Criterio de áreas iguales y condición fuera de paso

<p style=”text-align: justify;”>El criterio de √°reas iguales es el m√©todo para estudiar la estabilidad transitoria del sistema de dos m√°quinas o una sola m√°quina conectada a autob√ļs infinito. El estudio de la estabilidad transitoria nos dice si se mantiene o no el sincronismo, es decir, si el √°ngulo de carga őī se establece o no en un valor estable de estado estable despu√©s de la resoluci√≥n de la falla o perturbaci√≥n.

En este post nos centraremos en

  • Criterio de √°reas iguales
  • L√≠mite y margen de estabilidad transitoria
  • ¬ŅC√≥mo depende el margen de estabilidad transitoria del tiempo de apertura del interruptor?
  • Significado de la condici√≥n fuera de paso en el sistema de potencia
  • Significado de P√©rdida de Sincronismo
  • √Āngulo de compensaci√≥n cr√≠tico

Índice de contenidos

Concepto de criterio de √°reas iguales:

Como sabemos, bajo la operación de estado estable de un generador, existe un equilibrio entre la generación de energía y la demanda. En otras palabras, podemos decir que la entrada mecánica al generador se equilibra con la potencia generada debido a que el generador gira a una velocidad sincrónica constante. Básicamente, la potencia eléctrica de salida del generador produce un par eléctrico que equilibra el par mecánico aplicado al eje del rotor del generador. Por lo tanto, el rotor del generador funciona a una velocidad constante con este equilibrio de pares eléctricos y mecánicos. Tenga en cuenta que el par electromagnético y el par mecánico se oponen entre sí y, debido a este equilibrio entre el par mecánico y el electromagnético, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica.

Consideremos un sistema de dos fuentes como se muestra en la figura a continuación. La ecuación de transferencia de potencia entre las dos fuentes suponiendo un sistema sin pérdidas se da como

P = VsERSinőī / X

Donde Vs = Voltaje final de envío

VR = Tensión final de recepción

X = Reactancia de línea de transmisión + Reactancia de fuente

Criterio-de-√°rea-igual-para-sistema-de-dos-fuentes

Por lo tanto, de la ecuación anterior, está claro que la transferencia de energía entre las dos fuentes es inversamente proporcional a la Reactancia. Si la reactancia neta aumenta, la transferencia de potencia disminuirá y viceversa.

Durante una condici√≥n de falla como falla de l√≠nea √ļnica a tierra, falla de l√≠nea doble a tierra, falla trif√°sica, etc., la reactancia de transmisi√≥n efectiva entre las dos fuentes aumenta seg√ļn el tipo de falla. Debido a este aumento en la reactancia efectiva de la l√≠nea de transmisi√≥n, se reducir√° la transferencia de energ√≠a entre las dos fuentes. Debido a esta reducci√≥n de la transmisi√≥n de potencia, tambi√©n se reduce el par el√©ctrico que contrarresta el par mec√°nico. Por lo tanto

Par mecánico > Par electromagnético

Si la potencia mecánica no se reduce durante el período de la falla, el rotor del generador se acelerará con un par de entrada neto (igual a Par Mecánico РPar Electromagnético).

Suponga que el sistema de energ√≠a de dos fuentes que se muestra en la figura anterior est√° operando inicialmente en un punto de equilibrio de őī0 y, por lo tanto, transfiere energ√≠a el√©ctrica P0. Despu√©s de una falla, la potencia de salida se reduce a PF, por lo tanto, el rotor del generador comienza a acelerar y őī comienza a aumentar. Digamos que la falla se elimina cuando la diferencia de √°ngulo entre las fuentes alcanza őīC. En este punto, la reactancia de falla no se considerar√° ya que el sistema ha alcanzado la configuraci√≥n normal y, por lo tanto, la transferencia de energ√≠a seguir√° la curva de √°ngulo de potencia previa a la falla, como se muestra en la figura a continuaci√≥n.

Curva-√Āngulo-Potencia-Criterio-√Ārea-Igual

Pero en el punto őīC, la salida de potencia PC es mayor que la entrada de potencia mec√°nica P0, lo que resultar√° en la desaceleraci√≥n del rotor como

Par electromagnético > Par mecánico

Sin embargo, debido a la inercia del sistema de rotor, el √°ngulo no comienza a volver a őī0 inmediatamente. M√°s bien, el √°ngulo contin√ļa aumentando hasta őīF, de modo que la energ√≠a perdida durante la desaceleraci√≥n en el √Ārea 2 es igual a la energ√≠a ganada durante la aceleraci√≥n en el √Ārea 1. Esto se llama Criterio de √°reas iguales.

Consideremos dos ceses ahora en aras de una mejor comprensión de la condición fuera de paso y la aplicación del criterio de áreas iguales.

Caso 1: Si dF < dL o √Ārea 1 < √Ārea 2

Bajo esta condici√≥n, el rotor del Generador oscilar√°. Pero debido a la presencia de amortiguamiento, la amplitud de la oscilaci√≥n se reducir√° continuamente y eventualmente őī se establecer√° en un √°ngulo equilibrado őī0.

As√≠ podemos decir que, en esta situaci√≥n, el sistema es Transitoriamente Estable. ¬ŅCu√°nto margen tenemos para la estabilidad transitoria?

Si observa cuidadosamente la curva de √°ngulo de potencia anterior, definitivamente dir√° que el margen es (dL‚Äď dF). ¬°Genial!

Pero surge la siguiente pregunta, ¬Ņqui√©n decide el valor de dF?

debes decir que es dC es decir, el punto de eliminación de fallas. Es por eso que dC también se conoce como ángulo crítico de compensación.

¬ŅC√≥mo depende el margen de estabilidad transitoria del tiempo de apertura del interruptor?

Dado que el valor de dC depende del punto de despeje de la falla. Por lo tanto, el margen de estabilidad transitoria, es decir (dL‚Äď dF) depende del tiempo de eliminaci√≥n de fallas. Cuanto menor sea el tiempo de eliminaci√≥n de fallas, menor ser√° el valor de dC lo que significa menos valor de dF. Por lo tanto, el margen de estabilidad transitoria ser√° mayor. Por lo tanto, podemos decir que el margen de estabilidad transitoria depende del tiempo de apertura del interruptor para despejar la falla. ¬ŅEntiendo? Supongo que lo consigues. Por favor escriba en el cuadro de comentarios.

Caso-2: Si dF < dL o √Ārea 1 > √Ārea 2

Equal-Area-Criterio-Power-Angle-Curve1

Si el √Ārea 2 es m√°s peque√Īa que el √Ārea 1, en el momento en que el √°ngulo alcanza őīL, un mayor aumento en el √°ngulo őī dar√° como resultado una salida de energ√≠a el√©ctrica menor que la entrada de energ√≠a mec√°nica. Por lo tanto, el rotor acelerar√° nuevamente y őī aumentar√° m√°s all√° de la recuperaci√≥n. Este es un escenario transitoriamente inestable, como se muestra en la figura anterior. Cuando existe una condici√≥n inestable en el sistema de potencia, un generador equivalente gira a una velocidad diferente a la del otro generador equivalente del sistema. Nos referimos a tal evento como un p√©rdida de sincronismo o un condici√≥n fuera de sinton√≠a del sistema de potencia.

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