Name: voltage and reactive power control
Uploaded: 2024-11-21T14:54:26.000Z
Duration: 1 min 30 s
Channel: JoVE

שליטה בזרימת החשמל דורשת ניהול רכיבים כמו המניע הראשי של הגנרטורים ובקרת העירור, בנקים של קבלי שאנט, כורים, מערכות var סטטיות ובקרת שנאים.
גנרטור בתנאי מצב יציב מיוצג על ידי המקבילה של תבנין, כולל מתח טרמינל, מתח עירור, זווית חשמל ותגובה סינכרונית.
לאחר מכן מחשבים את ההספקים הנוכחיים, האמיתיים והתגובתיים של הגנרטור.
הגדלת זווית החשמל מגבירה את ההספק האמיתי אך מקטינה את ההספק הריאקטיבי, בעוד שהעלאת מתח העירור מגדילה את ההספק הריאקטיבי ומקטינה מעט את זווית החשמל.
הוספת בנק קבלי שאנט לאפיק מגדילה את המתח שלו, ואילו כור שאנט מקטין אותו.
שנאים מחליפי ברזים ומווסתי מתח שולטים במתחי האוטובוס ובזרימות החשמל הריאקטיביות. שנאים המווסתים את זווית הפאזה שולטים בזוויות האוטובוס ובזרימות הכוח האמיתיות.
שינויים בהגדרות הברז או בוויסות המתח משנים את יחס הסיבובים של השנאי המחושב על ידי תוכנית זרימת החשמל.
התוכנית גם מעריכה את ההשפעות של קווי מיתוג, שנאים, עומסים וגנרטורים. הוא מדמה שינויים כדי לעמוד בגידול עתידי בעומס.

בקרת זרימת כוח

<div style="direction: rtl">

ישנן מספר שיטות לבקרת זרימת הכוח במערכות כוח:

<ul style="padding-right: 35px; list-style-type: disc;">
 <li style="text-align: right;">בקרת מנוע ראשי ועוררות של גנרטורים</li>
 <li style="text-align: right;">הפעלה של בנקים של קבלים במקביל, מגיבים במקביל ומערכות VAR סטטיות</li>
 <li style="text-align: right;">בקרת שנאים עם שינוי הקשה ושנאים לוויסות</li>
</ul>

גנרטור פשוט במערכת מיוצג על ידי מעגל שקילות ת'בנין, המייצג את מודל הפעולה שלו בתנאי מצב יציב מאוזן. הפרמטרים המרכזיים כוללים את מתח המסופים של הגנרטור V_t, מתח העוררות E_g, זווית הכוח δ, והשראות סינכרונית של הרצף החיובי X_g.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_Image_1.svg" style="height: 36px;">

זרם הגנרטור מחושב לפי: 

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_1.svg" style="height: 160px;">

והכוח המרוכב המסופק הוא: 

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16150/16150_PT_equation_2.svg" style="height: 36px;">

הוספת בנק קבלים במקביל לתחנת כוח מעלה את גודל המתח בתחנה ומפצה על כוח ריאקטיבי. התאמה זו נעשית על ידי חיבור קבל, הסופג כוח ריאקטיבי שלילי, ובכך מפחית את הביקוש הכולל לכוח ריאקטיבי מהמערכת. בנוסף, שנאים עם שינוי הקשה משמשים לוויסות מתחי תחנות וניהול זרימות כוח ריאקטיביות על ידי התאמת יחס הפיתול. התאמה זו משפיעה על פרופיל המתח והכוח הריאקטיבי ברשת, ומשפרת את יציבות ויעילות המערכת תוך התאמת העומס המשתנה ושיפור אספקת הכוח.

מחקרי זרימת כוח משתמשים לרוב בשיטת ניסוי וטעייה להתאמת רמות ייצור והגדרות בקרה. התאמות אלו מבטיחות שהמערכת עומדת בעומסים הרצויים של הציוד ובפרופילי המתח, תוך הכנת הרשת לצמיחת עומסים עתידית, קווים חדשים, שנאים וייצור. בקרת זרימת הכוח היא תהליך דינמי הכולל שיטות שונות והתאמות לשמירה על יציבות, יעילות ואמינות המערכת.

</div>

שליטה בזרימת החשמל דורשת ניהול רכיבים כמו המניע העיקרי של הגנרטורים ובקרת עירור, בנקים של קבלים שאנט, כורים, var סטטי ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

הנדסה חשמלית

Unit 1

יחידה 1

Steady-State Transmission Lines and Power Flows

קווי הולכה ותזרימי הספק במצב יציב

steady-state-transmission-lines-and-power-flows

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחי מפתח ומושגים

Control of Power Flow

voltage and reactive power control

Voltage and reactive power control help keep a power system stable and efficient. In this topic, generator settings, switched equipment, and transformer taps work together to guide how power moves through the network.

A generator can be modeled with a Thevenin equivalent circuit under balanced steady-state conditions. The main terms are terminal voltage Vt, excitation voltage Eg, power angle δ, and positive-sequence synchronous reactance Xg. From this model, the generator current and the complex power delivered can be determined.

One way to adjust power flow is through generator control. The prime mover and the excitation system can be changed to influence generation and voltage behavior. Power flow studies often use trial and error to set these values and other controls.

Shunt capacitor banks, shunt reactors, and static var systems are also used to manage reactive power. A shunt capacitor bank connected to a bus raises the bus voltage magnitude. It also compensates for reactive power by absorbing negative reactive power, which lowers the system’s overall reactive power demand.

Tap-changing and regulating transformers provide another way to control bus voltage and reactive power flow. By changing the turns ratio, these transformers alter the voltage profile across the network. This helps the system handle load changes and support efficient power delivery.

These control steps are used to meet equipment loading limits and desired voltage profiles. They also prepare the network for load growth, new transmission lines, transformers, and added generation. In this way, power flow control remains a dynamic process that supports stability, efficiency, and reliability.

Voltage and Reactive Power Control

transmission-line differential equations

Modeling Voltage and Current on Transmission Lines

Transmission lines carry electric power, and their resistance, inductance, and capacitance are spread out along the line. Because these properties are distributed per unit length, voltage and current change as they move from one end of the line to the other. Differential equations are used to describe that variation. A line-section model helps show how this works. In the model, a small length, Δx, is used to represent the line. Voltage V(x) and current i(x) are measured from the receiving end.

lossless lines

Lossless Lines and Voltage Behavior

Lossless transmission lines in electrical engineering are described by a purely imaginary propagation constant and a resistive characteristic impedance. Their ABCD parameters show an equivalent pi circuit with an imaginary series impedance and a shunt admittance. When the product of beta and line length is less than pi, the line has inductive series impedance and capacitive shunt admittance, which keeps it lossless. Wavelength is the physical length over which voltage or current phase changes...

maximum power flow and line loadability

Transmission Line Power Limits and Loadability

Transmission line power limits and loadability depend on voltage, angle, and line impedance. For lossy transmission lines, ABCD parameters in phasor form are used to relate sending-end and receiving-end voltages and currents. This matrix relation makes it possible to find the receiving-end current and then calculate the complex power delivered to the load. From the complex power, the real and reactive power components can be determined. For a lossless line, the equations become simpler, and...

the power flow problem and solution

Power Flow Analysis in Electric Networks

Power flow analysis helps determine how real and reactive power move through an electric network. It uses the system’s single-line diagram, which shows the buses, transmission lines, transformers, and loads. The analysis focuses on balanced three-phase steady-state operation. Each bus in the system has four key variables: voltage magnitude V k, phase angle δ k, real power P k, and reactive power Q k. Two of these four variables are treated as inputs. The power flow program solves for the...

control of power flow

Voltage and reactive power control help keep a power system stable and efficient. In this topic, generator settings, switched equipment, and transformer taps work together to guide how power moves through the network. A generator can be modeled with a Thevenin equivalent circuit under balanced steady-state conditions. The main terms are terminal voltage Vt, excitation voltage Eg, power angle δ, and positive-sequence synchronous reactance Xg. From this model, the generator current and the...

fast decoupled and dc powerflow

Power Flow Shortcuts for Grid Contingencies

Fast decoupled power flow and DC power flow give engineers faster ways to study a power system during contingencies such as generator outages or transmission line failures. These methods help operators get quick power flow solutions, which is important for real-time system adjustments. Fast decoupled power flow simplifies the Jacobian matrix, the set of equations used in power flow calculations, by neglecting some elements. The method drops J2 and J3 and assumes voltage magnitudes stay close...

key terms and concepts

Learn how generator settings, shunt capacitors, reactors, and tap-changing transformers help control voltage, reactive power, and power flow in power systems.

Voltage and Reactive Power Control | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Voltage and Reactive Power Control

Description

Transcript

Tags