POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
|
Soroko Jacek | Rok studiów V Studia dzienne Semestr IX Rok Akademicki 2010/2011 |
|---|---|---|
LABORATORIUM PRACY SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH |
||
Data wykonania ćwiczenia 04.11.2010 |
Numer ćwiczenia: 5 |
Temat: Ograniczanie mocy zwarciowej w sieci elektroenergetycznej |
Data oddania ćwiczenia: . |
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności stosowania metod ograniczania mocy zwarciowej w sieci elektroenergetycznej.
Opis ćwiczenia
Ograniczanie mocy zwarciowej stosuje się aby aparatura łączeniowa w stacjach elektroenergetycznych była stanie wytrzymać przepływ prądu zwarciowego (przewody, łączniki itp.) i spowodować jego przerwanie (wyłączniki).
Ograniczanie mocy zwarciowej jest tożsame z ograniczaniem prądów zwarciowych. Uzyskujemy to stosując 3 najważniejsze sposoby:
Ograniczanie mocy zwarciowej poprzez odpowiednie sekcjonowanie sieci.
W stacjach elektroenergetycznych stosuje się sekcjonowanie pojedynczego systemu szyn zbiorczych, podwójny, a nawet potrójny system szyn zbiorczych. Prowadzi to do zmniejszenia liczby połączeń równoległych pomiędzy miejscem zwarcia i źródłami prądu zwarciowego, zwiększenia impedancji obwodu zwarciowego i tym samym do zmniejszenia prądu zwarciowego początkowego i mocy zwarciowej. Generatory, transformatory i linie zasilające podłącza się do oddzielnych sekcji lub systemów szyn zbiorczych i w ten sposób rozcina się ich połączenia równoległe. Jednak sekcjonowanie sieci zmniejsza elastyczność i niezawodność przesyłu energii elektrycznej.
Ograniczanie mocy zwarciowej poprzez wprowadzanie dodatkowych impedancji do obwodu zwarciowego.
1. Współcześnie w Polsce stosuje się transformatory 110 kV/średnie napięcie o napięciu zwarcia podwyższonym do 18 % (produkcji ABB-Elta), co ogranicza prąd zwarciowy po wtórnej stronie transformatora. Zaleca się stosowanie takich transformatorów zamiast stosowania dławików zwarciowych. Transformatory o normalnej konstrukcji mają napięcie zwarcia 1112 %.
2. Odpowiednie wybranie napięć zwarcia dla poszczególnych par uzwojeń transformatora 3-uzwojeniowego. W transformatorze 3-uzwojeniowym najmniejszą reaktancją rozproszenia ma uzwojenie ułożone pomiędzy dwoma pozostałymi. Jeżeli to uzwojenie będzie połączone z siecią zasilającą o najmniejszym źródle, to wtedy źródło silne połączone z pozostałymi uzwojeniami ma mniejszy współczynnik udziału w prądzie zwarciowym.
3. Moc zwarciowa na szynach średniego napięcia (6,3 22 kV) może być ograniczona przez zwiększenie impedancji na skutek podziału wtórnego uzwojenia średniego napięcia transformatora na dwa uzwojenia, każde o połowie mocy znamionowej uzwojenia pierwotnego. Dla polskich transformatorów napięcia zwarcia dla kolejnych par uzwojeń wynoszą 18/18/34 %.
4. Prąd zwarciowy jest ograniczany przez dławiki zwarciowe. Dławiki liniowe na napięcie 630 kV mają napięcie zwarcia najczęściej 4 %. Dławiki, instalowane między sekcjami szyn zbiorczych w stacjach, mają napięcie zwarcia 610 % . Reaktancja dławika, wyrażona w Ω, jest określona wzorem
,
gdzie
UND - napięcie znamionowe dławika,
- moc zwarciowa na szynach przed dławikiem (od strony zasilania),
- moc zwarciowa za dławikiem, tj. ograniczona tak, że <
Ograniczanie mocy zwarciowej w sieci średniego i niskiego napięcia poprzez szybkie odłączanie obwodu zwartego
Szybkie odłączanie obwodu zwarciowego do zasilania umożliwiają bezpieczniki i ograniczniki prądu zwarciowego. Bezpieczniki przerywają prąd zwarciowy przed wystąpieniem prądu udarowego. Ograniczniki są w istocie bezpiecznikami, w których przerwanie obwodu zwarciowego następuje przez ładunek wybuchowy sterowany elektronicznie.
Dane wejściowe
function [wezly,gal,trafo,gen,Unk]=cw5dat
% Parametry w omach:
%
wezly ={
% naz_wezla Un_kV S"kdop,MV.A
'wezel 1 ' [ 110.00 3000];
'wezel 2 ' [ 110.00 3000];
'wezel 3 ' [ 110.00 3000];
'wezel 4 ' [ 110.00 3000];
'wezel 5 ' [ 110.00 2000];
'wezel 6 ' [ 30.00 200];
'wezel 9 ' [ 10.00 200];
'wezel 10' [ 10.00 500];
'wezel 11' [ 10.00 500];
'wezel 12' [ 10.00 700];
'wezel 13' [ 10.00 700];
'wezel 14' [ 220.00 20000];
};
Unk = 110; % wybrany poziom napiecia w kV do obliczania impedancji
%%
% Parametry linii w omach przeliczone na napiecie Unk dla skladowych 1
gal={
% wp1 wk1 R1,om X1,om
'wezel 1 ' 'wezel 2 ' [ 21.8000 87.2000 ];
'wezel 1 ' 'wezel 2 ' [ 21.8000 87.2000 ];
'wezel 2 ' 'wezel 3 ' [ 45.6000 91.2000 ];
'wezel 2 ' 'wezel 3 ' [ 45.6000 91.2000 ];
'wezel 3 ' 'wezel 5 ' [ 18.800 75.2000 ];
'wezel 3 ' 'wezel 5 ' [ 18.800 75.2000 ];
'wezel 5 ' 'wezel 4 ' [ 30.6000 61.2000 ];
'wezel 5 ' 'wezel 4 ' [ 30.6000 61.2000 ];
'wezel 3 ' 'wezel 4 ' [ 13.300 53.2000 ];
'wezel 3 ' 'wezel 4 ' [ 13.300 53.2000 ];
'wezel 1 ' 'wezel 4 ' [ 14.300 57.2000 ];
'wezel 1 ' 'wezel 4 ' [ 14.300 57.2000 ];
};
% Parametry transf. w omach przeliczone na napiecie Unk dla skladowej 1
trafo={
% wp1 wk1 R1,om X1,om
'wezel 2 ' 'wezel 10' [ 0.7806 26.7269 ];
'wezel 2 ' 'wezel 11' [ 0.7806 26.7269 ];
'wezel 3 ' 'wezel 12' [ 0.7947 25.1361 ];
'wezel 3 ' 'wezel 13' [ 0.7947 25.1361 ];
'wezel 5 ' 'wezel 6 ' [ 2.0062 67.2222 ];
'wezel 5 ' 'wezel 6 ' [ 2.0062 67.2222 ];
'wezel 14' 'wezel 4 ' [ 0.1565 7.1260 ];
'wezel 14' 'wezel 4 ' [ 0.1565 7.1260 ];
'wezel 1 ' 'wezel 9 ' [ 2.7932 44.6644 ];
};
% Parametry gener. w omach przeliczone na napiecie Unk dla skladowej 1
gen={
% wk X1,om
'wezel 10' 55.89 ;
'wezel 11' 55.89 ;
'wezel 12' 31.33 ;
'wezel 13' 31.33 ;
'wezel 14' 0.8415
;
};
Return
Przebieg ćwiczenia
Wyniki symulacji bez ograniczeń mocy zwarciowej
Dane galeziowe sieci dla skl. 1 w omach
Wybrany poziom napiecia Unk = 110.0 kV
Od wezla Do wezla R1,om X1,om
wezel 1 wezel 2 21.8000 87.2000
wezel 1 wezel 2 21.8000 87.2000
wezel 2 wezel 3 45.6000 91.2000
wezel 2 wezel 3 45.6000 91.2000
wezel 3 wezel 5 18.8000 75.2000
wezel 3 wezel 5 18.8000 75.2000
wezel 5 wezel 4 30.6000 61.2000
wezel 5 wezel 4 30.6000 61.2000
wezel 3 wezel 4 13.3000 53.2000
wezel 3 wezel 4 13.3000 53.2000
wezel 1 wezel 4 14.3000 57.2000
wezel 1 wezel 4 14.3000 57.2000
wezel 2 wezel 10 0.7806 26.7269
wezel 2 wezel 11 0.7806 26.7269
wezel 3 wezel 12 0.7947 25.1361
wezel 3 wezel 13 0.7947 25.1361
wezel 5 wezel 6 2.0062 67.2222
wezel 5 wezel 6 2.0062 67.2222
wezel 14 wezel 4 0.1565 7.1260
wezel 14 wezel 4 0.1565 7.1260
wezel 1 wezel 9 2.7932 44.6644
zero wezel 10 0.0000 55.8900
zero wezel 11 0.0000 55.8900
zero wezel 12 0.0000 31.3300
zero wezel 13 0.0000 31.3300
zero wezel 14 0.0000 0.8415
Inwersja macierzy admitancyjnej zwarciowej Z1 = inv(Y1) - wykonana
Wyniki obliczen zwarciowych dla wezlow
============================================================================
Unk = 110.00 kV - wybrany poziom napiecia obliczen impedancji
Wezel Unk, kV Rkk1,om Xkk1,om Sk,MV.A S"kD,MV.A
wezel 1 110.00 4.4756 18.1756 711.0620 3000.000
wezel 2 110.00 3.4584 15.7707 824.3833 3000.000
wezel 3 110.00 1.8065 8.8090 1480.1461 3000.000
wezel 4 110.00 0.2538 2.8307 4683.3079 3000.000
wezel 5 110.00 3.4742 13.0572 985.0846 2000.000
wezel 6 30.00 1.8716 36.8754 360.4811 200.000
wezel 9 10.00 7.2688 62.8400 210.4050 200.000
wezel 10 10.00 1.8031 25.3294 524.1504 500.000
wezel 11 10.00 1.8031 25.3294 524.1504 500.000
wezel 12 10.00 0.7241 16.6760 797.3994 700.000
wezel 13 10.00 0.7241 16.6760 797.3994 700.000
wezel 14 220.00 0.0043 0.7067 18834.5528 20000.000
=============================================
Wnioski
Na podstawie przeprowadzonych symulacji w programie matlab, można zauważyć, że warunek skutecznego uziemienia został tylko spełniony dla przykładu z uziemionymi transformatorami T1, T3, T5, T7(YNyn), T9. Dla pozostałych kongiguracji warunki te nie zostały spełnione.