LABORATORIUM TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ. Ćwiczenie nr 6. Instrukcja do programu PT

Transkrypt

1 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Kieruek Elektrotechika sem. VI LABORATORIM TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ Ćwiczeie r 6 Zwarcia w sieciach trakcyjych prądu stałego - materiały pomocicze i zakres ćwiczeia Istrukcja do programu PT 1

2 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego SPIS TREŚCI: 1. WSTĘP METODOLOGIA OBLICZEŃ OBSŁGA PROGRAM WPROWADZANIE DANYCH ZAPIS DANYCH I WYNIKÓW STAWIENIA CZCIONKI SCHEMATY BAZA DANYCH LITERATRA

3 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego 1. WSTĘP Zadaiem programu PT2005 jest obliczaie prądów zwarciowych w wybraych puktach układów zasilaia trakcji kolejowej, trakcji miejskiej oraz metra. Dodatkowo dzięki powiązaiu z bazą daych liii kablowych, apowietrzych oraz urządzeń takich jak trasformatory rozdzielcze i zespoły prostowikowe, umożliwia w sposób szybki kofigurację toru główego układu zasilaia. Bazodaowa architektura programu pozwala a wprowadzaie przez użytkowika kolejych typów liii i zespołów zwiększając tym samym możliwości kofiguracyje programu. Program wyłączie do używaia w celach dydaktyczych! Zakład Trakcji Elektryczej ie bierze odpowiedzialości za wykorzystaie programu do celów iych iż cele dydaktycze. 2. METODOLOGIA OBLICZEŃ Do obliczeń zwarciowych program wykorzystuje metodę PNE, gdzie podstawową wielkością jaką się wyzacza jest prąd początkowy I. Ie wielkości zwarciowe są powiązae z prądem początkowym. W algorytmie obliczeiowym wykorzystao astępujące zależości [1]: I I i '' k 3 c c = = - prąd zwarciowy początkowy 3-fazowy; Z k 3 Rk + X k c = 2 '' k 2 Z k - prąd zwarciowy początkowy 2-fazowy; '' p = 2 k I k3 - prąd zwarciowy udarowy; S '' k = - moc zwarciowa początkowa; '' 3 I k 3 '' k gdzie: c - współczyik apięciowy; - apięcie zamioowe; Z k - impedacja zwarciowa zgoda; R k - suma rezystacji zgodych elemetów obwodu zwarciowego; X k - suma reaktacji zgodych elemetów obwodu zwarciowego; k - współczyik udaru, którego wartość zależy od stosuku R k /X k ; 3 Rk X k k = 1,02 + 0,98 e ; Wartości prądów zwarciowych po stroie prądu stałego obliczoo z zależości [2]: - maksymaly prąd zwarciowy a szyach prądu stałego 3

4 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego I zwmax = ( 1 + ε ) p 1 + I 100 R p N max R p z [A]; - miimaly prąd zwarcia a końcu odcika zasilaia jedostroego lub zasilaego dwustroie bez uzależieia; p ( 1 + ε ) 1 I Rp z I 100 zwmi11 = [A]; R + R + R + l R + R p kz kp zw ( ) jsj jss - miimaly prąd zwarcia w połowie odcika zasilaia w przypadku zasilaia dwustroego bez kabiy z uzależieiem podstacyjym: p ( 1 + ε ) 1 I Rp z I 100 zwmi12 = [A]; lzw Rp + Rkz + Rkp + ( R jsj + R jss ) 2 - miimaly prąd zwarcia w 1/3 odcika zasilaia w przypadku zasilaia dwustroego z kabiy z uzależieiem kabiowym: p ( 1 + ε ) 1 I Rp z I 100 zwmi13 = [A]; lzw Rp + Rkz + Rkp + ( R jsj + R jss ) 3 R p = ε do [Ω]; ε = ; I N PCu Pd + sz d I S + t do = [V]; u z% Pd N St 1 k 100 St S zw gdzie: - apięcie zamioowe [V]; ε - rzeczywiste pochyleie charakterystyki zewętrzej zespołów prostowikowych uwzględiające wpływ obwodów zasilających; p - procetowy wskaźik dopuszczalych w eksploatacji wahań apięcia zasilającego; I - prąd zamioowy zespołu [A]; R p - rezystacja podstacji [Ω]; z - spadek apięcia w łuku [V]; R kz - rezystacja kabli zasilaczy [Ω]; R kp - rezystacja kabli powrotych [Ω]; l zw - długość sieci trakcyjej [km]; - rezystacja jedostkowa sieci jezdej [Ω/km]; R jsj 4

5 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego R jss - rezystacja jedostkowa sieci szyowej [Ω/km]; do - apięcie jałowe zespołu [V]; Pcu - straty mocy w uzwojeiach trasformatora zespołu [W]; P d - moc zamioowa zespołu [MW]; S t - moc zamioowa trasformatora prostowikowego [MVA]; sz - liczba diod prostowika w połączeiu szeregowym; d - zamioowy spadek apięcia a diodzie i połączeiu prądowym [V]; k - współczyik układu połączeń zespołu prostowikowego; u z% - procetowe apięcie zwarcia trasformatora prostowikowego; N - liczba czyych zespołów w podstacji; - moc zwarciowa systemu zasilającego [MVA]; S zw Występowaie miimalych prądów zwarcia w zależości od rodzaju układów zasilaia i uzależień obrazują poiższe rysuki: Rys.1. Zasilaie jedostroe. 5

6 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Rys.2. Zasilaie dwustroe bez kabiy sekcyjej. Rys. Zasilaie dwustroe z kabią sekcyją. Dodatkowo program oblicza kryterium stromości arastaia prądu di/dt [A/ms] z zależości: di di = L, stąd = ( ) ; t=0 dt dt L + gdzie: L - apięcie odpowiadające pradowi zwarcia [V]; - idukcyjość obwodu zwarcia [mh]; 6

7 3. OBSŁGA PROGRAM Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Po uruchomieiu programu PT2005 a ekraie pojawi się oko główe zawierające meu oraz pasek przycisków szybkiego wyboru. Widok główej formy pokazao a rysuku 4. Rys.4. Widok główego oka. Z meu główego możemy wybierać astępujące pozycje. W polu OBLICZENIA ZWARCIOWE mamy do wyboru cztery opcje (rys.5.): Trasformacja jedostopiowa; Trasformacja wielostopiowa; Tramwaje; Metro; Rys.5. Widok meu Obliczeia zwarciowe. Klikając a jedą z opcji wybieramy iteresującą as formę do wprowadzaia daych. W polu Schematy (rys.6.) zajduje się zestaw rysuków przedstawiających typowe układy zasilaia dla trakcji kolejowej, miejskiej i metra. Po wybraiu jedej z opcji a ekraie pojawi się wybray rysuek. 7

8 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Rys.6. Widok meu Schematy. W polu Narzędzia (rys.7.) mamy dostępą bazę daych liii i urządzeń, z której program pobiera dae do obliczeń. Po wybraiu pozycji Baza daych pojawi się oko z tabelami parametrów poszczególych urządzeń z możliwością edycji daych. Rys.7. Widok meu Narzędzia. Koleje pole Oka (rys.8.) umożliwia porządkowaie wielu otwartych okie. Po wybraiu opcjii KASKADA wszystkie otwarte oka ułożą się a zakładkę jedo pod drugim. Wybraie opcji RÓWNOMIERNIE otwarte oka ułożą się obok siebie pokrywając całą powierzchię główego oka. Po wybraiu opcji MINIMALIZJ WSZYSTKIE otwarte oka miimalizują się do ikoek w dolej części oka główego. Rys.8. Widok meu Oka. Przykłady zastosowaia powyższych fukcji pokazao a rysuku poiżej. 8

9 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Rys.9. Pokaz możliwości ustawień okie w programie kaskada, rówomierie, miimalizacja wszystkich. Pole O programie wyświetla oko z iformacją a temat programu (rys.10.) Rys.10. Widok oka iformacyjego. 9

10 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Pasek arzędzi umożliwia dostęp do ajczęściej używaych okie bez koieczości szukaia ich w meu główym. Rys.11. Pasek arzędzi główego oka programu. Poszczególe przyciski zaczyając od lewej umożliwiają: Otwarcie oka wprowadzaia daych dla układu zasilaia z trasformacją jedostopiową w trakcji kolejowej; Otwarcie oka wprowadzaia daych dla układu zasilaia z trasformacją wielostopiową w trakcji kolejowej; Otwarcie oka wprowadzaia daych dla układu zasilaia trakcji miejskiej tramwajowej; Otwarcie oka wprowadzaia daych dla układu zasilaia metra; Otwarcie oka bazy daych; Otwarcie pliku Istrukcja.doc z opisem programu WPROWADZANIE DANYCH Po wybraiu opcji p. trasformacja jedostopiowa pojawi się oko (rys.12.) umożliwiające kofigurację toru główego dla układu zasilaia z jedostopiową trasformacją apięcia. Rys.12. Przykładowe oko do wprowadzaia daych. 10

11 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Oko zawiera pasek arzędzi, gdzie zajdują się przyciski sterujące daymi. Ich przezaczeie jest astępujące: Otwórz - otwiera plik z zadaą kofiguracją toru główego; Zapisz - umożliwia zapisaie wprowadzoych owych daych lub wyików obliczeń; Oblicz - rozpoczya procedurę obliczeiową toru główego; Zmień czciokę - umożliwia zmiaę wielkości i koloru czcioki w zakładce wyiki ; Dodatkowo oko podzieloe zostało a dwie zakładki wprowadzaie daych i wyiki. W okie wprowadzaie daych zajdują się pola edycyje i listy wyboru pogrupowae zależie od pełioej fukcji. Dae wprowadza się wpisując odpowiedie wartości w pola edycyje lub wybierając z list odpowiedie typy urządzeń. Podobie wprowadza się dae w pozostałych okach meu obliczeia zwarciowe. Program umożliwia rówież wprowadzaie daych z wcześiej przygotowaych plików. W tym celu ależy klikąć a przycisk otwórz, co spowoduje pojawieie się oka wyboru plików daych (rys.13.). Po wybraiu odpowiediego pliku program wczytuje zawarte w im iformacje i odpowiedio przypisuje polom edycyjym i listom. Aby uikąć bałagau każdemu rodzajowi układu zasilaia przypisao ie rozszerzeia plików daych: dla oka trasformacja jedostopiowa - *.dtj; dla oka trasformacja wielostopiowa - *.dtw; dla oka trakcja tramwajowa - *.dtr; dla oka metro - *.dmo; Rys.13. Oko wyboru plików daych. 11

12 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Przykładowy listig pliku daych wygląda astępująco: 1100E-1 - [kv ] apiecie GPZ 1000E0 - [MVA] moc zwarciowe GPZ 1 - [0/1] wspolczyik pieciowy odpowiedio 1,0 i 1,1 2000E-3 - [km ] dlugosc liii 110kV 8 - [1-] r rekordu bazy Liie.dbf 1 - [1-] r rekordu bazy ZespWN-3.dbf 1 - [1-4] ilosc czyych zespolow 1500E-2 - [km ] dlugosc liii 15kV 12 - [1-] r rekordu bazy Liie.dbf 3 - [1-] r rekordu bazy TrafoWW.dbf 3000E-4 - [km ] dlugosc kabli zasilaczy 18 - [1-] r rekordu bazy Liie.dbf 2 - [1-9] ilosc kabli zasilaczy 3000E-4 - [km ] dlugosc kabli powrotych 17 - [1-] r rekordu bazy Liie.dbf 4 - [1-9] ilosc kabli powrotych 15000E-3 - [km ] dlugosc sieci jezdej 7 - [1-] r rekordu bazy SiecG.dbf 15000E-3 - [km ] dlugosc szy 3 - [1-] r rekordu bazy SiecD.dbf Program, jako separatora dziesiętego, używa przecika więc ajwygodiej jest korzystać z klawiatury umeryczej, gdzie dla systemu Widows przeciek jest przypisay domyślie. Poieważ program ie kotroluje poprawości wprowadzaych daych ależy zwracać uwagę, aby p. dla toru zasilaego z apięcia 15kV ie wybrać urządzeia przewidziaego do pracy w torze 20kV. Po przyciśięciu klawisza oblicz, program przeliczy wprowadzoe dae i automatyczie pokaże zakładkę wyiki (rys.14.), z obliczoymi wartościami parametrów prądów zwarcia w wybraych puktach układu zasilaia. Rys.14. Widok zakładki Wyiki. 12

13 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego 3.2. ZAPIS DANYCH I WYNIKÓW Wyiki obliczeń jak i owe dae moża zapisać w plikach po przyciśięciu przyciski zapisz. Otwarte w te sposób oko (rys.15.) umożliwi am wybór rodzaju zapisywaych daych (wyiki, czy owe dae) oraz adaie azwy plikowi. Plik zawierający wyiki obliczeń odzwierciedla układ wyprowadzoych wyików w zakładce wyiki. Rys.15. Oko zapisu daych i wyików STAWIENIA CZCIONKI Poieważ stadardowo wielkość czcioki w zakładce wyiki jest dość iewielka w pewych warukach może okazać się ieczytela. Dlatego też program umożliwia zmiaę wielkości rodzaju i koloru czcioki po klikięciu a przycisk zmiaa czcioki. Otwarte w te sposób oko czcioka (rys.16.) umożliwia dostosowaie zakładki wyiki do idywidualych wymagań. 13

14 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Rys.16. Oko zmiay czcioki. Rozmiar czcioki zmieioy rozmiar czcioki zapamiętay będzie przez program tylko w ciągu jedej sesji. Po poowym uruchomieiu programu rodzaj i wielkość czcioki powraca do ustawień wbudowaych SCHEMATY Meu SCHEMATY zawiera przykłady typowych rozwiązań układów zasilaia dla trakcji kolejowej i miejskiej. Po wybraiu jedego ze schematów zostaie otwarte oko z rysukiem. Poieważ schematy wykoao i zapisao w postaci wektorowej moża je dowolie powiększać i pomiejszać z zachowaiem czytelości. Dodatkowo klikając lewym klawiszem myszy w obszarze rysuku schemat moża powiększyć z wbudowaym skokiem zachowującym proporcjoalość. Klikając prawym klawiszem myszy pomiejszamy schemat. Przykład oka ze schematem przedstawia poiższy rysuek. 14

15 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego 4. BAZA DANYCH Rys.17. Oko z przykładowym schematem. Poieważ program wykorzystuje bazę daych liii, kabli i urządzeń dodao arzędzie które umożliwia edycję istiejących daych jak też rozbudowę bazy o koleje elemety. Narzędziem tym jest oko Bazy daych uruchamiae z meu arzędzia / bazy daych lub klawisza szybkiego wyboru a pasku arzędzi główego oka. Rys.18. Widok oka Bazy daych 15

16 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego Oko zawiera zestaw tabel z przyciskami umożliwiającymi awigowaie i edycję bazy. Poszczególe przyciski, zaczyając os lewej, spełiają astępujące fukcje: Rys.19. Przyciski sterujące bazą daych. stawieie kursora a pierwszym wierszu; Przestawieie kursora do wiersza poprzediego; Przestawieie kursora do wiersza astępego; stawieie kursora a wierszu ostatim; Dodaie owego wiersza; suięcie wiersza; Wprowadzeie tabeli w sta edycji; Zatwierdzeie zmia; Aulowaie wprowadzoych zmia przed zatwierdzeiem; Odświeżeie tabeli. Przy wprowadzaiu owych daych ależy pamiętać aby w polu LP ie dublowały się koleje liczby. W przeciwym wypadku, gdy pojawią się pola o takim samym umerze LP, program pobierze dae z pola które jest wyżej w tabeli. Poadto dae trasformatorów prostowikowych takie jak apięcie zwarcia czy straty obciążeiowe dla poszczególych par uzwojeń iterpretowae są przez program jako odiesioe do mocy zamioowej trasformatora. W przypadku gdy posiadae dae odiesioe są do iej mocy odiesieia ależy je przeliczyć do mocy zamioowej i dopiero wstawić do bazy. Przeliczeń ależy dokoać wg astępujących zależości [3]: u z% GD1obl gdzie: u z%gd1obl P cugd1obl u z%gd1 P cugd1 S S GD1 S = uz% Gd1 ; SGD 1 S 1 1 P = cugd obl PcuGD ; SGD 1 - apięcie zwarcia przeliczoe do mocy zamioowej trasformatora; - straty obciążeiowe przeliczoe do mocy zamioowej trasformatora; - apięcie zwarcia pary uzwojeń; - straty obciążeiowe pary uzwojeń; - moc zamioowa trasformatora; - moc pary uzwojeń; 2 16

17 Istrukcja współfiasowaa przez ię Europejską w ramach Europejskiego Fuduszu Społeczego 5. LITERATRA [1] - Markiewicz Marek, rządzeia elektroeergetycze, WNT, Warszawa 2001; [2] - Wdowiak J, Mierzejewski L, Szeląg A., Projektowaie układów zasilaia trakcji elektryczej systemu prądu stałego, Wydawictwa Politechiki Warszawskiej, Warszawa 1993; [3] - Elektroeergetycze sieci rozdzielcze, pod redakcją Szczęsego Kujszczyka, WN PWN, Warszawa