1 SEE wykad 2 Schematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie:

Transkrypt

1 1 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: Wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. waga! Wykad zosta przeniesiony z s.305 A-5 do sali 309 D-1 bez zmiany dnia i godzin. odrczniki zpeniaj/ce wykad: Kinsner K., ieci elektroenergetyczne, WWr, Kacejko., Machowski J., Zwarcia w EE, WT, Modele i schematy zastpcze podstawowych elementów EE Ze wzgldów praktycznych przy tworzeni modeli zastpczych d/7y si do tego, aby modele byy mo7liwie najprostsze, atwe do zapamitania i posgiwania si nimi, za8 wyniki otrzymane z oblicze9 byy nadmiarowe Model linii przesyowej Linia przesyowa jest modelowana w postaci symetrycznego czwórnika, rys..1. oszczególne symbole oznaczaj/ Z - impedancja pod7na linii, Y p0 Y k0 Y/ G/ + jb/ - admitancja poprzeczna linii. p Z+j k Y p0 G/+jB/ Y k0 G/+jB/ ys..1. chemat zastpczy linii W praktyce posgjemy si parametrami jednostkowymi odniesionymi do 1 km linii: l rezystancja linii l reaktancja linii GG l kondktancja poprzeczna linii BB l ssceptancja poprzeczna linii ezystancja jednostkowa linii 1000[m] ', [m mm / ][mm ] / km 55 - miedf, 34 - alminim, 5 stal przekroje znormalizowane, mm eaktancja jednostkowa linii trmie9 magnetyczny przenikaj/cy przestrze9 ograniczon/ dwoma równolegymi przewodami pr/d przemiennego przenika poow objto8ci ka7dego z przewodów o promieni r i w pozostaej cz8ci przenika przestrze9 miedzy przewodami oddalonymi od siebie na odlego8h b. Indkcyjno8H jednostkowa takich równolegych przewodów linii jednofazowej wynosi µ 0µ µ b r ' + ln 8 r L 0, H / m

2 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: µ 0 przenikalno8h magnetyczna powietrza µ H/m µ przenikalno8h magnetyczna wzgldna przewod / µ 1 dla Al oraz C, µ>>1 dla b odlego8h midzy przewodami w m, r promie9 przewod w m. o podstawieni warto8ci liczbowych przenikalno8ci, przyjci b-r b, odniesieni do 1 km otrzymjemy L' 10 4 b ln r, H / km W przypadk linii 3-fazowej pozostae przewody zast/pih mo7na fikcyjnym jednym przewodem oddalonym o b 8r. Odlego8H 8rednia jest równa 8redniej geometrycznej b sr b c 1 1 W przypadk linii 3-fazowej o n torach równolegych odlego8h 8rednia wynosi b sr b1b...bnc1cc a a...a 3 n n A 1 B 1 C 1 A B C.... b 1 A n B n C n c 1 a c n ys... Odlego8ci fazy A 1 od przewodów pozostaych n torowej linii 3-fazowej Je7eli przewody nie tworz/ trójk/ta równobocznego, to indkcyjno8ci zastpcze poszczególnych przewodów fazowych nie s/ sobie równe. Konieczne staje si zatem przeplatanie przewodów w cel likwidacji asymetrii indkcyjno8ci w poszczególnych fazach linii. Ka7dy z przewodów biegnie przez 1/3 dgo8ci linii na ka7dym z 3 mo7liwych poo7e9. A A B C B C l/3 l/3 l/3 ys..3. rzeplatanie przewodów linii napowietrznej.

3 3 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: W rezltacie indkcyjno8h jest równa smie 3 czonów o warto8ci 1/3 indkcyjno8ci. rednia odlego8h zastpcza jest taka sama i wynosi b sr 3 b AB b BC b CA W przypadk przewodów wi/zkowych wyznaczany jest 8redni geometryczny odstp midzy przewodami tej samej fazy a sr m a a... a 1 n m liczba przewodów w wi/zce, a 1, a,..., a n odlego8ci midzy kolejnymi przewodami w wi/zce. a r z a r ys..4. rzewód wi/zkowy z 4 przewodami w wi/zce astpnie wyliczany jest promie9 zastpczy r z ra sr m m1 r promie9 jednego przewod w wi/zce, a 8rednia odlego8h przewodów w wi/zce, m liczba przewodów w wi/zce. ozwala to korzystah ze znanego j7 wzor na indkcyjno8h jednostkow/ linii. Wyliczenie reaktancji jednostkowej jest j7 bardzo proste L f 314 rad/s f50 Hz b 8rednia odlego8h przewodów od siebie, mm r 8redni promie9 przewod, mm eaktancja jednostkowa linii napowietrznej wynosi w przybli7eni 0.4/km, a dla linii kablowych 0.1 /km. Kondktancja jednostkowa linii

4 4 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: ' l ', µ / km G ph l, MW/km straty lot zale7ne od ci8nienia, temperatry, itp. sceptancja jednostkowa linii B C, µ/km 6 10 C', µ F / km b 18ln r - pojemno8h jednostkowa linii napowietrznej W przypadk kabli C powinno pochodzih z katalog. Dla kabli mamy równie7 G B tg tg oznacza stratno8h izolacji kabla. W Tab..1. podano przykadowe warto8ci parametrów jednostkowych przydatnych do analizy sieci dystrybcyjnych. Tab..1 arametry jednostkowe linii napowietrznych i kablowych na napicie znamionowe 0 kv linia, [mm ] ,/km 0,86 0,61 0,44 0,3 0,334,/km 0,4 0,41 0,36 0,4 0,348 B, µ/km,6,8 3 3, 3 kabel [mm ] ,/km 0,86 0,61 0,44 0,3 0,55 0,06 0,168 0,18 0,1,/km 0,11 0,1 0,104 0,1 0,096 0,09 0,091 0,087 0,079 B, µ/km Model transformatora -zwojeniowego Dane transformatorów na przykadzie transformatorów prodkowanych przez EMIT - Zakady Wytwórcze Maszyn Elektrycznych i Transformatorów.A. w Tychlinie

5 5 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: Transformatory z reglacj' pod obci'eniem dane znamionowe Moc G D eglacja Grp. po. k Fe c TOb 10000/10 TOb 10000/115 TOb 16000/115 TOb 5000/115 TOb 5000/115 TOTb 5000/115 TOb 31500/ /5/ lb 16.5 lb lb 16.5 lb lb 16.5 lb 16.5/ lb 16.5 lb ±10% ; ±6st. reg. ±10%; ±9st. reg. ±10%; ±8st. reg. ±10%; ±8st. reg. lb ±16%; ±1st. reg. ±10%; ±8st. reg. lb ±16%; ±1st. reg. ±10%; ±8st. reg. ±10%; ±8st. reg.. lb ±16%; ±1st. reg. Typ MVA kv kv % - % kw kw Yy Yd Yd Yd Yd Yd11 /d11 6/11/ / 143 Yd dzenie transformatorów trójkolmnowe wykonane s/ z blachy transformatorowej zimnowalcowanej pokrytej izolacj nieorganiczn/. kosowane blachy rdzenia s/ zaplatane w sposób zapewniaj/cy obni7enie strat jaowych i poziom haas. zwojenia transformatorów wykonane s/ z miedzi elektrolitycznej w izolacji papierowej. rze/cznik zaczepów do reglacji podobci/7eniowej po stronie G wbdowany jest do transformatora posiada napd silnikowy o napici 3x380/0 V, 50 Hz, napicie sterowania 0V, 50 Hz. apd mo7e byh sterowany elektrycznie zdalnie lb lokalnie jak te7 mo7e byh napdzany rcznie za pomoc/ korby. apd jest wyposa7ony we wskafnik poo7enia zaczepów prze/cznika. Transformatory s/ wyposa7one w nastpj/c/ aparatr kontrolno pomiarow/ przekafnik Bchholza ze stykami do sygnalizacji i wy/czania transformatora przekafnik ci8nieniowy do podobci/7eniowego prze/cznika dwa magnetyczne wskafniki poziom olej w konserwatorze (dla transformatora i prze/cznika ze stykami sygnalizacyjnymi dziaaj/cymi przy obni7onym poziomie olej poni7ej dopszczalnego dwa odwil7acze powietrza termometr tarczowy kontaktowy do pomiar temperatry olej ze wskafnikiem maksymalnej temperatry oraz stykami do sygnalizacji i wy/czania transformatora termometr oporowy ze wskafnikiem do zainstalowania w rozdzielni zawór bezpiecze9stwa ze stykami wyzwalaj/cymi obwody sterowania aparatry zabezpieczaj/cej s/ doprowadzone do skrzyni zaciskowej mieszczonej na transformatorze Transformatory speniaj/ normy: -83/E Transformatory. Wymagania ogólne. -86/E Transformatory olejowe o mocy znamionowej 5 kva i wikszej. IEC bl. nr Transformatory mocy. (1976r.

6 6 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: Transformatory z reglacj' beznapiciow' dane znamionowe Typ Moc G D eglacja Grp. po. k Fe c MVA kv kv % - % kw kw TOb 5000/ ±x.5% Dyn TOb 6300/ ±x.5% Yyn TOb 10000/ ±3x.5% Yyn TOb 16000/ ±x.5% Yyn TOTb 16000/15 16/1/ /6.3 ±x.5% Yd11/d11 16/1/ /80/56 TOb 5000/ ±x.5% Yd TOb 3000/ ±x.5% Yd TOb 34500/ Dyn TOb 40000/ ±x.5% Yd a rys..5 pokazano schemat ideowy i zastpczy transformatora -zwojeniowego. p H p Z+j k Y k0 G/+jB/ k L Y p0 G/+jB/ ys..5. chemat zastpczy transformatora -zwojeniowego arametry znamionowe transformatora -zwojeniowego obejmj' nastpj'ce warto+ci moc znamionowa, MVA kva - transformatory /nn MVA - transformatory 110 kv/ 50, 400, 630 MVA - transformatory 400 kv/0 kv i 400 kv/110 kv t H / L przekadnia znamionowa napih równa przekadni zwojowej H napicie znamionowe górne, kv L napicie znamionowe dolne, kv k napicie zwarcia, % w odniesieni do naopicia znamionowego, 4.5-6% - transformatory /nn 11-1% - transformatory 110 kv/ ok.15% - transformatory 400 kv/0 kv i 400 kv/110 kv c straty w miedzi, MW lb % w odniesieni do mocy znamionowej Fe straty w rdzeni, MW lb % w odniesieni do mocy znamionowej I o pr/d bieg jaowego, % w odniesieni do pr/d znamionowego 1.6-3% - transformatory maej mocy % - transformatory d7ej mocy

7 7 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: arametry zastpcze transformatora -zwojeniowego 100, c 3I 3I , % 3 I 100, k G Fe, Io B 100, Wybór napicia ( H lb L wynika z wybor poziom napicia kad przesyowego, na który przeliczone s/ parametry zastpcze wszystkich elementów tworz/cych ten kad. ys..6. omiar stan jaowego transformatora ys..7. omiar stan zwarcia transformatora rzykad ozdzielnia 110 kv - transformator z reglowan' atomatycznie przekadni' Dane transformatora -zwojeniowego spisane z tabliczki znamionowej s/ nastpj/ce 40 MVA

8 8 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: H 115 kv +/- 16% 5 zaczepów, czyli 1 stopni reglacyjnych L 11 kv k 11% c 05 kw Fe 33 kw I 0 0.5% ObliczyH parametry zastpcze w odniesieni do napicia dolnego L 11 kv c k Fe 33 G 7.7µ 11 I B o µ rzykad Transformator blokowy /wyprowadzaj/cy moc z maego generatora synchronicznego /ma nastpj/ce dane znamionowe 10 MVA H 10,5 kv +/- 10% 13 zaczepów, czyli 6 stopni reglacyjnych L 6,5 kv k 7.5% c 75 kw Fe 9.5 kw I 0 0.8% ObliczyH parametry zastpcze w odniesieni do napicia dolnego L 6.5 kv c k Fe 9.5 G 4.85µ 6.5 I B o µ rzykad Dane s/ dwa transformatory pracj/ce równolegle n 5 MVA t n 40/15.75 kv c 0,5 MW k 15 % Fe 0, MW I o 0,5 % ObliczyH ich parametry zastpcze w odniesieni do górnego napicia znamionowego c c % 100% 0,06% c 0,5 40 0, 450 T

9 9 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: T k c% 15 GT µ 0, , Fe 0,4,7 40 I o 0, , BT µ.1.3. Model transformatora 3-zwojeniowego W przypadk /czenia trzech sieci o ró7nych napiciach, np. w elektrowni lb gównym pnkcie zasilaj/cym (GZ, stosje si transformatory 3-zwojeniowe, rys..8. G H G G +j G D +j D D +j T G+jB D L ys..8. chemat zastpczy transformatora 3-zwojeniowego arametry znamionowe transformatora 3-zwojeniowego Zwykle podawane s/ moce znamionowe poszczególnych zwoje9 G,, D Za moc znamionow/ transformatora 3-zwojeniowego przyjmje si najwiksz/ z mocy znamionowych zwoje9 G,, D odawane s/ równie7 moce przepstowe dla par zwoje9, G, D Moc przepstowa jest równa mocy mniejszej z dw mocy znamionowych zwoje9. ale7y t dodah, 7e moc znamionowa transformatora 3-zwojeniowego mo7e byh inaczej okre8lona przez prodcenta, np. jako najwiksza z mocy przepstowych max(, G, D W przypadk w/tpliwo8ci, jak/ warto8h nale7y przyj/h za moc znamionow/ transformatora 3- zwojeniowego, nale7y przyj/h t warto8h mocy, do której prodcent odniós napicia zwarcia podane na tabliczce znamionowej transformatora. a tabliczce znamionowej transformatora prodcent podaje tak7e napicia znamionowe H G napicie znamionowe górne, kv L D napicie znamionowe dolne, kv T napicie znamionowe 8rodkowe, kv apicia zwarcia s/ pomierzone przy pr/dzie znamionowym wynikaj/cym z mocy przepstowej danej pary zwoje9. Je7eli moc przepstowa danej pary zwoje9 jest inna ni7 moc znamionowa transformatora, to oznacza to, 7e prodcent pomno7y liczb z pomiar przez czynnik proporcjonalny do mocy znamionowej transformatora. a tabliczce znamionowej podane s/ napicia zwarcia odniesione do mocy znamionowej i napicia znamionowego transformatora 3-zwojeniowego

10 10 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: kg napicie zwarcia dla pary G-, % k napicie zwarcia dla pary G-D, % kd napicie zwarcia dla pary -D, % Obok napih zwarcia podane s/ straty w miedzi cg, c, cd oraz straty w rdzeni i pr/d jaowy Fe straty w rdzeni, MW lb % w odniesieni do mocy znamionowej I o pr/d bieg jaowego, % w odniesieni do pr/d znamionowego arametry zastpcze transformatora 3-zwojeniowego G cg G,, c,, D cd D,, G, %, % D, % o rozwi/zani równa9 G G + G + D D + D otrzymjemy wzory atwe do zapamitania, gdy7 smj/ si rezystancje par zwi/zanych z danym zwojeniem, a odejmje si rezystancja pary nie zwi/zanej z danym zwojeniem. G D 0.5( 0.5( 0.5( G G D D D G waga! Wzory na rezystancje zwojenia górnego, dolnego i 8redniego prawdziwe s/ tylko wtedy, kiedy wszystkie warto8ci rezystancji zostay odniesione do tej samej mocy znamionowej i tego samego napicia znamionowego. odobnie wyliczane s/ zastpcze reaktancje G G, 100 G... Kondktancja jest wyliczana w oparci o straty w 7elazie G Fe, a ssceptancja w oparci o pr/d jaowy Io B 100, kg G rzykad Transformator 3-zwojeniowy zainstalowany w GZ, z którego zasilani s/ odbiorcy przemysowi liniami o napici 10 kv oraz odbiorcy komnalni liniami o napici 0 kv ma nastpj/ce parametry znamionowe G 16 MVA 10 MVA D 10 MVA G 110 kv +/- 16% 5 zaczepów, czyli 1 stopni reglacyjnych, pomiar napicia z poziom kv kv D 11 kv kg 11.51% k 18.67% kd 6.3%

11 11 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: cg kw c kw cd kw Fe 19.9 kw I 0 0.5% ObliczyH jego parametry zastpcze poszczególnych par zwoje9 w odniesieni do napicia znamionowego po stronie ni7szego napicia Mocy znamionowa jest równa najwy7szej mocy zwoje9 16 MVA ara zwoje9 G- G G cg kg ara zwoje9 G-D c D k D ara zwoje9 -D D D cd D kd D waga! oniewa7 rezystancje i reaktancje zostay odniesione do ró7nych napih znaminowych nie mo7na wykorzystah wyliczonych warto8ci do obliczania rezystancji i reaktancji dla zwojenia górnego, dolnego i 8redniego. arametry poprzeczne w niektórych analizach przedstawia si jako skpiony odbiór mocy czynnej i biernej po stronie zwojenia górnego G Fe MW Q Io Mvar rzykad ObliczyH parametry zastpcze transformatora 3-zwojeniowego z poprzedniego przykad dla poszczególnych zwoje9 w odniesieni do napicia górnego G i mocy znamionowej G. W tym cel nale7y podstawih odpowiednie warto8ci do podanych ni7ej wzorów ezystancje pod7ne par zwoje9,, cg G 100, % G G 100,, c 100, % 100,, cd D 100, % D D 100 ezystancje pod7ne poszczególnych zwoje9 G 0.5( G + D

12 1 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: D 0.5( 0.5( G + + D D G eaktancje pod7ne par zwoje9 G D kg k kd G D eaktancje pod7ne poszczególnych zwoje9 G D 0.5( 0.5( 0.5( arametry poprzeczne Fe G, Io B 100 G G + +, + D D D G G G, 100, 100 D D, 100 Dodatek rzeliczanie napi< zwarcia i strat w miedzi z pomiarów na moc znamionow' transformatora Za moc znamionow/ transformatora 3-zwojeniowego wa7a si warto8h mocy równ/ najwikszej mocy spo8ród 3 mocy zwoje9 sp( G,, D apicia zwarcia i straty w miedzi mierzone s/ przy pr/dzie I p wynikaj/cym z mocy przepstowej danej pary zwoje9 I p p 3 napicie znamionowe po stronie pomiar, p moc przepstowa. Moc przepstowa jest definiowana jako równa mniejszej mocy z dwóch mocy znamionowych zwoje9 w parze pg inf( G, p inf( G, D pd inf(, D Wyznaczanie impedancji pary zwoje w oparci o pomiar napicia zwarcia Ze wzgld na obci/7alno8h pr/dow/ zwoje9 pomiar napicia zwarcia dokonje si przy przepywie pr/d o warto8ci wynikaj/cej z mocy przepstowej pary zwoje9 oraz z napicia znamionowego po stronie pomiar.

13 13 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: Z pomiar otrzymje si kp - pomierzone napicie zwarcia przy pr/dzie I p omierzon/ warto8h napicia zwarcia odnosi si nastpnie do mocy znamionwej transformatora w nastpj/cy sposób p p p p kp 3ZIp 3Z Z 3ZI k 3 3I k kp - napicie zwarcia odniesione do mocy znamionowej transformatora prawdzenie p Z k kp kp p p Wniosek Aby zyska napicie zwarcia odniesione do mocy znamionowej transformatora 3-zwojeniowego naley pomierzon warto napicia zwarcia pomnoy przez wspó"czynnik \ p Wyznaczanie rezystancji pary zwoje w oparci o pomiar strat w miedzi zwarcia Cp - pomierzone straty przy pr/dzie I p omierzone straty mo7na odnie8h do mocy znamionowej posgj/c si nastpj/cym przeliczeniem Cp 3 W rezltacie I p 3 p 3 3I p 3 I p C C Cp - straty w miedzi odniesione do mocy znamionowej transformatora p prawdzenie C Cp p Wniosek Aby zyska straty w miedzi odniesione do mocy znamionowej transformatora 3-zwojeniowego naley pomierzon strat pomnoy przez wspó"czynnik równy kwadratowi stosnk mocy znamionowej do mocy przepstowej \ p ale7y t zwrócih wag na fakt, czy straty w miedzi podane na tabliczce transformatora s/ odniesione do mocy przepstowej, czy znamionowej. rzypadek strat w miedzi odniesionych do mocy przepstowej Cp p p Cp p p rzypadek strat w miedzi odniesionych do mocy znamionowej C Bdem jest stosowanie nastpj/cego wzor p

14 14 EE wykad chematy zastpcze linii i transformatorów. Wykady dostpne na stronie: gdy7 C p C Cp p p p Cp p p 1 p raca indywidalna 1 - Ai WykonaH w Wordzie, zapamitah w plik nazimiai1.doc i przesah do 15 listopada br na adres marsobsee@see.ie.pwr.wroc.pl azwisko... Imi... Albm... a liczba liter imienia + liczba liter nazwiska + sma cyfr nmer albm a... ObliczyH mod napicia i k/t oraz moc czynn/ i biern/ na pocz/tk kad przesyowego pokazanego na rys. 1. ObliczyH procentowe spadki napih w linii i transformatorach oraz procentowe odchylenia napih w pnktach przy/czenia odbiorów. WykonaH wykres wektorowy napih i pr/dów, z zaznaczeniem k/tów prostych midzy odpowiednimi wektorami pr/dów i napih. G Linia -torowa 400kV C B (00-aMW tg0.1 poj. A (100+aMW cos0.6 ind. ys.1. chemat sieci do obliczania rozpywów mocy. DAE Linia -torowa 400 kv: (0.00*a /km, 0.4 /km, B (0.1*a µ/km l (00+a km Dwa transformatory pracj'ce równolegle: (00+a MVA, t 40 kv/15.75 kv c (0.01*aMW, k 15 % Fe (0.01*a MW, I % apicie na koc kad przesyowego 1 (30+a kv