MODELE ELEMENTÓW SEE DO OBLICZEŃ ZWARCIOWYCH

Podobne dokumenty
Spis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH

Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Algorytm obliczania charakterystycznych wielkości prądu przy zwarciu trójfazowym (wg PN-EN :2002)

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

TRANSFORMATOR TRÓJFAZOWY

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Dobór przewodu odgromowego skojarzonego ze światłowodem

XXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna

DANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika.

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora

Sposób tworzenia modułów z wykorzystaniem procedury Read PCH file dostępnej w edytorze graficznym ATPDraw.

Nastawy zabezpieczenia impedancyjnego. 1. WSTĘP DANE WYJŚCIOWE DLA OBLICZEŃ NASTAW INFORMACJE PODSTAWOWE O LINII...

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Lekcja Układy sieci niskiego napięcia

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

ZESPOŁY PRĄDOTWÓRCZE W UKŁADACH AWARYJNEGO ZASILANIA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

Obwody sprzężone magnetycznie.

5. ZWARCIA DOZIEMNE W SIECI Z NIESKUTECZNIE UZIEMIONYM PUNKTEM NEUTRALNYM Własności sieci z nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym

XXXIII OOWEE 2010 Grupa Elektryczna

Silnik indukcyjny - historia

Stan ten trwa bardzo krótko ze względu na małą wartość elektromagnetycznej stałej czasowej T, wynoszącej dla generatorów nn, średnio 0,01 s.

Ćwiczenie 1 Badanie układów przekładników prądowych stosowanych w sieciach trójfazowych

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

Indukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski

7 Dodatek II Ogólna teoria prądu przemiennego

Maszyny Synchroniczne

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów

XUHAKXS 3,6/6kV, 6/10kV, 8,7/15kV, 12/20kV, 18/30kV

ZAKRES BADAŃ I PRÓB EKSPLOATACYJNYCH URZĄDZEŃ SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ ORAZ

Oddziaływanie wirnika

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

CZĘŚĆ DRUGA Obliczanie rozpływu prądów, spadków napięć, strat napięcia, współczynnika mocy

Rezystancja izolacji przeliczona na 1 km linii większa od MΩ

Laboratorium Urządzeń Elektrycznych

1 przewodu. Mgr inż. Andrzej Makuch Podstawy Elektroenergetyki 2011/12

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

JACEK KLUCZNIK OBLICZANIE WARTOŚCI PRĄDÓW W PRZEWODACH ODGROMOWYCH LINII ELEKTROENERGETYCZNYCH

ODCIENK OD PĘTLI KAZIMIERZ GÓRNICZY DO REJONU SKRZYŻOWANIA UL. HUBALA-DOBRZYŃSKIEGO Z UL. ZAPOLSKĄ. 2. ZASILANIE PODSTACJI TRAKCYJNEJ

W3 Identyfikacja parametrów maszyny synchronicznej. Program ćwiczenia:

RD PRZEZNACZENIE RD-50. ZPrAE Sp. z o.o. 1

Obwody elektryczne prądu stałego

Kable i przewody (nn, SN, WN) Projektowanie ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach elektrycznych nn zasilanych z 1

Silniki prądu przemiennego

dr inż. Krzysztof Stawicki

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Temat: Dobór przekroju przewodów ze względu na wytrzymałość mechaniczną, obciążalność prądową i dopuszczalny spadek napięcia.

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

2 Przykład C2. <-I--><Flux><Name><Rmag> TRANSFORMER RTop_A RRRRRRLLLLLLUUUUUU 1 P1_B P2_B 2 S1_B SD_B 3 SD_B S2_B 1 P1_C P2_C 2 S1_C SD_C 3 SD_C S2_C

Elektrotechnika teoretyczna

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Zasadniczą funkcją wyłącznika różnicowoprądowego jest ochrona przed porażeniem porażeniem prądem elektrycznym. Zadaniem wyłącznika różnicowoprądowego

MASZYNY INDUKCYJNE SPECJALNE

Maszyny synchroniczne - budowa

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

X X. Rysunek 1. Rozwiązanie zadania 1 Dane są: impedancje zespolone cewek. a, gdzie a = e 3

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

Badanie prądnicy prądu stałego

TRANSFORMATORY. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ćwiczenie: "Prądnica prądu przemiennego"

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

WYKŁAD 14 JEDNOFAZOWE SILNIKI ASYNCHRONICZNE

Wpływ impedancji transformatora uziemiającego na wielkości ziemnozwarciowe w sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor

Moc pobierana przez rezystory dociążające przeznaczone dla obwodów prądowych 3 5A. Moc pobierana przez rezystory przy znamionowej wartości prądu

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

MODELOWANIE UZIOMÓW W WANNIE ELEKTROLITYCZNEJ

Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego

PRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Badanie trójfazowego silnika indukcyjnego pierścieniowego

Temat: Analiza pracy transformatora: stan jałowy, obciążenia i zwarcia.

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

DYNAMIKA ŁUKU ZWARCIOWEGO PRZEMIESZCZAJĄCEGO SIĘ WZDŁUŻ SZYN ROZDZIELNIC WYSOKIEGO NAPIĘCIA

4.1. Kontrola metrologiczna przyrządów pomiarowych 4.2. Dokładność i zasady wykonywania pomiarów 4.3. Pomiary rezystancji przewodów i uzwojeń P

ANALIZA PRZEBIEGU PRACY TURBOGENERATORA PO WYSTĄPIENIU SAMOCZYNNEGO PONOWNEGO ZAŁĄCZENIA LINII

MASZYNA SYNCHRONICZNA

Oznaczenia końcówek uzwojeń są znormalizowane i podane w normie PN-75/E dotyczącej transformatorów mocy. I tak:

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

Impedancje i moce odbiorników prądu zmiennego

ĆWICZENIE NR 5 BADANIE ZABEZPIECZEŃ ZIEMNOZWARCIOWYCH ZEROWO-PRĄDOWYCH

Własności i charakterystyki czwórników

WYKORZYSTANIE PROGRAMU LabVIEW DO WYZNACZANIA PRĄDÓW ZWARCIOWYCH W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Badanie prądnicy synchronicznej

Przesył Energii Elektrycznej i Technika Zabezpieczeniowa

Rozkład potencjału wzdłuż uziemionej obustronnie żyły powrotnej kabla elektroenergetycznego. Franciszek Spyra 1, Marian Urbańczyk 1, 2

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI

Transkrypt:

MODELE ELEMENTÓW SEE DO OBLICEŃ WARCIOWYCH Omawiamy tu modele elementów SEE do obliczania początkowego prądu zwarcia oraz jego rozpływu w sieci, czyli prądów zwarciowych w elementach SEE. GENERATORY SYNCHRONICNE Początkowy prąd zwarcia występuje dla t = 0 + czyli pierwszej chwili stanu podprzejściowego. W tym stanie generator może być zastąpiony trójfazowym źródłem o napięciu odpowiadającym sem podprzejściowej E (patrz wykład o przebiegu prądu zwarcia generatora). W stanie podprzejściowym we współrzędnych fazowych można przyjąć: L1 E = E ; L E = a E ; E = a E L3 Dla takiego źródła korzystając z przekształcenia składowych symetrycznych otrzymuje się: E 0 = 0; E 1 = E ; E = 0 Oznacza to, że w składowych symetrycznych tylko sem składowej zgodnej jest różna od zera zaś dla składowej przeciwnej i zerowej sem mają zerowe wartości. Rys. 6.3 Schematy zastępcze generatora dla składowych symetrycznych do obliczania początkowego prądu zwarcia

Pytanie Jaki jest związek między reaktancjami podprzejściowymi X d, X q oraz reaktancjami X 1, X, X 0 zastępującymi generator w składowych symetrycznych? Reaktancja X1 Reaktancję dla składowej zgodnej X 1 można określić na podstawie zwarcia 3-fazowego (jest tylko składowa zgodna). przebiegu prądu zwarcia trójfazowego (książka) wynika, że w pierwszej chwili zwarcia prąd zwarcia ma wartość: I K3 = E X d Natomiast z analizy składowych symetrycznych wynika: U I K3 = X 0 1 porównania obu wzorów przy 0 E = U wynika, że dla generatora przyjąć: X 1 = X d czyli reaktancja zastępcza generatora dla składowej zgodnej w pierwszej chwili stanu podprzejściowego odpowiada reaktancji podprzejściowej wzdłużnej.

Reaktancja X X Reaktancję dla składowej przeciwnej można uzyskać w sposób analogiczny analizując prąd zwarcia dwufazowego (występuje składowa zgodna i przeciwna). Prąd zwarcia dwufazowego (książka) składa się z następujących składników: składowej okresowej częstotliwości podstawowej, nieparzystych harmonicznych, których amplituda zależy od współczynnika asymetrii wirnika składowej nieokresowej oraz parzystych harmonicznych zależnych od momentu powstania zwarcia. W pierwszej chwili prąd zwarcia dwufazowego generatora dany jest wzorem: Natomiast z analizy składowych symetrycznych wynika IK = X d 3 E + X d X q IK = 0 3 U X1 + X porównania wzorów przy X 1 = X d wynika, że w stanie podprzejściowym generator synchroniczny przeciwstawia składowej przeciwnej prądu zwarcia reaktancję: X = X d X q Składowa przeciwna prądu wytwarza pole wirujące przeciwnie do kierunku wirowania wirnika, co powoduje że pole to przecina uzwojenia wirnika z prędkością dwukrotnie większą od prędkości synchronicznej. Reaktancja jaką generator przeciwstawia składowej przeciwnej prądu odpowiada powyższemu wzorowi.

Reaktancja X 0 Dla składowej zerowej prądu generator synchroniczny stanowi praktycznie przerwę, gdyż trójfazowe uzwojenia generatorów łączone są w gwiazdę z izolowanym punktem neutralnym. W takim przypadku składowa zerowa (jedna trzecia sumy prądów fazowych) nie ma drogi przepływu. Niewielkie wartości składowej zerowej prądu mogą zamknąć się przez pojemności doziemne uzwojeń, co wykorzystuje się w zabezpieczeniach od doziemienia uzwojeń. Gdyby jednak założyć teoretycznie, że punkt neutralny generatora został uziemiony (czego w praktyce nie robi się) to można by rozważać a jaką reaktancję zastępczą X 0 stanowiłby wtedy generator. Każde z uzwojeń wytworzyłoby wtedy identyczny strumień lecz wskutek przesunięcia uzwojeń na stojanie o 10º strumienie te byłyby przestrzennie przesunięte o taki sam kąt. Ich suma byłaby równa zeru tzn. wypadkowy strumień nie przechodziłby przez żelazo wirnika. Strumienie poszczególnych uzwojeń mogłyby więc zamknąć się wyłącznie przez drogi rozproszenia uzwojeń stojana. Reaktancja generatora byłaby bardzo mała i zależałaby głównie od sposobu ułożenia uzwojeń. X 0 Ogólnie szacuje się, że taka reaktancja miałaby wartość X ( 0,1 0,6 X. 0 ) Trzeba jednak podkreślić, że taka wartość nie ma znaczenia dla obliczeń zwarciowych, gdyż punkt neutralny uzwojeń generatora nie jest uziemiany i generator stanowi praktycznie przerwę dla przepływu składowej zerowej. d

Tablica. Przykładowe parametry generatorów synchronicznych dużej mocy Parametr Rotor cylindryczny z biegunami utajonymi Rotor z biegunami wydatnymi S n MVA 00 600 1500 150 30 X d % 17 8 8 4 5 X q % 17 3 3 7 7 *) Wartości % reaktancji odniesione są do mocy znamionowej i napięcia znamionowego Duże generatory synchroniczne zwykle mają klatki tłumiące w osi wzdłużnej i poprzecznej. Dla takiej maszyny można pominąć asymetrię w stanie podprzejściowym i przyjąć: q d X X = Dla powyższych schematów składowych symetrycznych ma to takie znaczenie, że dla składowej zgodnej i przeciwnej są jednakowe: X = X = X 1 X d Tak też najczęściej przyjmuje się w obliczeniach zwarciowych.

NAPOWIETRNE LINIE ELEKTROENERGETYCNE Impedancje składowych symetrycznych linii napowietrznych zależą od impedancji własnych i wzajemnych poszczególnych faz, a te zależą od parametrów konstrukcyjnych takich jak liczba przewodów w fazie (wiązka), rozłożenie przewodów fazowych, odległości między przewodami fazowymi, liczba przewodów odgromowych i ich odległości do przewodów fazowych, odległości poszczególnych przewodów względem ziemi. Rys. 6.5 Sylwetki słupów przelotowych typowych napowietrznych linii elektroenergetycznych: a) słup LSN 0, U n =15,0 kv; b) słup B, U n =110 kv, c) słup O4, U n =110 kv; d) słup H5, U n =0 kv, e) słup M5, U n =0 kv, f) słup Y5, U n =400 kv; g) słup 5, U n =400 kv

Korzystając z teorii elektromagnetyzmu można wyprowadzić wzory matematyczne na impedancje składowych symetrycznych linii w zależności od parametrów konstrukcyjnych. Omówiono to w książce. W praktyce wykonuje się pomiary, co daje gwarancję poprawnych wartości. Dla stanów ustalonych i obliczeń zwarciowych (stan początkowy zwarcia) modele linii dla składowych symetrycznych są czwórnikami π o skupionych parametrach podłużnych R 1, X 1, R 0, X 0 oraz parametrach poprzecznych B 1, B 0. Parametry poprzeczne rozdziela się na dwie połowy jak na rysunku. Rys.6.6 Schematy zgodny i zerowy jednotorowej napowietrznej linii elektroenergetycznej Dla składowej przeciwnej wartości są takie same jak dla składowej zgodnej: R = R1 ; X = X1; B = B1. Aby uniezależnić się od długości linii parametry podaje się na km linii nazywając je parametrami jednostkowymi. Należy zapamiętać następujących wartości średnie: X1 0,4 Ω / km X 0 3 X 1 B1 3 µ S/ km B0 0, 6 B1

Wpływ przewodów odgromowych Oddziaływanie przewodów odgromowych powoduje powiększenie pojemności zerowej linii B 0. Wynika to z faktu, że na skutek uziemienia przewodów odgromowych ziemia jest niejako przybliżana do przewodów fazowych. Odległość pomiędzy elektrodami tak utworzonego kondensatora ulega zmniejszeniu, czyli pojemność się zwiększa. Przewody odgromowe powodują też zmniejszenie reaktancji zerowej X 0. Gdy na przykład linia bez przewodów odgromowych ma X 0 3 X1, to z uwzględnieniem przewodów odgromowych X0, 7 X1. Rezystancja R 1 zależy od przekroju przewodu. Dla linii wysokich napięć jest ona o rząd wielkości mniejsza od X 1, czyli np. R 0,04 / km. 1 Ω Rezystancja R 0 oprócz parametrów konstrukcyjnych linii zależy także od rezystywności gruntu i może wahać się w dużych granicach. Przykładowa wartość R 0,1 / km. 0 Ω

Linie dwutorowe W przypadku linii dwutorowych w wyniku symetrii torów i zastosowaniu przepleceń przewodów fazowych przepływ prądów składowej zgodnej i przeciwnej nie wprowadza żadnych oddziaływań pomiędzy torami. W rezultacie schemat linii dwutorowej dla składowej zgodnej i przeciwnej odpowiada schematom dwóch niezależnych torów. Inaczej ma się sytuacja ze schematami dla składowej zerowej. Tu istotną rolę odgrywają impedancje dla składowej zerowej poszczególnych torów 0 I ; 0 II oraz impedancja wzajemna między torami dla składowej zgodnej 0 m. Litery BM oznaczają model gałęziowy (ang. branch model), gdzie (patrz książka): 0I BM = 0IIBM = 0II 0I oraz: = 0 BM 0m = 0I 0II 0m Rys.6.7. Schematy zerowe linii dwutorowej: a) tory niepołączone na obydwu końcach,

Rys.6.7. Schematy zerowe linii dwutorowej: b) tory połączone na jednym końcu: gdzie: = 0I 0II 0m

Rys.6.7. Schematy zerowe linii dwutorowej: c) tory połączone na końcach gdzie: = 0I 0II 0m

LINIE KABLOWE Schematy zastępcze linii kablowych są takie same jak schematy linii napowietrznych. Parametry jednostkowe dla kabli są jednak inne niż dla linii napowietrznych, co wynika z następującego powodu. W liniach kablowych odległości między przewodami fazowymi są bardzo małe. Małe są również odległości obwodów ziemnopowrotnych utworzonych przez żyły robocze, powłokę ołowianą (starsze typy kabli), powłokę z taśm stalowych lub drutów, ekrany z papieru metalizowanego, żyły ochronne itp. Wszystkie te obwody, z wyjątkiem utworzonych przez przewody robocze, są połączone z ziemią w wyniku celowego ich uziemiania w głowicach i mufach kabli oraz z uwagi na bardzo dużą konduktancję upływnościową niektórych powłok ochronnych stykających się z ziemią na całej długości kabla. Małe odległości między obwodami powodują, że (w porównaniu do linii napowietrznych) pojemności poprzeczne kabli są większe, reaktancja zgodna (wzdłużna) jest mniejsza, a stosunek X 0 /X 1 jest większy. Należy zapamiętać następujące wartości średnie X1 0,1 Ω / km X 0 4 X 1 B1 50 µ S/ km B0 0, 6 B1 To są wartości orientacyjne. akres zmienności tych parametrów jest większy niż dla linii napowietrznych. Większy jest wpływ budowy kabli.