Estabilidad Transitoria

Introducción

La estabilidad es una condición de equilibrio entre fuerzas opuestas. El mecanismo mediante el cual las máquinas síncronas que están interconectadas mantienen el sincronismo, es través de fuerzas restauradoras, las cuales actúan siempre que estas tienden a acelerar o desacelerar a una o más máquinas con respecto a otras.

Bajo condiciones de régimen permanente, existe equilibrio entre el par mecánico de entrada y el par eléctrico de salida de cada máquina con la velocidad constante. Si el sistema se perturba, este equilibrio se altera y el resultado es la aceleración o desaceleración de los rotores de las máquinas de acuerdo con las leyes de movimiento de un cuerpo rotante. Si un generador temporalmente gira más rápido que otro, la posición angular de este rotor relativo a las máquinas más lentas se adelantará.

La diferencia angular resultante transfiere parte de la carga de la máquina más lenta a la maquinas más rápida, dependiendo de las relaciones potencia – ángulo. Lo anterior tiende a reducir la diferencia de velocidad y en consecuencia la separación angular.

Las relaciones de potencia-ángulo, como se ha discutido, son no lineales. Más allá de ciertos límites, un incremento en la separación angular va acompañado de una disminución en la transferencia de potencia, esto incrementa la separación angular más y se encamina hacia la inestabilidad.

Para una situación dada, la estabilidad del sistema depende de las desviaciones de las posiciones angulares de los rotores que resultan en suficiente par de restablecimiento.

Cuando una máquina síncrona pierde el sincronismo (en inglés, falls out the step) con el resto del sistema, su rotor gira a una velocidad más alta o baja que la requerida para generar voltaje a la frecuencia del sistema. El deslizamiento (slip) entre campo rotatorio (correspondiente a frecuencia del sistema) y el campo del rotor resulta en grandes fluctuaciones de la potencia de salida de la máquina que origina que el sistema de protección aislé a la máquina inestable del sistema.

La pérdida de sincronismo se puede presentar entre una máquina y el resto del sistema o entre grupos de máquinas.

La Estabilidad Transitoria es la habilidad del sistema de potencia para mantener el sincronismo cuando es sujeto a una perturbación transitoria severa. La respuesta resultante del sistema involucra grandes excusiones de los ángulos de los rotores de las máquinas que es influenciada por la relación potencia – ángulo no lineal. La estabilidad depende del estado inicial operativo del sistema y la severidad de la perturbación.

El sistema eléctrico se debe diseñar para que su operación sea estable ante un conjunto determinado de contingencias. Las contingencias son usualmente las diferentes fallas por corto circuito. Por tanto, las fallas las deben liberar los interruptores en alta tensión y en otros casos, se considera el recierre de alta velocidad.

 

Beneficios  

  • Se pueden simular diseños de operación que sean estables ante contingencias severas.

 

Normatividad

[1]        IEEE Std 1110–2002, Guide for Synchronous Generator Modeling Practices and Applications in Power System Stability Analyses.

[2]        IEEE Std 399-1997, Recommended Practice for Industrial and Commercial

Power Systems Analysis.

[3]        IEEE Std 421.5™-2005, Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies.

[4]        IEEE Std 421.1 – 2006, Standard Definitions for Excitation Systems for Synchronous Machines.

Copyright © 2000 Informática e Ingeniería Integral S.A. de C.V. (ininin)

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