Badanie analizatora prądu stałego LAST


ZAKAAD SIECI I AUTOMATYKI ELEKTROENERGETYCZNEJ
ELEKTROENERGETYKA
LABORATORIUM
ć w ic zen i e nr 2
Badanie rozpływu prądów i spadków napięć w prostych układach
t em at
rozdzielczych na analizatorze prądu stałego
s t a n ow is k o n r 2
pr o w a d zący dat a wy k o nani a ć wi cz . d a t a o d d a n i a s p r aw. d a t a p r zy j ęc i a s p r aw.
dr inż. Roman Paszylk 13.05.2011 27.05.2011
s t u di a / r o k ak . / s e m. / s p e c j. / g r u p a ocena
Elektrotechnika / 2010/2011 / semestr IV / E4-1
1. Wojciech Kretkowski
s p r a w oz d a n i e w yk o n a ł: 2. Rafał Zaparty
3. Marek Majer
1. Cel ćwiczenia
Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się z analizatorem prądu stałego
przez odwzorowanie linii jednostronnie zasilanej z 5 odbiorami o współczynniku mocy
równym cosĆ=0,93, a także pomiar wartości prądów i napięć w punktach połączenia
odbiorów linii 15kV. Poniżej zamieszamy schemat rozpatrywanej linii.
Schemat rozpatrywanej linii
2. Modelowanie rozpatrywanej linii
W modelowanym schemacie zasilającym mamy do czynienia z przewodami typu AFL-6
70. Wartości charakterystyczne wynoszą:
R0 = 0,4397W / km X = 0,4W / km
0
2 2
Z0 = R0 + X = 0,4397W2 + 0,4W2 = 0,59W / km
0
X 0,4
0
tgY = = 0,91
R0 0,4397
Y = 42018'
1
Jednostki podstawowe:
- sieciowe
U
p
Z =
Up = 15 kV, Ip = 50 A, , Zp = 173,21 Ź
p
3I
p
- analizatorowe
Uap
Iap =
Uap = 25V, Rap = 2500 &!, , Iap = 10 mA
Rap
Wyznaczamy wartości rezystancji podłużnych:
Z0 l
Z% = 100
Z
p
W W
0,59 7km 0,59 5km
km km
Z1 = 100 = 2,38% Z4 = 100 = 1,70%
173,21W 173,21W
W W
0,59 4km 0,59 6km
km km
Z2 = Z5 = 100 = 2,04%
W 100 = 1,36%
173,21 173,21W
W W
0,59 8km 0,59 4km
km km
Z3 = 100 = 2,72% Z6 = 100 = 1,36%
173,21W 173,21W
Wyznaczamy wartości rezystancji poprzecznych (odbiorów):
ć
Ra
100 = ćUap ć
100
Ra% =
Rap

Rap Iao
Ł łŁ ł
Ł ł
Zakładając, że wartości prądu analizatorowego podstawia się w mA:
ć
1000
R =
a %
Iao
Ł ł
gdzie: Iao  prąd analizatorowy odbioru:
Io
Iao =
Si
Io  prąd odbioru na poziomie napięcia 15 kV, Si - skala prądowa:
I
50 A
p
Si = = = 5
Iap 10 mA
2
Obliczenia prądu analizatorowego:
25A 30A
40A
I2 = = 5mA I3 = = 6mA
I1 = = 8mA
A A
A
5 5
5
mA mA
mA
60A
48A
I5 = =12mA
I4 = = 9,6mA
A
A
5
5
mA
mA
Obliczenia procentowej wartości rezystancji:
1000 1000
1000
R2% = = 200% R3% = = 167%
R1% = = 125%
5 6
8
1000
1000
R4% = = 104,2%
R5% = = 83,3%
9,6
12
Schemat analizatorowy rozpatrywanej sieci
3
3. Obliczenia dla linii rzeczywistej jednostronnie zasilanej
UA=15kV UB=0kV
Parametry zasilania UA= 15 [kV] UB= 0 [kV]
Numer Długość Prąd w linii z pomiarów Prąd w linii z Numer Napięcie u
linii linii obliczeń odbioru odbiorcy z
Napięcie u odbiorcy z
teoretycznych obliczeń
pomiarów
teoretycznych
Ia Wartość I Wartość Ut
analizatorowa rzeczywista It
Ua Wartość U Wartość
analizatorowa rzeczywista
- km mA A A - V kV kV
1 7 41 205 203 25 22,5 13,56 13,63
2 4 33 165 163 26 21,3 12,87 13,00
3 8 27,9 139,5 138 27 19,4 11,77 11,94
4 5 21,9 109,5 108 28 18,44 11,22 11,42
5 6 12,1 60,5 60 29 17,83 10,87 11,07
6 4 0 0 0 - - - -
Sprawdzenie warunków technicznych dla linii
Parametr Transformator A Transformator B
Prąd obciążenia [A] 203 0
Moc obciążenia [kVA] 5274,09 0
Stopień obciążenia ST/SnT 0,84 0
Straty mocy czynnej w linii: "PL= 825,29[kW]
Obliczamy wartości rzeczywiste prądów I z pomiarów:
A A
I01 = Ia Si = 41mA 5 = 205A I23 = Ia Si = 27,9mA 5 = 139,5A
mA mA
A A
I12 = Ia Si = 33mA 5 = 165A I34 = Ia Si = 21,9mA5 = 109,5A
mA mA
A
I45 = Ia Si = 12,1mA5 = 60,5A
mA
Obliczamy wartości teoretycznych prądów w linii:
k=5
I01 = + I2 + I3 + I4 + I5 = 40A + 25A + 30A + 48A + 60A = 203A
I1
k=1
k =5
I12 = + I3 + I4 + I5 = 25A + 30A + 48A + 60A = 163A
I2
k =2
k =5
I23 = + I4 + I5 = 30A + 48A + 60A = 138A
I3
k =3
k =5
I34 = + I5 = 48A + 60A = 108A
I4
k =4
k =5
I45 = = 60A = 60A
I5
k =5
4
Obliczamy wartości rzeczywiste napięć U:
U25 U26
U = 25V U = 25V
Aa Aa
U1a = 22,5V U1a = 21,3V
DU = 25 - 22,5 = 2,5V DU = 25 - 21,3 = 3,7V
A1a A1a
2,5V 3,7V
DU = 100% = 10% DU = 100% = 14,8%
A1a% A1a%
25V 25V
DU = 10 0,96 = 9,6% DU = 14,8 0,96 = 14,208%
A1% A1%
9,6% 15000 14,208% 15000
U1 = 15000 - = 13560V U1 = 15000 - = 12868,8V
100 100
U27 U28
UAa = 25V UAa = 25V
U1a = 19,4V U1a = 18,44V
DUA1a = 25 -19,4 = 5,6V DU = 25 -18,44 = 6,56V
A1a
5,6V 6,56V
DUA1a% = 100% = 22,4% DU = 100% = 26,24%
A1a%
25V 25V
DUA1% = 22,40,96 = 21,504% DU = 26,24 0,96 = 25,190%
A1%
21,504% 15000 25,190% 15000
U1 = 15000 - = 11774,4V U1 = 15000 - = 11221,4V
100 100
U29
UAa = 25V
U1a = 17,83V
DUA1a = 25 -17,83 = 7,17V
7,17V
DU = 100% = 28,68%
A1a%
25V
DU = 28,68 0,96 = 27,5328%
A1%
27,5328% 15000
U1 = 15000 - = 10870,08V
100
5
Obliczamy wartości rzeczywiste i zespolone prądów:
R0 = 0,4397W / km X = 0,4W / km
0
cosĆ=0,93 sinĆ=0,3676
l01 = 7km l12 = 4km I23 = 8km I34 = 5km l45 = 6km l60 = 4km
' "
Ik = Itk (cosj + j sinj) = Ik + jI
k
I1 = It1 (cosj + j sinj) = 203 (0,93 + j0,38)A = 188,79 + j74,62A
I2 = It 2 (cosj + j sinj) = 163 (0,93 + j0,38)A = 151,59 + j59,92A
I3 = It3 (cosj + j sinj) = 138 (0,93 + j0,38)A = 128,34 + j50,73A
I4 = It 4 (cosj + j sinj) = 108 (0,93 + j0,38)A = 100,44 + j39,70A
I5 = It5 (cosj + j sinj) = 60 (0,93 + j0,38)A = 55,8 + j22,06A
Obliczamy spadek napięcia:
DU(k -1)k = 3ć Ikó R0 l(k-1)k + Ik X l(k -1)k

0
Ł ł
DU01 = 3ć I1ó R0 l01 + I1 X l01 = 3(188,79 0,4397 7 + 74,62 0,4 7) = 1368,36V

0
Ł ł
DU12 = 3ć I2ó R0 l12 + I2 X l12 = 3(151,59 0,4397 4 + 59,92 0,4 4) = 627,85V

0
Ł ł
DU23 = 3ć I3ó R0 l23 + I3 X l23 = 3(128,34 0,4397 8 + 50,73 0,4 8) = 1063,10V

0
Ł ł
DU34 = 3ć I4ó R0 l34 + I/ 4 X l34 = 3(100,44 0,4397 5 + 39,70 0,4 5) = 519,99V

0
Ł ł
DU45 = 3ć I5ó R0 l45 + I5 X l45 = 3(55,8 0,4397 6 + 22,06 0,4 6) = 346,66V

0
Ł ł
Obliczamy teoretyczne napięcie u odbiorcy Ut:
Ut1 = U0 - DU01 = (15000 -1368,36)V = 13631V
Ut 2 = Ut1 - DU12 = (13631- 627,85)V = 13003V
Ut3 = Ut 2 - DU23 = (13003 -1063,1)V = 11941V
Ut 4 = Ut3 - DU34 = (11941- 519,99)V = 11420V
Ut5 = Ut 4 - DU45 = (11420 - 346,66)V = 11074V
6
Sprawdzenie warunków technicznych dla linii:
ST 5274,09kVA
SA = 3 I1 UP = 3 20315000 = 5274,09kVA = = 0,84
SNT 6300kVA
Obliczamy całkowity spadek napięcia na linii:
DU = U -Ut5 = 15000 -11070 = 3930V
A
DU
DU% = 100 = 26,2%
U
A
Obliczamy spadek mocy czynnej w linii:
5
2 2 2 2 2 2
ł
DP = 3 Rk ) = 3 R1) + (I2 R2) + (I3 R3) + (I4 R4) + (I5 R5)
(I
k
L (I1
k =1
2
ł
DPL = 3
(203 3,08) + (1622 1,76) + (1382 3,52) + (1082 2,19) + (602 2,63)
DPL = 825,29kW
Obliczamy spadek napięcia na rezystancji "UR:
5
DUR = lk Ik ) =(R0 l1 I1) + (R0 l2 I2 ) + (R0 l3 I3) + (R0 l4 I4 ) + (R0 l5 I5 )
(R0
k =1
DUR = (0,4397 7 203) + (0,4397 4163) + (0,4397 8138) + (0,4397 5108) + (0,4397 6 60)
DUR = 1792,657V
Obliczamy spadek napięcia na reaktancji "UX:
5
DU = lk Ik ) =(X l1 I1) + (X l2 I2 ) + (X l3 I3) + (X l4 I4 ) + (X l5 I5 )
X (X 0 0 0 0 0 0
k=1
DU = (0,4 7 203) + (0,4 4163) + (0,48138) + (0,45108) + (0,4 6 60)
X
DU = 1630,8V
X
7
4. Obliczenia dla linii rzeczywistej jednostronnie zasilanej
UA=0kV UB=15kV
Parametry zasilania UA= 0 [kV] UB= 15 [kV]
Numer Długość Prąd w linii z pomiarów Prąd w linii z Numer Napięcie u
linii linii obliczeń odbioru odbiorcy z
Napięcie u odbiorcy z
teoretycznych obliczeń
pomiarów
teoretycznych
Ia Wartość I Wartość Ut
analizatorowa rzeczywista It Ua Wartość U Wartość
analizatorowa rzeczywista
- km mA A A - V kV kV
6 4 41 205 203 29 23,54 14,15 14,22
5 6 29 145 143 28 22,09 13,32 13,39
4 8 19,3 96,5 95 27 21,25 12,84 12,92
3 5 13,2 66 65 26 20,35 12,32 12,42
2 6 8,1 40,5 40 25 20,07 12,46 12,26
1 4 0 0 0 - - - -
Sprawdzenie warunków technicznych dla linii
Parametr Transformator A Transformator B
Prąd obciążenia [A] 0 203
Moc obciążenia [kVA] 0 5274,09
Stopień obciążenia ST/SnT 0 0,84
Straty mocy czynnej w linii: "PL=492,04 [kW]
Obliczamy wartości rzeczywiste prądów I z pomiarów:
A A
I65 = Ia Si = 41mA5 = 205A I54 = Ia Si = 29mA 5 = 145A
mA mA
A A
I43 = Ia Si = 19,3mA5 = 96,5A I32 = Ia Si = 13,2mA 5 = 66A
mA mA
A
I21 = Ia Si = 8,1mA5 = 40,5A
mA
Obliczamy wartości teoretycznych prądów w linii:
k=6
I65 = + I5 + I4 + I3 + I2 = 60A + 48A + 30A + 25A + 40A = 203A
I6
k =2
k =5
I54 = + I4 + I3 + I2 = 48A + 30A + 25A + 40A = 143A
I5
k=2
k =4
I43 = + I3 + I2 = 30A + 25A + 40A = 95A
I4
k =2
k =3
I32 = + I2 = 25A + 40A = 65A
I3
k =2
k =2
I21 = = 40A = 40A
I2
k =2
8
Obliczamy wartości rzeczywiste napięć U:
U29 U28
U = 25V U = 25V
Aa Aa
U1a = 23,54V U1a = 22,09V
DU = 25 - 23,54 = 1,46V DU = 25 - 22,09 = 2,91V
A1a A1a
1,46V 2,91V
DU = 100% = 5,84% DU = 100% = 11,64%
A1a% A1a%
25V 25V
DU = 5,84 0,96 = 5,61% DU = 11,64 0,96 = 11,174%
A1% A1%
9,6% 15000 11,174% 15000
U1 = 15000 - = 14158,5V U1 = 15000 - = 13323,9V
100 100
U27 U26
U = 25V U = 25V
Aa Aa
U1a = 21,25V U1a = 20,35V
DU = 25 - 21,25 = 3,75V DU = 25 - 20,35 = 4,65V
A1a A1a
3,75V 4,65V
DU = 100% = 15% DU = 100% = 18,6%
A1a% A1a%
25V 25V
DU = 15 0,96 = 14,4% DU = 18,6 0,96 = 17,856%
A1% A1%
14,4% 15000 17,856% 15000
U1 = 15000 - = 12840V U1 = 15000 - = 12321,6V
100 100
U25
U = 25V
Aa
U1a = 20,07V
DU = 25 - 20,07 = 4,93V
A1a
4,93V
DU = 100% = 19,72%
A1a%
25V
DU = 19,72 0,96 = 18,93%
A1%
18,93% 15000
U1 = 15000 - = 12160,5V
100
9
Obliczamy wartości rzeczywiste i zespolone prądów:
R0 = 0,4397W / km X = 0,4W / km
0
cosĆ=0,93 sinĆ=0,3676
l01 = 7km l12 = 4km I23 = 8km I34 = 5km l45 = 6km l60 = 4km
' "
Ik = Itk (cosj + j sinj) = Ik + jI
k
I6 = It6 (cosj + j sinj) = 203 (0,93 + j0,38)A = 188,79 + j74,62A
I5 = It5 (cosj + j sinj) = 143 (0,93 + j0,38)A = 132,99 + j54,34A
I4 = It 4 (cosj + j sinj) = 95 (0,93 + j0,38)A = 88,35 + j36,1A
I3 = It3 (cosj + j sinj) = 65 (0,93 + j0,38)A = 60,45 + j24,7A
I2 = It 2 (cosj + j sinj) = 40 (0,93 + j0,38)A = 37,2 + j15,2A
Obliczamy spadek napięcia:
DU(k -1)k = 3ć Ikó R0 l(k-1)k + Ik X l(k -1)k

0
Ł ł
DU65 = 3ć I6ó R0 l65 + I6 X0 l65 = 3(188,79 0,4397 4 + 74,62 0,4 4) = 781,91V

Ł ł
DU54 = 3ć I5ó R0 l54 + I5 X l54 = 3(132,99 0,4397 6 + 54,34 0,4 6) = 829,06V

0
Ł ł
DU43 = 3ć I4ó R0 l43 + I4 X l43 = 3(88,35 0,4397 5 + 36,1 0,4 5) = 461,48V

0
Ł ł
DU32 = 3ć I3ó R0 l32 + I/ 3 X l32 = 3(60,45 0,4397 8 + 24,7 0,48) = 505,2V

0
Ł ł
DU21 = 3ć I2ó R0 l21 + I2 X l21 = 3(37,2 0,4397 4 +15,2 0,4 4) = 155,45V

0
Ł ł
Obliczamy teoretyczne napięcie u odbiorcy Ut:
Ut6 = U6 - DU65 = (15000 - 781,91)V = 14218,09V
Ut5 = Ut6 - DU54 = (14218,09 - 829,06)V = 13389,03V
Ut 4 = Ut5 - DU43 = (13389,03 - 461,48)V = 12927,55V
Ut3 = Ut 4 - DU32 = (12927,55 - 505,2)V = 12422,35V
Ut 2 = Ut3 - DU21 = (12422,35 -155,45)V = 12266,9V
10
Sprawdzenie warunków technicznych dla linii:
ST 5274,09kVA
SA = 3 I6 UP = 3 20315000 = 5274,09kVA = = 0,84
SNT 6300kVA
Obliczamy całkowity spadek napięcia na linii:
DU = UB -Ut 2 = 15000 -12260 = 2740V
DU
DU% = 100 = 18,27%
U
A
Obliczamy stratę mocy czynne w linii
5
2 2 2 2 2 2
ł
DP = 3 Rk ) = 3 R6) + (I5 R5) + (I4 R4) + (I3 R3) + (I2 R2)
(I
k
L (I6
k =1
2
ł
DPL = 3
(203 1,76) + (1432 2,64) + (952 2,20) + (652 3,52) + (402 1,76)
DPL = 492,04kW
Obliczamy spadek napięcia na rezystancji "UR:
2
DUR = lk Ik ) =(R0 l6 I6 ) + (R0 l5 I5 ) + (R0 l4 I4 ) + (R0 l3 I3) + (R0 l2 I2 )
(R0
k=6
DUR = (0,4397 4 203) + (0,4397 6143) + (0,4397 595) + (0,4397 8 65) + (0,4397 4 40)
DUR = 2151,471V
Obliczamy spadek napięcia na reaktancji "UX:
2
DU = lk Ik ) =(X l6 I6 ) + (X l5 I5 ) + (X l4 I4 ) + (X l3 I3) + (X l2 I2 )
X (X 0 0 0 0 0 0
k =6
DU = (0,4 4 203) + (0,4 6143) + (0,4595) + (0,48 65) + (0,4 4 40)
X
DU = 1957,217V
X
11
5. Wykresy
Zasilanie od strony A:
15
14
13
Napięcie rzeczywiste
12
Napięcie obliczone
11
10
0 1 2 3 4 5 6
Numer lini
Wykres 5.1. Napięcia w punktach podłączenia odbioru
Zasilanie od strony B:
15
14
Napięcie rzeczywiste
13
Napięcie obliczone
12
0 1 2 3 4 5 6
Numer lini
Wykres 5.2. Napięcia w punktach podłączenia odbioru
12
Napięcie [kV]
Napięcie [kV]
6. Wnioski
Wyniki uzyskane z pomiarów różnią się od wyliczonych analitycznie. Napięcia
rzeczywiste (uzyskane z pomiarów na analizatorze) w miejscach podłączenia odbiorów są
mniejsze od napięcia wyznaczonego analitycznie, ilustrują to wykresy 5.1 oraz 5.2.
Przy zasilaniu jednostronnym linii przyjmując że jest to praca awaryjna sieci nie
wszystkie warunki techniczne zostały spełnione. Dopuszczalny spadek napięcia przy
awaryjnej pracy sieci wynosi 7% czyli około 1050 V. W naszym modelu warunek ten nie
został spełniony ponieważ spadki napięć wynosiło odpowiednio 26,2% dla zasilania od strony
A oraz 18,27% dla zasilania od strony B. Kolejnym kryterium było dopuszczalne długotrwałe
obciążenie przewodów Idd = 235A, kryterium to zostało spełnione ponieważ maksymalny
prąd płynący w przewodzie wynosi 205 A.
Strona od której zasilano odbiory miała znaczny wpływ na spadek napięcia na końcu
linii oraz na spadek mocy czynnej. Dzieje się tak ponieważ w drugim przypadku odbiory
pobierające większy prąd znajdują się na końcu linii. Spadek mocy czynnej był prawie dwa
razy większy przy zasilaniu odbiorów od strony A.
Transformatory miały wystarczającą moc aby poradzić sobie z zasilaniem sieci w
przypadku awarii tzn. od jednej strony. Współczynnik obciążalności transformatora w obu
przypadkach wynosił 0,84.
13


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ćw 4 Badanie zwarć symetrycznych na analizatorze prądu stałego
Badanie maszyn pradu stalego
badanie maszyny pradu stałego
INSTRUKCJA Badanie obwodow pradu stalego
27 Uruchamianie i badanie maszyn prądu stałego
Badanie obwodów prądu stałego
Badanie liniowego obowdu prądu stałego
BADANIE NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO POPRZEZâ Ś
BADANIE UKLADU NAPEDOWEGO Z SILNIKIEM PRADU STALEGO ZASILANYM Z NAWROTNEGO PRZEKSZTALTNIKA TYRYSTORO
Badanie obwodów elektrycznych prądu stałego
Elektronika Analiza obwodów prądu stałego

więcej podobnych podstron