POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Instytut Elektroenergetyki	Systemy i Sieci Elektroenergetyczne Laboratorium	Rok akademicki 2005/2006
Wydział Elektryczny	Wykładowca: dr inż. R. Paszylk
Rok studiów:IV
Studia zaoczne Semestr: VIII	Analiza rozpływu prądów i mocy symetrycznych na analizatorze prądu stałego.
Wykonał: Marek Komer	Data oddania:		Ocena:

Zadania wykonywane podczas ćwiczenia.

1. Zamodelować zwarcie 3-fazowe symetryczne w wybranym węźle układu elektroenergetycznego, np.: w punkcie D - na szynach 110 kV w stacji D :

a ) wyznaczyć rozpływ prądów zwarciowych w sieci

b ) obliczyć wartości napięć w węzłach dla dwóch przypadków

- przy otwartym sprzęgle w stacji B ,

- przy zamkniętym sprzęgle w stacji B.

2. Wyznaczyć prądy zwarciowe w stacjach przy zwarciach na szynach kolejno we wszystkich stacjach układu elektroenergetycznego .

Dane.

Wartość analizatorowa prądu :

Moc podstawowa układu : S_pQ = 100 [MVA] i dla niej wyznaczyć X układu .

Przyjęto skalę mocową układu S_Q :

S_Q = C∙ m ∙
= 1,1∙1 ∙
= 11∙ 10³ [MVA / A]

Rozpływ mocy i prądów

Moc zwarciowa : S_kQ^” = S_Q ∙ I_a = 11 ∙ 10³ ∙ I_a [MVA]

Jeżeli prąd będzie podstawiany w [mA] to: S_kQ^” = 11 ∙ I_a [MVA]

Prąd początkowy : I _kQ^” =

gdzie U_n dla właściwego napięcia

Rozpływ napięcia

Napięcie znamionowe U_nQ w sieci (na szynach)

Napięcie podstawowe analizatorowe U_ap = 25 [V]

Napięcie rzeczywiste U_rz

Napięcie analizatorowe pomierzone U_app

czyli po przekształceniu :

U_rz = U_app ∙

Zadanie 1.

Schemat układu:

G - generator

Tr- transformator

L - linia napowietrzna

D - dławik

W - wyłącznik sprzęgłowy

Dane do schematu:

Generatory wg tablicy 2.1
Nr generatora	Reaktancja zwar. procentowa Xd'' [%]	Moc znamionowa SrG [MVA]
G - 1	14	31,5
G - 5	10	12,5
G - 6	11	18,0
G - 9	15	40,0

Transformatory i dławik
Nr urządzenia	Napięcie zwarcia procentowe Ukr'' [%]	Moc znamionowa SrT [MVA]
Tr - 11	10,5	31,5
Tr - 13	8	16,0
Tr - 14	8	16,0
Tr - 18	10,5	25,0
Tr - 20	10,5	10,0
Tr - 23	10,5	10,0
D - 37	8,0	13,0

Linie wg tablicy 2.2
Oznaczenie linii	Długość [km]	Reaktancja jednostkowa [Ω/km]	U [kV]
L 26	150	0,4	110
L 28	10	0,12	30
L 29	6	0,12	30
L 32	9	0,4	110
L 35	120	0,4	110

Uproszczony analizatorowy schemat układu:

Wyłącznik W zamknięty(sprzęgło załączone), generator G₅ wyłączony.

Numer elementu	Ia [mA]	SkQ^”= 11∙ Ia [MVA]
1	7,1	78,1
5	7,1	78,1
7	2,5	27,5
10	2,5	27,5
27	2,7	29,7
26	-	-
28	0,2	2,2
23	7,8	85,8
29	5,2	57,2
47	5,3	58,3
50	5,3	58,3
48	9,2	101,2
6	9,4	103,4
36	9,6	105,6

Podczas zwarcia w punkcie D spływają 3 prądy z elementów: 50, 36 i 48.

I _D = 5,3 + 105,6 + 101,2 = 24,1 [mA]

S_kQ^” = 11 ∙ I_a = 24,1 ∙ 11 = 265,1 [MVA] ,lub

S_kQ^” = S₅₀+S₃₆+S₄₈= 58,3+105,6+101,2=265,1 [MVA]

I _kQ^” =

Obliczenia analityczne

Dla zwarcia w stacji D , przy załączonym sprzęgle W.

Reaktancje generatorów przeliczone na stronę wysokości napięcia w miejscu zwarcia , czyli na stronę 110 kV.

Reaktancje transformatorów i dławika wyliczymy ze wzoru ( które trzeba , to

z przeliczeniami ) :

Reaktancje dla linii przeliczone na stronę 110 [kV]

Upraszczanie układu w celu wyliczenia reaktancji zastępczej całego układu.

Zamiana trójkąta 1, 2, 3 na równoważną gwiazdę :

Mamy teraz taki układ :

Zamiana gwiazdy na równoważny trójkąt :

Chcąc sprowadzić zwarcie na wspólne szyny w stacji D należy posłużyć się współczynnikami udziału :

wówczas

Układ musi wyglądać następująco :

Początkowy prąd zwarcia 3-fazowego I_k
^”

=1,44[kA]

Moc zwarciowa w punkcie zwarcia D :

Zadanie 2.

Pomiar prądów przy zwarciach w poszczególnych stacjach ( węzłach ) kolejno w całym układzie elektroenergetycznym.

Pomiar wykonano przy zwartym wyłączniku W sprzęgła .

Na podstawie pomiarów wyliczono moce na poszczególnych szynach ( w węzłach )

Wyniki pomiarów są następujące :

Nr węzła	Ia [mA]	SkQ^” [MVA]	UnQ [kV]	IkQ^” [kA]
1	24	264	110	1,39
2	25	275	110	1,44
3	21	231	30	4,46
4	27	297	6	28,58
5	21	231	30	4,45
6	28	308	6	29,64
7	21	231	30	4,46
8(p.D)	26	286	110	1,50
9	25	275	110	1,44

Schemat układu:

Wnioski.

Przy użyciu analizatora prądu stałego można w prosty sposób wyliczyć rozpływ mocy zwarciowych na poszczególnych szynach w układzie elektroenergetycznym w przypadku zwarcia w danym miejscu tego układu. Nie potrzeba żmudnej pracy podczas zwijania i obliczeń układu. Gdy zachowamy odpowiednie warunki pomiarowe, to nie powinniśmy mieć wielkich odchyleń i błędów co do wyników . My

w ćwiczeniu mieliśmy nieprawidłowości w dobrym połączeniu, ponieważ gniazda

i końcówki przyrządu nie miały dobrego zestyku.

W badanym układzie elektroenergetycznym zwarcie wystąpiło na szynach 110 kV

w stacji D. Nie braliśmy pod uwagę wpływu przyłączonych odbiorów, lecz uwzględniliśmy reaktancje indukcyjne elementów układu. Początkowy prąd zwarciowy występujący przy zwarciu można odłożyć jako ustalony prąd zwarciowy lub lepiej jako składową okresową prądu zwarciowego. W normalnym i prawidłowo działającym układzie moce zwarciowe przy zamkniętym wyłączniku sprzęgłowym W byłyby większe niż przy rozwartym.

W praktyce na występujące duże prądy zwarciowe szczególnie, gdy moc zwarciowa jest bardzo duża , np.: na rozdzielniach typu GPZ lub stacjach węzłowych , stosujemy sekcjonowanie za pomocą rozcięcia układu szyn i zastosowania tzw. sprzęgła. Wyłącznik sprzęgłowy najczęściej pracuje wtedy w tzw. automatyce SZR-u.

We wzorach użyto nowych oznaczeń i symboli zgodnie z normą PN-EN 60-909-0 : sierpień 2002.

Otrzymane wyniki wyliczone matematycznie, a otrzymane z analizatora dla naszego układu przedstawiały się następująco :

• z analizatora : I _kQ^” = 1,39 [kA] , S _kQ^” = 265,1 [MVA]

• z wyliczeń : I _kQ^” = 1,44 [kA] , S _kQ^” = 275,23 [MVA]

- 10 -

---