REGULACJA NAPIĘCIA I MOCY BIERNEJ 6.1. Automatyczna regulacja stacji elektrownianych 6.2. Automatyczna regulacja stacji transformatorowych 6.3. Modele matematyczne ARNE oraz ARST 6.4. Pytania kontrolne i zadania 7. STABILNOŚĆ SEE 7.1. Małe kołysania wirników generatorów Kątowa charakterystyka mocy w stanie ustalonym Stan równowagi i warunek stabilności lokalnej Kątowa charakterystyka mocy w stanie przejściowym Kołysania wirnika i metoda równych pól Matematyczna analiza kołysań przy zastosowaniu modelu klasycznego Wpływ regulacji napięcia 7.2. Kołysania przy chwilowym zaburzeniu bilansu mocy czynnej Wpływ czasu trwania i rodzaju zwarcia Wpływ obciążenia układu przed zwarciem Wpływ odległości miejsca zwarcia Zwarcie na linii likwidowane w cyklu SPZ Kołysania mocy Wpływ regulacji napięcia Kołysania w systemach wielomaszynowych Zastosowanie bezpośredniej metody Lapunowa 7.3. Praca asynchroniczna i resynchronizacja Punkt równowagi pracy asynchronicznej Przejście do pracy asynchronicznej Zmiany wartości elektrycznych w trakcie pracy asynchronicznej Możliwości resynchronizacji

4 Wpływ regulacji napięcia Identyfikowanie pracy asynchronicznej 7.4. Stabilność napięciowa Charakterystyki statyczne odbioru kompleksowego Charakterystyka statyczna wytwarzania mocy biernej Warunek stabilności napięciowej d Q / du Wzrost obciążenia Zmiany w sieci Wpływ kształtu charakterystyk mocy czynnej Wpływ regulacji napięcia Zjawiska towarzyszące Warunek stabilności napięciowej d E / du Warunek stabilności napięciowej dq g / dql 7.5. Środki poprawy stabilności Stabilizatory systemowe Szybka regulacja turbin parowych Wyłączanie części generatorów Hamowanie elektryczne Wykorzystanie bocznikowych urządzeń FACTS Wykorzystanie kompensatorów szeregowych FACTS Wykorzystanie przesuwników fazowych UPFC 7.6. Pytania 8. REGULACJA CZĘSTOTLIWOŚCI I MOCY WYMIANY 8.1. Regulacja pierwotna Charakterystyki odbiorów Charakterystyka zespołu wytwórczego Charakterystyka systemu elektroenergetycznego Punkt pracy systemu elektroenergetycznego Zmiana punktu pracy w wyniku zmiany obciążenia 8.2. Regulacja wtórna Regulacja częstotliwości Schemat zastępczy SEE z regulacją częstotliwości Regulacja mocy wymiany zasada nieinterwencji Schemat zastępczy SEE z regulacją częstotliwości i mocy wymiany 8.3. Regulacja trójna 8.4. Organizacja regulacji i stawiane jej wymagania 8.5. Przebiegi nieustalone w trakcie regulacji Etap I - kołysania wirników generatorów Etap II - spadek częstotliwości Etap III - regulacja pierwotna Znaczenie rezerwy wirującej Lawina częstotliwości Etap IV - regulacja wtórna Ocena jakości regulacji częstotliwości 8.6. Przebiegi nieustalone w trakcie regulacji mocy wymiany Etap I i II - kołysania mocy i spadek częstotliwości Etap III - regulacja pierwotna Etap IV - regulacja wtórna 8.7. Automatyka SCO 8.8. Oddziaływanie urządzeń UPFC lub TCPAR 8.9. Modele matematyczne Turbina parowa z przegrzewem międzystopniowym

5 Turbina wodna Turbiny gazowe Pytania kontrolne i zadania Literatura

Podobne dokumenty

STUDIA I STOPNIA NIESTACJONARNE ELEKTROTECHNIKA

PRZEDMIOT: ROK: 3 SEMESTR: 6 (letni) RODZAJ ZAJĘĆ I LICZBA GODZIN: LICZBA PUNKTÓW ECTS: RODZAJ PRZEDMIOTU: STUDIA I STOPNIA NIESTACJONARNE ELEKTROTECHNIKA Maszyny Elektryczn Wykład 30 Ćwiczenia Laboratorium