I-7	Laboratorium Systemów Elektro Energetycznych
Studia : STN I stopnia/ ETK	1. Kliszcz Jakub 182094 a=33
Ćwiczenie nr : 3,4	Data wykonania ćwiczenia	Data oddania sprawozdania	Ocena
Przygotowanie schematu zastępczego i danych w jednostkach względnych do obliczania rozpływów mocy	08.11.2015 15.11.2015	22.11.2015

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenie jest sprawdzenie umiejętności studenta tworzenia schematów i obliczania parametrów zastępczych w jednostkach względnych do obliczania rozpływów mocy w dowolnych sieciach.
Celem ćwiczenie jest zapoznanie studenta z techniką obliczania rozpływów mocy czynnych i biernych w wielo-napięciowych systemach zasilanych z kilku źródeł połączonych transformatorami i liniami elektroenergetycznymi.

Opis ćwiczenia

Podstawy teoretyczne podane są na wykładzie 2 i 4 z SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH, dostępnym na stronie internetowej: http://eps.pwr.wroc.pl/studenci .

Parametry zastępcze transformatorów i linii należy obliczyć w oparciu o dane przykładowego systemu, dostępnego na stronie internetowej: : . Przyjąć moc bazową równą S_b = 100 MVA.

Przebieg ćwiczenia

1. Narysować schemat ideowy analizowanego systemu elektroenergetycznego.

2. Nadać węzłom dowolne nazwy numeryczne, maksymalnie 6 cyfr.

3. Narysować schemat zastępczy systemu elektroenergetycznego.

4. Obliczyć parametry zastępcze w jednostkach względnych.

5. Wyznaczyć w jednostkach względnych minimalną i maksymalną przekładnię transformatorów oraz przyrost przekładni na jeden zaczep.

6. Obliczone wartości zapisać w pliku srmdat.m, zgodnie z wymaganiami programu srm.

7. Dane do obliczeń powinny być przygotowane w ramach ćwiczenia 3 i zapisane w m-pliku podobnym do pliku srmdat.m, np. srmadata1.m. Przekładnie transformatorów są stałe i mają wartości odpowiadające zerowemu stopniowi regulacji,

8. Za pomocą programu komputerowego srm należy obliczyć następujące warianty rozpływów mocy:

1. napięcie w węźle bilansującym wynosi 0.9U_N, U_N oraz 1.1U_N,

2. Sprawdzić zachowanie się układu przy wyłączonych dwóch liniach równoległych tych samych i różnych.

9. W każdym wariancie ocenić, czy odchylenia napięć w węzłach sieci średniego napięcia znajdują się w dopuszczalnych przedziałach +5%/-10%.

2. Schemat ideowy analizowanego systemu elektroenergetycznego

4. Dane do obliczeń

Generator G1, G2- turbogenerator:

S_NG = ( 25+33/100)=25,33 MV*A, U_NG = 10.5 kV,
= 0.12, X₀ =

Generator G3, G4 - turbogenerator:

S_NG = ( 50+33/100)=50,33 MV*A, U_NG = 10.5 kV,
= 0.132, X₀ =

Transformator T1, T2 z regulowaną przekładnią

S_N = (40+33/10)=43,3 MVA

U_NH = 115 kV +/- 16% , czyli dU_H% = 16% w odniesieniu do U_NH

z_max = 25 zaczepów, czyli n = +/- 12 stopni regulacyjnych

U_NL = 10.5 kV

u_k = 11% P_cu = 160 kW P_Fe = 24.8 kW I₀ = 0.5%

Transformator T3, T4 z regulowaną przekładnią

S_N = (60+33/10)=63,3 MVA

U_NH = 117 kV +/- 16% , czyli dU_H% = 16% w odniesieniu do U_NH

z_max = 25 zaczepów, czyli n = +/- 12 stopni regulacyjnych

U_NL = 11 kV

u_k = 14.5% P_cu = 320 kW P_Fe = 80 kW I₀ = 0.9%

Transformator T5, T6

S_N = (40+33/10)=43,3 MVA U_NH = 115 kV U_NL = 20 kV

u_k = 11% P_cu = 205 kW P_Fe = 33 kW I₀ = 0.5%

Transformator T7

S_N = (20+33/10)=23,3 MVA

U_NH = 115 kV +/- 16% , czyli dU_H% = 16% w odniesieniu do U_NH

z_max = 25 zaczepów, czyli n = +/- 12 stopni regulacyjnych

U_NL = 11 kV

u_k = 11% P_cu = 205 kW P_Fe = 16 kW I₀ = 0.5%

Moc zwarciowa systemu zewnętrznego:

System
=(25000+33)=25033 MVA. X₀ = 2 X₁

Wszystkie linie są z _NL = 110 kV.

Linia L1, L2

r' = 0.1
/km x' = 0.4
/km. b=2 μS/km. l = (120 + 33)=153 km X₀ = 2.9 X₁

Linia L3, L4

r' = 0.2
/km x' = 0.4
/km. b=2 μS/km. l = (130 + 36)=163 km X₀ = 2.4 X₁

Linia L5, L6

r' = 0.1
/km x' = 0.4
/km. b=2 μS/km. l = (90 + 36)=123 km X₀ = 3.4 X₁

Linia L7, L8

r' = 0.1
/km x' = 0.4
/km. b=2 μS/km l = (45 + 33)=78 km X₀ = 3.4 X₁

5. Parametry zastępcze w jednostkach względnych

1. LINIE - wszystkie 110 kV

Impedancja bazowa dla S_b = 100 MVA oraz U_b = U_NL = 110 kV

5.1.1 Parametry zastępcze linii L-1,L-2

5.1.2 Parametry zastępcze linii L-3,L-4

5.1.3 Parametry zastępcze linii L-5,L-6

5.1.4 Parametry zastępcze linii L-7,L-8

5.2 TRANSFORMATORY

W celu uwzględnienia w obliczeniach komputerowych regulacji przekładni pod obciążeniem transformator jest modelowany jako transformator idealny połączony z czwórnikiem jak na rys. 2. Parametry zastępcze są odniesione do napięcia dolnego. Po stronie górnego napięcia na schemacie występuje idealny transformator z regulowaną przekładnią wyrażona w jednostkach względnych. W danych obliczeniowych węzeł początkowy odpowiada stronie wysokiego napięcia, a węzeł końcowy stronie napięcia niższego. Istnieje możliwość odwrócenia sposobu włączenia transformatora.

Transformator T1, T2 z regulowaną przekładnią

S_N = (40+36/10)=43,6 MVA

U_NH = 115 kV +/- 16% , czyli dU_H% = 16% w odniesieniu do U_NH

z_max = 25 zaczepów, czyli n = +/- 12 stopni regulacyjnych

U_NL = 10.5 kV

u_k = 11% P_cu = 160 kW P_Fe = 24.8 kW I₀ = 0.5%

5.2.1 Parametry zastępcze transformatorów T1, T2 w jednostkach względnych

Rezystancja i reaktancja w jednostkach mianowanych odniesione do napięcia dolnego U_NL = 11 kV dzielone są przez impedancję bazową, a konduktancja i susceptancja są mnożone przez impedancję bazową.

Impedancja bazowa dla S_b = 100 MVA. Napięcie bazowe jest równe znamionowemu napięci sieci po stronie dolnego napięcia transformatora, czyli U_b = U_NLS = 10 kV

= 0.000225

Przekładnia transformatorów T1, T2 w jednostkach względnych

Przekładnia znamionowa transformatora dla zerowego stopnia regulacji

Przekładnia znamionowa sieci

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych dla zerowego stopnia regulacji , czyli U_H = U_HNT oraz U_L = U_NLT

Przyrost napięcia w kV po stronie górnej na 1 stopień regulacyjny

Przyrost przekładni transformatora w jednostkach względnych przy U_L = U _NLT po zmianie napięcia o dU_H

Przekładnia w jednostkach względnych po zmianie zaczep o +/- s stopni regulacyjnych

Maksymalna przekładnia w jednostkach względnych

= 0.9504 + 12თ*0.01328 = 1.15498

Minimalna przekładnia w jednostkach względnych

= 0.9504 - 12*0.01328 = 0,83636

5.2.2 Parametry zastępcze transformatorów T3, T4 w jednostkach względnych

= 0.000661

Przekładnia transformatorów T3, T4 w jednostkach względnych

Przekładnia znamionowa transformatora dla zerowego stopnia regulacji

Przekładnia znamionowa sieci

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych dla zerowego stopnia regulacji , czyli U_H = U_HNT oraz U_L = U_NLT

Przyrost napięcia w kV po stronie górnej na 1 stopień regulacyjny

Przyrost przekładni transformatora w jednostkach względnych przy U_L = U _NLT po zmianie napięcia o dU_H

Przekładnia w jednostkach względnych po zmianie zaczep o +/- s stopni regulacyjnych

Maksymalna przekładnia w jednostkach względnych

= 0.9669 + 12თ*0.01289 = 1.2158

Minimalna przekładnia w jednostkach względnych

= 0.9669 - 12*0.01289 = 0,81222

5.2.3 Parametry zastępcze transformatorów T5, T6 w jednostkach względnych

Przekładnia transformatora T5, T6 w jednostkach względnych

Przekładnia znamionowa transformatora dla zerowego stopnia regulacji

Przekładnia znamionowa sieci

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych dla zerowego stopnia regulacji , czyli U_H = U_HNT oraz U_L = U_NLT

5.2.4 Parametry zastępcze transformatora T7 w jednostkach względnych

Przekładnia transformatora T7 w jednostkach względnych

Przekładnia znamionowa transformatora dla zerowego stopnia regulacji

Przekładnia znamionowa sieci

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych

Przekładnia transformatora w jednostkach względnych dla zerowego stopnia regulacji , czyli U_H = U_HNT oraz U_L = U_NLT

Przyrost napięcia w kV po stronie górnej na 1 stopień regulacyjny

Przyrost przekładni transformatora w jednostkach względnych przy U_L = U _NLT po zmianie napięcia o dU_H

Przekładnia w jednostkach względnych po zmianie zaczep o +/- s stopni regulacyjnych

Maksymalna przekładnia w jednostkach względnych

= 0.9504 + 12თ*0.01267 = 1,10244

Minimalna przekładnia w jednostkach względnych

= 0.9504 - 12*0.01267 = 0,79836

Dane węzłowe

Tab. 1.Moce węzłowe w jednostkach mianowanych i jednostkach względnych

Nazwa węzła	Typ	Napięcie znamionowe [kV]	Napięcie zadane	Moc odbioru czynna	Moc odbioru bierna	Moc czynna generowana	Moc bierna generowana
1	PQ 1	110	1.05	0.00	0.00	0	0
2	PQ 1	110	1.00	0.3	0.10	0	0
3	PQ 1	110	1.00	0.0	0.0	0	0
4	PQ 1	110	1.00	0.60	0.20	0	0
5	PQ 1	10	1.00	0.10	0.02	0	0
6	bilans. 3	20	1.00	0	0	0	0
10	PU 2	10	1.05	0	0	0.20	0
11	PU 2	10	1.05	0	0	0.20	0
12	PU 2	10	1.05	0	0	0.40	0
13	PU 2	10	1.05	0	0	0.40	0

Tab. 2 Parametry linii w jednostkach względnych

	l	R	X	B	R0	XO
		km	Ω	Ω	μS	Ω	Ω
L1	153	0,126446	0,505785	0,037026	23,07645	177,48
L2	153	0,126446	0,505785	0,037026	23,07645	177,48
L3	163	0,269421	0,538843	0,039446	24,71942	78,24
L4	163	0,269421	0,538843	0,039446	24,71942	78,24
L5	123	0,101653	0,406612	0,029766	18,55165	167,28
L6	123	0,101653	0,406612	0,029766	18,55165	167,28
L7	78	0,064463	0,257851	0,018876	11,76446	106,08
L8	78	0,064463	0,257851	0,018876	11,76446	106,08

Tab. 3 Parametry transformatorów w jednostkach względnych

	Zb	RT	XT	GT	BT	dUH	tN	tNS	tb	dt	tmax	tmin
T1	1	0,009409	0,280081	0,000225	0,001964	1,533	10,952	11	0,9957	0,013276	1,1550	0,8364
T2	1	0,009409	0,280081	0,000225	0,001964	1,533	10,952	11	0,9957	0,013276	1,1550	0,8364
T3	1	0,009663	0,277172	0,000661	0,004708	1,560	10,636	11	0,9669	0,012893	1,1217	0,8122
T4	1	0,009663	0,277172	0,000661	0,004708	1,560	10,636	11	0,9669	0,012893	1,1217	0,8122
T5	4	0,010934	0,254042	0,000330	0,002165	n/d	5,750	11	0,5227	n/d	n/d	n/d
T6	4	0,010934	0,254042	0,000330	0,002165	n/d	5,750	11	0,5227	n/d	n/d	n/d
T7	1	0,045691	0,571245	0,000132	0,000963	1,533	10,455	11	0,9504	0,012672	1,1025	0,7983

6. Plik danymi do obliczania rozpływów mocy

function [wezly,linie,transf,Sbase]=srmdat

% Dane do programu srm.m

Sbase = 100; % moc bazowa w MVA

% Uwaga!

% Wszystkie nastepne dane wezlowe i galeziowe podane sa w jednostkach wzglednych.

% Jednostki wzgledne (p.u.) odnosza sie do mocy bazowej i napiec znamionowych.

wezly=[

% Pd(+) - moc czynna odbierana w wezle,

% Pd(-) - moc czynna doplywajaca z sieci do wezla

% Qd(+) - moc bierna odbierana w wezle (indukcyjna),

% Qd(-) - moc bierna generowana w wezle (pojemnosciowa)

% Pg(+) - moc czynna generowana w wezle, Pg(-) - moc czynna odbierana w wezle

% Qg(+) - moc bierna generowana w wezle, Qg(-) - moc bierna odbierana w wezle

% Psh(+ - moc czynna odbierana w wezle jako staloimpedancyjna

% (shunt - np. straty ulotu

% Qsh(+) - moc bierna poprzeczna (shunt) pojemnosciowa,

% Qsh(-) - moc bierna poprzeczna indukcyjna

% typ wezla 1= PQ typ odbiorczy

% 2= PU typ generacyjny

% 3= U delta typ bilansujacy

% 5= PQ regulacja automatyczna Uzadane = Um

%nazwanr typ Un_kV Um k_st Pd Qd Pg Qg Psh Qsh

% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 1 110 1.050 0.0 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0

2 1 110 1.000 0.0 0.30 0.10 0.0 0.0 0.0 0.0

3 1 110 1.000 0.0 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0

4 1 110 1.000 0.0 0.60 0.20 0.0 0.0 0.0 0.0

5 1 10 1.000 0.0 0.10 0.02 0.0 0.0 0.0 0.0

6 3 20 1.000 0.0 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0

10 2 10 1.050 0.0 0.00 0.00 0.20 0.0 0.0 0.0

11 2 10 1.050 0.0 0.00 0.00 0.20 0.0 0.0 0.0

12 2 10 1.050 0.0 0.00 0.00 0.40 0.0 0.0 0.0

13 2 10 1.050 0.0 0.00 0.00 0.40 0.0 0.0 0.0

];

linie=[

% Susceptancja poprzeczna linii jest dodatnia,

% Dopuszczalne obciazenie termiczne odnosi sie do mocy pozornej linii

% STATUS galezi: status=1 - zalaczona, status=0 - wylaczona

% nazwawp nazwawk R X G B Smax st

% 1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 0.126446 0.505785 0.0 0.037026 2.00 0

1 2 0.126446 0.505785 0.0 0.037026 2.00 1

2 4 0.269421 0.538843 0.0 0.039446 2.00 1

2 4 0.269421 0.538843 0.0 0.039446 2.00 1

4 3 0.101653 0.406612 0.0 0.029766 2.00 1

4 3 0.101653 0.406612 0.0 0.029766 2.00 1

1 3 0.064463 0.257851 0.0 0.018876 2.00 1

1 3 0.064463 0.257851 0.0 0.018876 2.00 1

];

transf=[

% Susceptancja poprzeczna transformatora jest ujemna.

% Przekladnia znamionowa trans. tn=Uwpn/Uwkn

% Uwpn - nap. znam. wez. pocz., Uwkn - nap. znam. wez. konc.

% Przekladnia trpu = tr/tn jest odniesiona do przekladni znamionowej tn.

% Kat przekladni musi byc podany w stopniach.

% dtr - przyrost przekl. na zaczep

% Dopuszczalne obciazenie termiczne odnosi sie do mocy pozornej transformatorow.

% STATUS galezi: status=1 - zalaczona, status=0 - wylaczona

% nazwawp nazwawk R X G B Smax tm k_st tmin tmax dtr st

% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2 10 0.009409 0.280081 0.000225 -0.001964 0.60 0.9957 0.0 0.83636 1.15498 0.01328 1

2 11 0.009409 0.280081 0.000225 -0.001964 0.60 0.9957 0.0 0.83636 1.15498 0.01328 1

4 12 0.009663 0.277172 0.000661 -0.004708 0.90 0.9669 0.0 0.81223 1.12165 0.01289 1

4 13 0.009663 0.277172 0.000661 -0.004708 0.90 0.9669 0.0 0.81223 1.12165 0.01289 1

3 6 0.043736 1.016166 0.000083 -0.000541 0.60 0.5227 0.0 0.0 0.0 0.0 1

3 6 0.043736 1.016166 0.000083 -0.000541 0.60 0.5227 0.0 0.0 0.0 0.0 1

1 5 0.045691 0.571245 0.000132 -0.000963 0.30 0.9504 0.0 0.79835 1.10248 0.01267 1

];

return;

14

---