Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki

Instytut Elektroenergetyki

Sprawozdanie z laboratorium

Systemów Elektroenergetycznych

Ćwiczenie nr 205 część I

„Obliczanie wielkości zwarciowych w sieci ze skutecznie i nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym”

Wykonał :

Cyliński Radosław

nr indeksu 155143

Studia Zaoczne II stopnia

1. Celem ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wykonanie obliczeń wielkości zwarciowych początkowych dla zwarć symetrycznych i niesymetrycznych w wielonapięciowej sieci elektroenergetycznej za pomocą programu „ZWAK” .

2. Zakres ćwiczenia.

• Obliczenie rezystancji i reaktancji elementów sieci,

• Wprowadzenie obliczonych wartości do programu i obliczenie za jego pomocą prądu zwarcia jedno-, dwu- i trójfazowego dla zwarcia w węźle numer 25, 6, 15.

3. Schemat sieci wielonapięciowej.

4. Dane znamionowe elementów.

Symbol	Dane znamionowe elementu
G1
G2
T1	YNd11; rdzeń trójkolumnowy
T2	YNd11; rdzeń trójkolumnowy
T3	YNd11; rdzeń trójkolumnowy
T4	YNynd11; rdzeń pięciokolumnowy
T5	Dyn5; rdzeń trójkolumnowy
At	YautoNd11; rdzeń pięciokolumnowy
UE1
UE2
L1
L2
L3
L4
L5
L6

5. Schemat zastępczy dla składowych symetrycznych.

6. Obliczenie parametrów gałęzi.

Przyjmuję moc podstawową S_pod = 100MVA

Generator G1

(gałęzie 1, 5, 9)

Generator G2

(gałęzie 17, 22)

Transformator T1

Gałęzie 3, 7, 11 i 2, 6, 10:

Gałęzie 4, 8, 12:

Transformator T2

Gałęzie 14, 19 i 15, 20:

Gałąź 16 i 21:

Transformator T3

Gałąź 29 i 30:

Gałąź 31:

Transformator T4

Gałąź 42:

Gałąź 41:

Gałąź 45:

Gałąź 43:

Gałąź 44:

Autotransformator

Gałąź 36:

Gałąź 35:

Gałąź 39:

Gałąź 37:

Gałąź 38:

Transformator T5

Gałąź 33 i 32:

Gałąź 34:

Układ elektroenergetyczny UE1

(Gałąź 40)

Układ elektroenergetyczny UE2

(Gałąź 46)

Linia L1

(Gałąź 13)

Linia L2

(Gałąź 24)

Linia L3

(Gałąź 25)

Linia L4

(Gałąź 26)

Linia L5

(Gałąź 27)

Linia L6

(Gałąź 28)

7. Zwarcie jednofazowe w węźle 25.

Gałąź 36

Gałąź 40

G36			SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	3,6031	-81,33		0,543	-3,562
S	0,1688	139,783		-0,129	0,109
T	0,1688	139,784		-0,129	0,109
G40
	I	fi
R	21,869	-90		0,000	-21,869
S	0,0844	-40,217		0,064	-0,054
T	0,0844	-40,216		0,064	-0,054
RAZEM				0,414	-25,322

- Re

- Im

- Iz = 23,6519kA - wartość prądu zwarcia w węźle 25 wyliczona programem

Iz = 25,3256kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 25, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

Różnica prądów 1,6737kA.

Prąd zwarciowy główny jest mniejszy od sumy prądów zwarciowych płynących w gałęziach do miejsca zwarcia, ponieważ zwarcie ma miejsce na szynie między autotransformatorem, a układem energetycznym.

8. Zwarcie dwufazowe w węźle 25.

Gałąź 36

Gałąź 40

G36				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	0	0		0	0
S	3,24	190,544		-3,185	-0,593
T	3,24	10,544		3,185	0,593
G40
	I	fi
R	0	0		0,000	0,000
S	18,9394	180		-18,939	0,000
T	18,9394	0		18,939	0,000
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 25 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 25, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

9. Zwarcie trójfazowe w węźle 25.

Gałąź 36

Gałąź 40

G36				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	3,7412	-79,456		0,685	-3,678
S	3,7412	160,544		-3,528	1,246
T	3,7412	40,544		2,843	2,432
G40
	I	fi
R	21,8693	-90		0,000	-21,869
S	21,8693	150		-18,939	10,935
T	21,8693	30		18,939	10,935
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 25 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 25, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

10. Zwarcie jednofazowe w węźle 6.

Gałąź 9

Gałąź 10

G9				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	0	0		0,000	0,000
S	0	0		0,000	0,000
T	0	0		0,000	0,000
G10
	I	fi
R	0	0		0,000	0,000
S	0	0		0,000	0,000
T	0	0		0,000	0,000
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 6 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 6, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

11. Zwarcie dwufazowe w węźle 6.

Gałąź 9

Gałąź 10

G9				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	0	0		0	0
S	55,5556	180		-55,556	0,000
T	55,5556	0		55,556	0,000
G10
	I	fi
R	2,8702	183,055		-2,866	-0,153
S	2,8702	183,055		-2,866	-0,153
T	5,7405	3,055		5,732	0,306
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 6 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 6, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

12. Zwarcie trójfazowe w węźle 6.

Gałąź 9

Gałąź 10

G9				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	64,15	-90		0,000	-64,150
S	64,15	150		-55,556	32,075
T	64,15	30		55,556	32,075
G10
	I	fi
R	5,7405	243,055		-2,601	-5,117
S	5,7405	123,055		-3,131	4,811
T	5,7405	3,055		5,732	0,306
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 6 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 6, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

13. Zwarcie jednofazowe w węźle 15.

Gałąź 30

Gałąź 32

G30				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	0,7927	-80,58		0,130	-0,782
S	0,3964	99,42		-0,065	0,391
T	0,3964	99,42		-0,065	0,391
G32
	I	fi
R	0,3963	-80,58		0,065	-0,391
S	0,3964	-80,58		0,065	-0,391
T	0,3964	-80,58		0,065	-0,391
RAZEM				0,1946	-1,173

Iz = 1,1891kA - wartość prądu zwarcia w węźle 15 wyliczona programem

Iz = 1,1890kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 15, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

14. Zwarcie dwufazowe w węźle 15.

Gałąź 30

Gałąź 32

G30				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	0	0		0	0
S	6,5877	185,068		-6,562	-0,582
T	6,5877	5,068		6,562	0,582
G32
	I	fi
R	0	0		0,000	0,000
S	0	0		0,000	0,000
T	0	0		0,000	0,000
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 15 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 15, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

15. Zwarcie trójfazowe w węźle 15.

Gałąź 30

Gałąź 32

G30				SKŁADOWE
	I	fi		Re	Im
R	7,6068	-84,932		0,672	-7,577
S	7,6068	155,068		-6,898	3,207
T	7,6068	35,068		6,226	4,370
G32
	I	fi
R	0	0		0,000	0,000
S	0	0		0,000	0,000
T	0	0		0,000	0,000
RAZEM				0,00	0,00

Iz = 0kA - wartość prądu zwarcia w węźle 15 wyliczona programem

Iz = 0kA - (wartość prądu zwarciowego w węźle 15, wynikająca z sumowania prądów zwarciowych w poszczególnych fazach z uwzględnieniem kątów fazowych: rozbicie na składową czynną (cosfi) i bierną (sinfi).

Wnioski:

Obliczenie impedancji elementów sieci dla składowej zgodnej w jednostkach względnych. Przeprowadzenie obliczeń za pomocą maszyny cyfrowej dla zwarć jedno-, dwu-
i trójfazowych dla węzłów: 25, 6, 15.

W ramach ćwiczenia wszystkie obliczenia wykonywane były metodą jednostek względnych, której ideą jest zastąpienie wielkości mianowanych (mocy, prądu, impedancji czy napięcia) przez wielkości niemianowane równe stosunkowi danej wielkości do odpowiedniej wielkości podstawowej.

Obliczenia na jednostkach względnych wykonane zostały na następujących założeniach:

1. Napięcie znamionowe elementów równa się 1,05 napięcia znamionowego sieci, do której jest przyłączony dany element.

2. Wartość napięcia podstawowego równa się 1,05 napięcia znamionowego sieci.

3. Przekładnie transformatorów są równe stosunkowi napięć znamionowym sieci, do której są przyłączone.

Dla przypadku zwarcia jednofazowego w węźle 25 wartość obliczonego zwarcia z rozpływów prądów w obwodzie różni się w stosunku do prądu w miejscu zwarcia o wartość 1,6737kA, dla pozostałych przypadków zwarcia dwu i trójfazowego prądy spełniają zależność z I prawa Kirchhoffa (prądy się zerują). Z uwagi na to, że wartość prądu dla dwu i trójfazowego zwarcia się zgadza można wywnioskować, że dla zwarcia jednofazowego jest jakaś różnica programowa. W pozostałych węzłach 6 i 15 prądy wyliczone z rozpływów zerują się, co oznacza prawidłowość liczenia rozpływów prądów zwarciowych w poszczególnych węzłach.

Z wyników przeprowadzonych symulacji zwarć jedno- dwu- i trójfazowych w poszczególnych węzłach zachodzą następujące zależności:

Zwarcie jednofazowe:

Prądy w fazach S i T są równe zero.

Składowe symetryczne prądu (miejsce zwarcia):

Składowe symetryczne napięć:

Zwarcie dwufazowe:

Prądy w fazach S i T (miejsce zwarcia):

Prąd w fazie zdrowej wynosi 0

Składowe symetryczne prądu (miejsce zwarcia):

Składowe symetryczne napięć:

Zwarcie trójfazowe:

Prądy w fazach S i T (miejsce zwarcia):

Składowe symetryczne prądu (miejsce zwarcia):

Składowe symetryczne napięć:

Z_(0)T2d2

Z_(0)T2d1

Z_(0)T2g

P₍₁₎

U₍₁₎

K₍₁₎

I₍₂₎

P₍₂₎

U₍₂₎

K₍₂₎

½ Z_(1)L

E₍₁₎

Z_(1)G2

Z_(1)T2g-d1

Z_(1)U

˝ Z_(1)L

E₍₁₎

Z_(0)T1

Z_(2)T1

Z_(2)T1

Z_(2)G1

Z_(2)G1

Z_(0)T1

E₍₁₎

Z_(1)T1

Z_(1)G1

E₍₁₎

Z_(1)G1

Z_(1)T1

Z_(0)U

˝ Z_(0)L

Z_(0)T2g

P₍₀₎

I₍₀₎

I₍₁₎

U₍₀₎

K₍₀₎

˝ Z_(1)L

˝ Z_(1)L

Z_(2)T2g-d1

Z_(1)G2

˝ Z_(2)L

Z_(2)U

---