Nadere beschouwing. Subtransiënt gedrag

Transcriptie

1 Nadere beschouwing. Subtransiënt gedrag Hoofdstuk bladzijde 29. Invloeden op de demping van de niet-geregelde synchrone generator, gekoppeld op een star net Vooraf Overzicht van het onderzoek Invloeden van de machineparameters t j, massatraagheidsconstante tijdconstanten t do ' en t qo ' Invloed van de generator-netparameter Invloed van de belasting P en Q g, via de koppeling Variatie van P en Q g in gelijke mate Variatie van alleen P, respectievelijk alleen Q g Invloed van lokale belasting Samenhang van grootheden in de generator Conclusies Invloed van verzadiging op de responsies en regelaarinstelling Inleiding Wijze van werken Vergelijking van responsies bij verwaarlozing van verzadiging en bij in rekening brengen van verzadiging; gekoppeld bedrijf op star net Vergelijking van responsies bij verwaarlozing van verzadiging en bij in rekening brengen van verzadiging; eilandbedrijf Enkele overwegingen en conclusies Statorvelden. Reactanties X a, X s en X s. d-en q-waarden 31. Reden om aandacht te geven aan het statorveld Het veld van een driefasen stroomsysteem De magnetische bronspanning van één fase van het systeem De magnetische bronspanning van het driefasenysteem; statordraaiveld-mmk De magnetische windingsflux De door het statordraaiveld geinduceerde elektrische bronspanning E a De reactantie X a De reactanties X ad en X aq Het statorlekveld F s, de statorlekreactantie X s De "totale statorfluxen" F d en F q ; respectievelijk l d en l q ; de totale statorreactanties X d en X q Het begrip gekoppelde flux, l De reactanties in overgangssituaties 31-5

2 2 32. De Blondel-Park transformatie. De d-q-omzetting in dit boek Inleiding De essentie van de Blondel/Park transformatie. Analogon Verband tussen driefasensystem en d-q-systeem Betekenis van de stromen I d en I q Enkele andere punten nader bekeken Andere grootheden dan stroom Fasewaarden Tekens Nog eens: het nut van transformatie Blondel, Park en anderen De matrixtransformatie De heen transformatie De inverse transformatie Voorbeelden van matrixtransformaties Transformatie van een symmetrisch draaistroomsysteem Transformatie van (driefasen) gelijkstroomsysteem Voorbeelden van inverse transformaties Terugtransformatie van gelijkstroom-i d en -I q (naar een symmetrisch driefasenstroomsysteem) Terugtransformatie van wisselstroom-i d en -I q (naar gelijkstroomcomponenten) Nadere beschouwing van d- en q-grootheden en het werken ermee Beginsel van berekening, gelijkstroomgedachte Beginsel van berekening, wiiselstroomaanvulling De d-q-omzetting in dit boek Ontwikkeling van het model van de elektromagnetische en elektrodynamische verschijnselen in de synchrone generator (E r -model) Inleiding, benamingen Basisfeiten en -gegevens voor de d-as Transiënt E rq -model voor de d-as (model onder verwaarlozing van de rotorlekfluxen) Inleiding Werkzaamheid van de bekrachtiging. Overbrengingsverhouding Werkzaamheid van de statorstroom. Overbrengingsverhouding Transiënt Erq-kringmodel. Flux- en spanningsformules Recht transiënt Erq-model Met magnetische grootheden In elektrische grootheden Elementair subtransiënt E rq -model (model met in rekening brengen van de bekrachtigingslekflux) Inleiding Aanpassing in d-circuits en formules, ter verwerking van de eigen lekflux van de bekrachtigingswikkeling Aanpassing in de d-circuits Aanpassing in de formules Elementair subtransiënt E rq -kringmodel Overbrengingsverhoudingen, spanningsformule en recht elementair subtransiënt E rq -model Overbrengingsverhoudingen en spanningsformule Het rechte model, in elektrische vorm Nut van het elementair subtransiënte E rq -model Inhoud deel 3-2

3 Subtransiënt E rq -model (model met in rekening brengen van alle rotorlekfluxen) Inleiding Aanpassing in d-circuits en formules, ter verwerking van de gezamenlijke lekflux van bekrachtigingswikkeling/ demperwikkeling en de eigen lekflux van de demperwikkeling Aanpassing in de circuits Aanpassing in de formules Subtransiënt E rq -kringmodel Overbrengingsverhoudingen en recht subtransiënt E rq -model Overbrengingsverhoudingen Recht subtransiënt E rq -model Recht subtransiënt E rq -model bij verwaarlozing van t Dd Ontbinding in eerste orde systemen en onzuivere differentiators, tijdconstanten τ do, τ do, τ ad, τ ad Recht subtransiënt E rq -model in compacte vorm Inleiding modelontwikkeling voor de q-as Schema s voor de q-as Recht subtransiënt E rd -model E r -model Afgeleide spanningsmodellen. Stroommodel Inleiding Overgang van E r -model naar U g -model, klemspanningsmodel Van E rq - naar U gq -model. X d (s) Van E rd - naar U gd -model. X q (s) U g -model, klemspanningsmodel Overgang van E r -model naar U b -model, knooppuntspanningsmodel Van E rq - naar U bq -model. X bd (s) Van E rd - naar U bd -model. X bq (s) U b -model, knooppuntspanningsmodel Toepassing van de spanningsmodellen, E r of U g /U b Statorstroom-model ( I a -model) Vervangingsschema. Transformatorische spanningen. Transiënte en subtransiënte reactanties Inleiding Vervangingsschema voor de d-richting d-as circuit, -vervangingsschema en -formules Betekenis van het (d-)vervangingsschema. Transformatorische spanningen Vervangingsschema voor de q-richting Model met twee q-demperwikkelingen Model met één q-demperwikkeling, c.q.-demperkooi Aanvulling van het eigenlijke vervangingsschema tot een volledig vervangend schema Inleiding Aangevuld vervangingsschema Overzicht van spanningen in blokschema's Verzameling voor de d-richting in het wijzerdiagram (d-statorspanningen) Verzameling voor de q-richting in het wijzerdiagram (q-statorspanningen) Vereenvoudigingen Vervangingsschema Blokschema s Inhoud deel 3-3

4 Verbanden in vervangingschema s Transiënte en subtransiënte reactanties Verband tussen vervangingsschema en model Variant afleiding van het Er-model E rq -model E rd -model 35.8 Directe afleiding van transformatorische spanningen Afleiding formule voor de demping van vermogensslingeringen, voor de synchrone generator gekoppeld op een star net Beschrijving van de slingering in de lasthoek Beschrijving van de slingering in de spannings- en stroomcomponenten Beschrijving van de slingering in vermogen. Bepaling van het dempende deel Uitwerking van het q-deel van het slingerend vermogen, afsplitsing van het dempende deel Het d-deel van het slingerend vermogen Het dempend vermogen Rekenvoorbeeld Opmerkingen t.a.v de inhoud van de dempingsformule Vereenvoudigde formule voor het dempend vermogen, overeenkomend met het transiënt generatormodel Varianten in de afleiding van de dempingsformule, op basis van het transiënte generatormodel Afleiding gebaseerd op de vermogensuitdrukking P = 3U ny.i Inleiding Beginformules (uit 37.1.en 37.2.) Berekening Afleiding gebaseerd op de vermogensuitdrukking P = 3E r.i Inleiding Berekening Afleiding gebaseerd op de vermogensverliezen in de rotor Uitgangspunten Bepaling van de variatie in Fq Bepaling verliezen in de Dq-wikkeling (q-deel van de demperwikkeling) Bepaling hoeksnelheid van de rotorwikkelingen ten opzichte van het inducerend veld Bepaling van het koppel dat uit de verliezen voortvloeit Dempend vermogen in de q-wikkeling Totaal dempend vermogen op bepaald op basis van de rotorverliezen Mechanisch analogon Situatie Verliesvermogen in de demper Dempend vermogen Overeenkomst met de uitdrukking voor het dempend vermogen in generator Bepaling van het koppel dat uit de verliezen voortvloeit. Inhoud deel 3-4

5 5 38. De kortsluitstroom van de synchrone generator Subtransiënte, transiënte en stationaire periode Definities van de kortsluitstroom Nadere toelichting op het relatief klein zijn van de stationaire kortsluitstroom Verklaring van het verloop van de transiënte kortsluitstroom Verklaring van het verloop van de subtransiënte kortsluitstroom, uit het elementaire subtransiënte generatormodel Verklaring van het verloop van de subtransiënte kortsluitstroom, uit het subtransiënte generatormodel Samenvattende verklaring van het verloop van symmetrische kortsluitstroom De niet-symmetrische kortsluitstroom. De stootkortsluitstroom Hz inductiestroom in I F Twee- en éénfasige kortsluitingen Afleiding driefasige symmetrische kortsluitstroom. X d ', X d '' Bij verwaarlozing van de transformatorische spanning en ohmse statorweerstand Bij inrekening brengen van de transformatorische spanning en verwaarlozen van de ohmse statorweerstand Appendix deel 3 1. Afleidingen betreffende het subtransiënt model voor de d-richting. 1.1 Omzetting naar blokschema met tijdconstanten A Overbrengingsverhoudingen A Aanwijzingen voor simulatie 2.1. Algemeen A Reactanties A Bepaling tijdconstanten E r -kringmodel en -recht model A E rq -model (d-as), rotor-d-tijdconstanten Bepaling rotortijdconstanten in principe Praktische uitvoering voor de voorbeeldgenerator Realisatie van het model E rd -model (q-as), rotor-q-tijdconstanten uit τ qoʼ, τ qoʼʼ, X q en X s ; bepaling aandeel rotorijzer in demping Recht E r -model Afleiding in formule Model in blokschema Simulatieschema 2.4. Toepassing E r -model bij gegeven klemspanning U b (van star net, parallelle generator(en) of willekeurig ander net met generatoren) A Overige rechte modellen met spanningsuitgang A Inleiding U g -model, model van het gehele spanningsdeel van de generator Afleiding in formule Model in blokschema Simulatieschema U b -model Inhoud deel 3-5

6 Rechte modellen met stroomuitgang A Inleiding I a -model met U g als ingang Model in blokschema Simulatieschema I a -model inclusief tranformatorische spanningen, met Ug als ingang Model in blokschema Simulatieschema I a -modellen met U b als ingang 2.7. Beschouwing over de nauwkeurigheid van de bepaling van de tijdconstanten A Inleiding De bepaling in de voorgaande paragrafen Bepaling op basis van vier op compleetheid van gegevens geselecteerde generatoren Conclusie 3. Afleiding overbrengingsverhoudingen vervangingsschema A d-vervangingsschema e hd veroorzaakt door I d e hd veroorzaakt door U F 3.1. q-vervangingsschema Gegevens 1. De voorbeeldconfiguratie 1.1 Samenstelling G Specificaties G Wijzerdiagram voorbeeldgenerator + step-uptransformator G Met onderscheid naar d- en q-as, X d >X q Vereenvoudigd, X d = X q 1.4. Karakteristieken van de voorbeeldgenerator G Parameterlijsten 2.1. τ E /τ klep /a/τ HD /τ LD -lijst G H/cosj/τ d /τ q -lijst G X s /X d /X q -lijst G T/t-lijst (periode en duur van slingeringen) G τ d /τ q -lijst, selectie op volledigheid G X s /X d /X q -lijst, selectie op volledigheid G Verzameling parameters voorbeeldgenerator G Overzicht regeling en sturing in schema's G Eilandbedrijf 3.2. Gekoppeld bedrijf op star net 3.3. Betekenis van de gevonden regelaarinstellingen voor andere configuraties Literatuurlijst - Literatuur met aanduiding uitspraken of gegevens L - 1 B Overige literatuur in verband met regeling van synchrone generatoren L - 4 C Algemene literatuur met betrekking tot machines, netten, regelen en simulatie L - 6 Inhoud deel 3-6