Wykad 9 - Zwarcie 1-fazowe w sieci redniego napicia. Ograniczanie mocy zwarciowej.

Transkrypt

1 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. 9. warcie jednofaowe iemi w sieciach redniego napicia Prepisy krajowe prewiduj% nastpuj%ce sposoby po%cenia iemi% punktu neutralnego sieci elektroenergetycnych: sie' uiemionym punktem neutralnym, sie' iolowanym punktem neutralnym, sie' kompensowana (punkt neutralny uiemiony pre reaktancj indukcyjn%). a rys. 9.a pokaano ogólny schemat astpcy sieci elektroenergetycnej parametrami podu-nymi i poprecnymi uiemionym punktem neutralnym pre impedancj. a rys 9.b pokaano schematy astpce dla poscególnych skadowych sysmetrycnych uwgldnieniem impedancji podu-nej i poprecnej. a) A x A x x Ay y y y A b) x x x y y y Rys. 9.. Schemat astpcy warcia -faowego w ukadie,, uwgldnieniem parametrów poprecnych mpedancja dla skadowej symetrycnej godnej mpedancja wypadkowa dla skadowej godnej mo-e by' wylicona w taki sposób, aby stanowia seregowe po%cenie astpc% sem wynikaj%c% twierdenia Thevenina. Poniewa- impedancja poprecna y jest wielokrotnie wiksa od impedancji x, atem w prypadku skadowej godnej mamy x y x x x + y x / y + SM astpca ast y + x y x / y + Je-eli pryj%', -e sem le-y w osi licb recywistych, to mpedancja dla skadowej symetrycnej preciwnej Podobnie dla skadowej preciwnej mamy x y x x x + + y x / y + mpedancja dla skadowej symetrycnej erowej Pomijaj%c impedancj podu-n% jako nacnie mniejs% od impedancji poprecnej otrymujemy

2 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. ( x x + + ) + y y y + y Skadowe symetrycne prdu W konsekwencji skadowe symetrycne pr%dów wyra-aj% si nastpuj%cymi worem x + x + + mpedancje podu-ne x, x s% pomijalnie mae w porównaniu impedancj% poprecn% y, cyli mo-na pryj%' be uscerbku dla dokadnoci oblice> x, x i w reultacie mamy + Jak pokaano wy-ej, w prypadku sieci iolowanej y. mpedancja poprecna dla skadowej erowej podawana jest wykle jako konduktancja i susceptancja, cyli y G + j gdie G - konduktancja astpca dla skadowej erowej, - pojemno' astpca dla skadowej erowej widiana miejsca warcia. Ponadto konduktancja dla skadowej erowej wynika upywnoci prewodów i jest pomijalnie maa, cyli G y G + j j 9.. warcie doiemne w sieci iolowanej W prypadku sieci iolowanej impedancja punktu neutralnego jest niesko>cenie wielka. Po podieleniu licnika i mianownika pre otrymujemy gdie 3 (3) y y y 3+ y / 3 y G + j j W reultacie wór na skadowe symetrycne pr%du w sieci iolowanej pryjmie posta' j + + Prd iemnowarciowy Pr%d iemnowarciowy jest równy pr%dowi w faie A, cyli A apicia w casie trwania warcia doiemnego Skadowe symetrycne napicia wynos% - x - x - y - y

3 3 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. cyli + co daje nastpuj%ce napicia faowe A + a + a + a + a + 3 gdie a jest operatorem obrotu równym a + j. Pojemnociowy prd iemnowarciowy ajwiksy pr%d daje warcie beporednie, cyli. Pr%d warciowy doiemny ma wówcas charakter pojemnociowy i wynosi Je-eli pominite ostan% pr%dy obci%-eniowe, to twierdenia Thevenina wynika, -e sem jest równa napiciu namionowemu midyfaowemu w miejscu warcia podielonemu pre 3, cyli k 3 co onaca, -e warto' skutecna pr%du iemnowarciowego wynosi 3 k Wykres wektorowy prdów i napi( a rys. 9. podano wykresy napi' i pr%dów dla stanu popredaj%cego warcie ora dla stanu warcia doiemnego. apicia faowe wynos% wtedy a) b) A A A - A A Rys. 9.. Wykres wektorowy napi' i pr%dów; a) dla stanu popredaj%cego warcie; b) dla stanu warcia doiemnego a rys. 9. pr%d iemnowarciowy jest równy pr%dowi pojemnociowemu. Potencja punktu neutralnego pokrywa si potencjaem fay doiemionej A - apicia fa i wrastaj% 3 ray.

4 4 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. apicie punktu neutralnego wgldem iemi mo-na równie- wylicy' w oparciu o schemat astpcy pokaany na rys a podstawie prawa Kirchhoffa i mamy + A x A A Poniewa- x atem - A + A apicie punktu neutralnego jest równe skadowej symetrycnej erowej - Warto' skutecna napicia punktu neutralnego gdie k 3 k - napicie midyfaowe w miejscu warcia - napicie punktu neutralnego 9.. warcie doiemne w sieci uiemionej pre cewk lub reystor Punkt neutralny sieci redniego napicia mo-e by' uiemiony pre cewk lub reystor. Wybrany sposób pracy punktu neutralnego sieci powinien apewni': prawidowo' diaania abepiece>, mniejsenie awaryjnoci sieci pre mniejsenie jej agro-enia prepiciowego ora warciowego, wiksenie nieawodnoci asilania odbiorców pre ogranicenie wy%ce> trwaych popraw warunków lokaliacji war', spenienie prepisów w akresie ochrony preciwpora-eniowej. Tabela 9.. Granicne wartoci pojemnociowego jednofaowego pr%du warcia iemi%. apicie namionowe sieci kv Pojemnociowy pr%d warcia iemi% w A Krajowe wytycne dopuscaj% nastpuj%ce sposoby po%cenia punktu neutralnego sieci rednich napi' iemi%: Sieci kablowe i kablowo-napowietrne mog pracowa iolowanym punktem neutralnym, jeeli pojemnociowy prd warcia iemi nie prekraca 5 A. W sieciach napowietrnych i napowietrno-kablowych punkt neutralny moe by iolowany, jeeli warto pojemnociowego prdu warciowego nie prekraca wartoci podanych w tabeli 9.. W sieciach, w których pojemnociowy pr%d warcia iemi% prekraca wartoci dopuscalne nale-y stosowa' jedno nastpuj%cych rowi%a>:. kompensacj pojemnociowego warcia iemi%,. uiemienie punktu neutralnego pre reystancj. W sieci uiemionej pre impedancj impedancja dla skadowej symetrycnej - jak pokaano powy-ej - erowej wynosi + y y W konsekwencji skadowe symetrycne pr%du okrelone s% nastpuj%cym worem + y + y +

5 5 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. ajwiksy pr%d warciowy odpowiada warciu metalicnemu, w którym. W takim prypadku mamy gdie y G + + j y y j + y y Pr%d iemnowarciowy w sieci uiemionej pre impedancj jest równy pr%dowi w faie A, cyli A Skadowe symetrycne napicia wynos% odpowiednio - x - x - y - y Pr%dy i napicia faowe wynikaj% prekstacenia skadowych symetrycnych do ukadu abc pr%dy napicia A + + A a + a + a + a + a + a + a + a a rys. 9.3 pokaano ropyw pr%dów w sieci uiemionym punktem neutralnym pre impedancj, tn. pre cewk lub reystor. a rys. 9.4 pokaano wykres wektorowy pr%dów i napi' w sieci punktem neutralnym uiemionym pre impedancj. iemienie punktu neutralnego pre cewk mniejsa pr%d warcia doiemnego, a uiemienie pre reystor wiksa pr%d warciowy i mienia jego charakter pojemnociowego na reystancyjno-pojemnociowy. A R +jx + + Rys. 9.3 Ropyw pr%dów iemnowarciowych w sieci uiemionym punktem neutralnym pre impedancj

6 6 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. a) b) - A - R L A Rys. 9.4 Wykres wektorowy pr%dów i napi' w casie warcia doiemnego w sieci kompensowanej - a) ora w sieci uiemionym punktem neutralnym pre reystor. Kompensacja iemnowarciowa Pojemnociowy pr%d warcia doiemnego w sieci o iolowanym punkcie neutralnym mo-na skompensowa' pr%dem indukcyjnym, który uyskuje si uiemiaj%c punkt neutralny transformatora pre dawik gas%cy (cewk Petersena) jl K. W chwili warcia doiemnego jednej fay, napicie punktu neutralnego wynosi f a atem cewka Petersena jest w%cona na napicie faowe f i pynie pre ni% pr%d L. Aby ogranicy' pr%d doiemny pojemnociowy, nale-y tak dobra' indukcyjno' cewki, aby pyn%cy pre ni% pr%d L by równy pr%dowi pojemnociowemu L f L K 3 f ale-noci tej oblicy' mo-na potrebn% indukcyjno' dawika gas%cego L K 3 W prypadku kompensacji wypadkowy pr%d iemnowarciowy wynosi - L Dokadne skompensowanie sieci spryja m.in. powstawaniu nieustalonych prepi' reonansowych pry warciach jednofaowych iemi%, dlatego prepisy alecaj% stosowanie w praktyce pewnego rostrojenia kompensacji S L L k k Rostrojenie kompensacji sieci powinno by' utrymane w granicach od -5% do +5%, wyj%tkiem krótkotrwaych stanów akóceniowych. W sieciach o du-ej asymetrii pojemnociowej fa aleca si utrymanie rostrojenia w granicach od 5% do 5%. r%denia do kompensacji powinny by' tak romiescone w sieci, aby apewniay kompensacj w normalnych i awaryjnych warunkach pracy. Prepisy alecaj% stosowanie takich ukadów sieciowych, aby pojemnociowy pr%d warcia iemi% nie prekraca wartoci A. Warunek ten jest spowodowany tym, -e w rolegych sieciach warto' skadowej cynnej pr%du iemnowarciowego mo-e by' na tyle du-a, by uniemo-liwi' gasenie uku (pomimo poprawnej kompensacji iemnowarciowej). iemienie punktu neutralnego pre reystor

7 7 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej. W prypadku uiemienia punktu neutralnego pre reystor wypadkowy pr%d iemnowarciowy wynosi + R a podstawie bada> eksperymentalnych stwierdono, -e dla skutecnego tumienia prepi' warto' pr%du R powinna by' wiksa od pr%du pojemnociowego o okoo %, cyli R. R f.3 f R 3.6 gdie onaca pojemno' sieci dla skadowej symetrycnej erowej. iemienie punktu neutralnego pre reystor powoduje, -e warto' skadowej cynnej pr%du jednofaowego warcia iemi% jest bli-ona do wartoci skadowej biernej pojemnociowej tego pr%du. Pr%d warciowy jest wówcas presunity wgldem napicia o k%t faowy okoo 45 stopni elektrycnych. trudnia to wystpowanie ponownych aponów i spryja ogranicaniu prepi'. iemienie punktu neutralnego pre tak dobrany reystor uatwia równie- spywanie do iemi adunków elektrycnych podcas warcia iemi%, a atem obni-a prepicia iemnowarciowe. Wiksa warto' reystancji uiemienia, wasca w sieciach rolegych powoduje, -e pry warciach uk prybiere form stabiln%, pry której najwikse prepicia towarys% momentowi powstania warcia i nie wystpuj% prepicia powtarane ani ich wrost e wgldu na mae wartoci napi' powrotnych Ogranicanie mocy warciowej Aparatura %ceniowa w stacjach elektroenergetycnych jest nara-ona na prepyw pr%du warciowego. Jednym parametrów namionowych %cników jest pr%d namionowy scytowy, który nie mo-e by' prekrocony. atem udarowy pr%d warciowy i p nie mo-e prekrocy' pr%du namionowego scytowego. nnym parametrem namionowym %cników jest namionowy pr%d n-sekundowy th. Obci%-enie %cnika pr%dem warciowym cieplnym th musi spenia' kryterium : thn th Tk n gdie T k jest casem trwania warcia. Podobnie pr%d warciowy wy%ceniowy symetrycny b powinien by' mniejsy od namionowego pr%du wy%calnego wy%cnika i ro%cnika. Ogranicanie mocy warciowej jest to-same ogranicaniem pr%dów warciowych. yskujemy to stosuj%c 3 najwa-niejse sposoby: Ogranicanie mocy warciowej popre odpowiednie sekcjonowanie sieci. Ogranicanie mocy warciowej popre wprowadanie dodatkowych impedancji do obwodu warciowego. Ogranicanie mocy warciowej w sieci redniego i niskiego napicia popre sybkie od%canie obwodu wartego Ogranicanie mocy warciowej popre odpowiednie sekcjonowanie sieci W stacjach stosuje si sekcjonowanie pojedyncego systemu syn biorcych, podwójny, a nawet potrójny system syn biorcych. Prowadi to do mniejsenia licby po%ce> równolegych pomidy miejscem warcia i ródami pr%du warciowego, wiksenia impedancji obwodu warciowego i tym samym do mniejsenia pr%du warciowego poc%tkowego i mocy warciowej. Generatory, transformatory i linie asilaj%ce pod%ca si do oddielnych sekcji lub systemów syn biorcych i w ten sposób rocina si ich po%cenia równolege. Jednak sekcjonowanie sieci mniejsa elastycno' i nieawodno' presyu energii elektrycnej. Ogranicanie mocy warciowej popre wprowadanie dodatkowych impedancji do obwodu warciowego.

8 8 Wykad 9 - warcie -faowe w sieci redniego napicia. Ogranicanie mocy warciowej.. Wspócenie w Polsce stosuje si transformatory kv/rednie napicie o napiciu warcia podwy-sonym do 8 % (produkcji A-lta), co ogranica pr%d warciowy po wtórnej stronie transformatora. aleca si stosowanie takich transformatorów amiast stosowania dawików warciowych. Transformatory o normalnej konstrukcji maj% napicie warcia %.. Odpowiednie wybranie napi' warcia dla poscególnych par uwoje> transformatora 3-uwojeniowego. W transformatore 3-uwojeniowym najmniejs% reaktancj% roprosenia ma uwojenie uo-one pomidy dwoma poostaymi. Je-eli to uwojenie bdie po%cone sieci% asilaj%c% o najmniejsym ródle, to wtedy ródo silne po%cone poostaymi uwojeniami ma mniejsy wspócynnik udiau w pr%die warciowym. 3. Moc warciowa na synach redniego napicia (6,3 kv) mo-e by' ogranicona pre wiksenie impedancji na skutek podiau wtórnego uwojenia redniego napicia transformatora na dwa uwojenia, ka-de o poowie mocy namionowej uwojenia pierwotnego. Dla polskich transformatorów napicia warcia dla kolejnych par uwoje> wynos% 8/8/34 %. 4. Pr%d warciowy jest ogranicany pre dawiki warciowe. Dawiki liniowe na napicie 6 3 kv maj% napicie warcia najcciej 4 %. Dawiki instalowane midy sekcjami syn biorcych w stacjach maj% napicie warcia 6 %. Reaktancja dawika, wyra-ona w, jest okrelona worem gdie D, D '' '' Sk S k X, D - napicie namionowe dawika, '' Sk - moc warciowa na synach pred dawikiem (od strony asilania), '' Sk - moc warciowa a dawikiem, tj. ogranicona tak, -e '' S k < Ogranicanie mocy warciowej w sieci redniego i niskiego napicia popre sybkie odcanie obwodu wartego Sybkie od%canie obwodu warciowego do asilania umo-liwiaj% bepiecniki i ogranicniki pr%du warciowego. epiecniki prerywaj% pr%d warciowy pred wyst%pieniem pr%du udarowego. Ogranicniki s% w istocie bepiecnikami, w których prerwanie obwodu warciowego nastpuje pre adunek wybuchowy sterowany elektronicnie na '' S k