Wykład 10. Obliczenia zwarciowe

Transkrypt

1 Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład Obliczenia zwarciowe dr inż. bigniew dun tel ud. S. po. 68

2 . Przyczyny eletryczne Przyczyny powstawania zwarć przepięcia atmosferyczne przepięcia łączeniowe pomyłi łączeniowe długotrwałe przeciążenia urządzeń. Przyczyny nieeletryczne zanieczyszczenie izolatorów zawilgocenie izolaci starzenie izolaci zbliżenie przewodów uszodzenia mechaniczne wady fabryczne zarzucanie przewodów działanie zwierząt ptaów ludzi(złomiarze) nieostrożne i niefachowe obchodzenie się z urządzeniami Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7

3 Suti zwarć. Nagrzewanie przewodów i urządzeń. Siły dynamiczne 3. Napięcia roowe i dotyowe 4. Przepięcia ustalone i nieustalone 5. Niszczenie słupów żelbetonowych (w sieciach SN) 6. Powstawanie załóceń eletromagnetycznych 7. niszczenie wyłącznia 8. trata stabilności generatora i systemu Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-3/7

4 . Typy zwarć Rodzae zwarć poedyncze i wielomiescowe ednoczesne i nieednoczesne symetryczne i niesymetryczne zewnętrzne i wewnętrzne trwałe i przemiaące bezimpedancyne i pośrednie doziemne i bez udziału ziemi małoprądowe i wieloprądowe. Rodzae zwarć trófazowe ednofazowe dwufazowe dwufazowe z udziałem ziemi Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-4/7

5 zęstość występowania zwarć. Statystya ogólna Rodza zwarcia udział % Jednofazowe 65 dwufazowe z ziemią dwufazowe trófazowe 5. Liczba zwarć w sieciach V i 4V w KS Rodza zwarcia 994r. 995r. 996r. 997r. 998r. Razem dział % Jednofazowe Dwufazowe z ziemią Dwufazowe Trófazowe ez oreślenia faz Razem Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-5/7

6 ele obliczeń zwarciowych. Dobór wyłączniów. aproetowanie i nastawienie zabezpieczeń 3. Wybór przerou przewodów i abli 4. Dobór przyrządów i urządzeń eletrycznych 5. aproetowanie szyn w stacach i rozdzielniach 6. aproetowanie uładów sieciowych 7. Wybór dławiów zwarciowych 8. aproetowanie uziemień ochronnych 9. Sprawdzenie stabilności generatorów i systemu. Oreślenie odziaływań na teleomuniacę Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-6/7

7 Stan nieustalony w obwodzie RL Prosty uład eletroenergetyczny G T L Schemat zastępczy G T L R e(t) i(t) Przebieg prądu e( t) sin( ω t + δ ) i( t) sin di L dt ( ωt + δ ϕ) sin( δ ϕ) i( t) i. + Ri sin( ω t + δ ) + i D. e R t L R + G t) + T + L R + R + ( ϕ arctg( / R) G d ( t ) ' d s Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-7/7

8 Przebieg prądu zwarciowego Parametry charaterystyczne prądu zwarciowego wg. N 699 początowy prąd zwarcia ustalony prąd zwarcia i p prąd udarowy i D. sładowa aperiodyczna prądu zwarcia prąd wyłączeniowy th prąd cieplny (t seundowy) S moc zwarciowa obliczeniowa th t z i ( t) dt Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-8/7 t z

9 ałożenia upraszczaące obliczenia zwarciowych. Napięcia znamionowe 5 nsieci. Przeładnie transformatorów ϑ nsieci_ / nsieci_ 3. Pomia się rezystance eśli R/ 3 4. Pomia się prądy magnesuące i prądy ładowania linii 5. Pomia się prądy obciążeniowe 6. ałada się symetrię uładu trófazowego 7. Podczas zwarcia nie zachodzą zmiany onfiguraci sieci Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-9/7

10 Wyznaczanie wielości zwarciowych zgodnie normą PN-N 699- początowy prąd zwarcia '' c n 3 i p prąd udarowy i p χ '' χ + 98 e 3R / prąd wyłączeniowy th prąd cieplny (t seundowy) gdzie: gdzie: '' Gi c 3 n '' Gi '' M '' '' Gi '' ( µ i ) Gi ( q c µ c i stosune spadu napięcia na reatanci generatora/silnia do n ao odległość generatora/silnia od miesca zwarcia udział w prądzie zwarcie od i-tego generatora udział w prądzie zwarcie od -tego silnia µ q współczynnii zmnieszaące udział od generatora/silnia zależne od czasu trwania zwarcia (otwarcia styów wyłącznia) 3 n th m + n m współczynnii odpowiadaący za wzrost efetu cieplnego spowodowany prądem udarowym n współczynnii odpowiadaący za zmnieszenie efetu cieplnego spowodowany zmianą wartości sładowe oresowe współczynnii mn są funcami czasu dla aiego obliczamy prąd cieplny '' M 3 n ) '' M Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7

11 Koreta reatanci elementów zgodnie normą PN-N 699- Współczynni orecyny reatanci transformatora: K T cmax x T Współczynni orecyny generatora: K G n rg c + x max '' d sinϕ rg Reatanca silnia asynchronicznego: gdzie: LR rm rotność prądu rozruchowego silnia rm napięcie znamionowe silnia S rm znamionowa moc pozorna silnia M LR rm S rm rm Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7

12 Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7????? n n 3 3 Równanie metody potencałów węzłowych G T ϑ T L L L3 Schemat zastępczy L L L 3 Prosty uład przesyłowy

13 Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-3/7 z z n 3 + +??? n 3 Równanie metody potencałów węzłowych L L3 L Schemat zastępczy po zastosowaniu tw. Thevenina astosowanie twierdzenia Thevenina

14 Prosty uład przesyłowy L L L 3 Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-4/7

15 Przyład obliczeń z z 6 Rachune macierzowy Przeształcenie tróąt-gwiazda Reatanca wypadowa z ( + )//( + ) 6 + ( + ) //( 5 + 5) ( ) + ( + + ) //( ) 7 5 ( ) // ( + + ) 5// ( ) 4 38 ( ) // Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-5/7

16 warcie w sieci przesyłowe Sieć przesyłowa S i L N G Schemat zastępczy Schemat zastępczy po zastosowaniu tw.thevenina N z N Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-6/7

17 Obliczanie prądów zwarcia na podstawie macierzy zwarciowe Prąd w gałezi i- podczas zwarcia w węźle -tym Prądy i napięcia w sieci rzeczywiste z rzecz. i i i i ci gał.( i ) gał.( i ) gał.( i ) + L + + Ln i i Napięcie w dowolnym węźle i N i N Prąd w miescu zwarcia (trófazowy) n i 3 N N i i rzecz. i N N NN i i 3 n Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-7/7

18 warcia niesymetryczne Prądy i napięcia w miescu zwarcia w sładowych fazowych i symetrycznych a b c a b c a b c Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-8/7

19 warcia ednofazowe b + a +a c + a +a po odęciu a + 3 a 3 a a (a -a) +( a -a +a ( a +a +a ( a +a ) ) ) + a +a stąd a + + czyli Połączenie dla zwarcia ednofazowego stąd ( ) Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-9/7

20 Reatance dla sładowe zerowe i przeciwne elementów sieci przesyłowe Linie przesyłowe 33 4 Ω / 9 Transformatory D (gwiazda uziemiona) 6 5 % / 8 sładowa zerowa zamya się w transformatorze Transformatory D (gwiazda nieuziemiona) utotransformatory (gwiazda uziemiona) Przymue się że reatance dla sładowe przeciwne elementów sieci przesyłowe są taie same a dla sładowe zgodne Transformaca sładowych zgodne i przeciwne przez transformatory $ $ ϑ! $ # $ # ϑ! ϑ! # # ϑ! Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7

21 Obliczanie zwarć niesymetrycznych () i (i-) i () i (i-) i () i (i-) oi Prądy i napięcia dla różnego rodzau zwarć L L L 3 f-n + () () () () + () 3 ( () + n () + () ) L L L 3 f - () () () () () () () () () 3 n () () L L L 3 f-n ( )/( + ) a b c a a a a () () () a b c a a a a () () () a + 3 a 3 Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7

22 Prądy w gałęzi i- przy zwarciu niesymetrycznym w węźle W sładowych symetrycznych () i () i () i () i () gał. () i () gał. () i () gał. ( i ) () ( i ) () () ( i ) () () () c c () i- c () () i - () () () i - W sładowych fazowych ( a) i ( b) i ( c) i a a a a () i ( ) i ( ) i Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9 - /7

23 Porównanie wartości prądów zwarcia trófazowego i ednofazowego Wartość prądu zwarcia w fazie podczas zwarcia trófazowego Wniosi a z Wartość prądu zwarcia podczas zwarcia ednofazowego w sładowych symetrycznych a ( ) Wartość prądu zwarcia w fazie podczas zwarcia ednofazowego ( ). Jeśli to prąd zwarcia ednofazowego est równy prądowi zwarcia trófazowego. Jeśli < to prąd zwarcia ednofazowego est więszy od prądu zwarcia trófazowego 3. Jeśli > to prąd zwarcia ednofazowego est mnieszy od prądu zwarcia trófazowego 4. Wartość zależy od liczby uziemień puntów zerowych transformatorów 5. m więsza liczba transformatorów pracuących z uziemionymi puntami zerowymi tym wartość est mniesza i odwrotnie Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-3/7

24 Wartości napięć podczas zwarcia ednofazowego Sładowe symetryczne prądu podczas zwarcia ednofazowego & Wartości napięć w sładowych symetrycznych + & & & & & # Napięcie fazy (zdrowe) b + a +a & + a a a & # Przyrost napięcie fazy b a b a +& ' a + a + a & ' ' #' ' #' & ' a ' a' ' #' Sieć sutecznie uziemiona < / <3 ' & ' ' ' #' ( ' #' (# gdzie β / + β< β β3 β> b 7 ab β Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-4/7

25 Pomiar reatanci transformatora dla sładowe zerowe Próba zwarcia do wyznaczenia reatanci zerowe a a 3 b b c c Schemat zastępczy transformatora dla sładowe zerowe D µ Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-5/7

26 Reatance transformatora dla sładowe zerowe Przepływ prądu zerowego w transformatorze D Rozład pola magnetycznego od prądu zerowego a a b b c c 3 Ѱ a Ѱ b Ѱ c Schemat zastępczy transformatora dla sładowe zerowe D T 8 T µ << µ Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-6/7

27 Reatance dla sładowe zerowe i przeciwne elementów sieci przesyłowe Linie przesyłowe ' 33 4 Ω/m / 9 Transformatory D (gwiazda uziemiona) 6 5 % / 8 sładowa zerowa zamya się w transformatorze Transformatory D (gwiazda nieuziemiona) utotransformatory (gwiazda uziemiona) Przymue się że reatance dla sładowe przeciwne elementów sieci przesyłowe są taie same a dla sładowe zgodne Transformaca sładowych zgodne i przeciwne przez transformatory $ $ ϑ! $ # $ # ϑ! ϑ! # # ϑ! Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-7/7

28 warcia w sieciach rozdzielczych ład pracy sieci rozdzielcze SN G T Sieć przesyłowa V SN L T uz 4V M M M M N Rozpływ prądu zwarcia w sieci z izolowanym puntem zerowym n Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-8/7

29 Obliczanie prądów zwarć ednofazowych w sieciach rozdzielczych Schemat zastępczy Schemat zastępczy do obliczeń G S T La Lb n S La Lb L << << << 3R łuu n R łuu La Lb L L n n La Lb 3 n Prąd zwarcia w sładowych symetrycznych Napięcia w sładowych symetrycznych + 3Rłuu 3 mpedanca zastępcza n n 3( + 3Rłuu ) ( 3 Prąd zwarcia ednofazowego w sieci z izolowanym puntem zerowym (w przybliżeniu) Średnie wartości: Linie napowietrzne 3 µs/m L 3 na m na V N ) // 3 3 N N + ' 6 L 3 ns l Linie ablowe 7 7 µs/m L 9 8 na m na V Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład 9-9/7

30 Sterowanie Systemami letroenergetycznymi Wyład Obliczenia zwarciowe Dzięuę za uwagę