1. Schemat zastępczy linii w zależności od wysokości napięcia

I rodzaj – napowietrzne do 1kV, kablowe do 6kV – tylko R

II rodzaj – napowietrzne i kablowe do 30kV – R i X

III rodzaj – napowietrzne i kablowe powyżej 30kV o długości do 400km – G/2, B/2, R, X, G/2, B/2

IV rodzaj – linie najwyższych napięć o długości powyżej 400km. Należy uwzględnić zjawiska falowe. Przelicza się na III rodzaj przemnażając parametry przez współczynniki Schwarzkopfa lub Kennelly’ego

2. Reaktancja linii – związana ze strumieniem rozproszenia

Zależy od:

Odległości między przewodami – rośnie wraz ze wzrostem odległości $L_{0} = \left( 2\ln\frac{b_{sr}}{r} + 0,5 \right)*10^{- 4}\frac{H}{\text{km}}\ $

Gdzie b to odległość między przewodami

Promienia przewodu – maleje wraz ze wzrostem

Rodzaju przewodów – jest mniejsza dla przewodów wiązkowych i rurowych

Zwiększa straty mocy czynnej $\Delta P = \frac{P^{2} + Q^{2}}{U^{2}}*R$ i biernej $\Delta Q = \frac{P^{2} + Q^{2}}{U^{2}}*X$

Oraz spadki napięcia $\delta U = \sqrt{3}*\left( I^{'}R - I^{''}X \right)$

3. Konduktancja linii – obrazuje straty upływnościowe (skrośne i powierzchniowe) oraz straty ulotu.

$$G = \sigma*\frac{S}{l}$$

Iloczyn przewodności właściwej materiału i stosunku przekroju przewodu do jego długości.

Zjawisko ulotu występuje gdy napięcie fazowe jest większe od napięcia krytycznego ulotu.

$$U_{\text{kru}} = 48,9*m_{p}*m_{a}*\delta*r*\log\frac{b_{sr}}{r}$$

m_p − stan powierzchni przwodu,  m_a − stan atmosferyczny,  

δ − zalezny od cisnienia i temperatury,  r − promien przewodu,

 b_sr −  srednia odleglosc miedzy przewodami

Sposoby zmniejszenia: Większy przekrój przewodów i równomierne ich rozmieszczenie.

4. Susceptancja – obrazuje pole elektryczne wokół przewodu. Wyraża doziemną i międzyprzewodową pojemność

Dla obciążonej linii susceptancja działa jak kompensator zmniejszając spadki napięcia i straty mocy biernej. W przypadku linii nieobciążonej następuje wzrost napięcia na końcu linii.

ΔQ = U² * B

5. Parametry schematu zastępczego transformatora

Rezystancja – straty mocy w uzwojeniach. Cieplne i obciążeniowe.

Reaktancja – wynikająca z istnienia pola magnetycznego wokół przewodów wiodących prąd – strumień rozproszenia

Konduktancja – odwzorują ca zjawisko histerezy magnetycznej i prądów wirowych w obwodach magnetycznych – straty mocy czynnej w rdzeniu

Susceptancja – związana z magnesowaniem rdzenia – strumień główny

6. Spadek napięcia δ i strata napięcia Δ – wykres wektorowy

Stratą napięcia jest różnica geometryczna wektorów napięcia na początku i końcu układu przesyłowego. Spadek napięcia to różnica wartości skutecznych napięcia na początku i końcu układu przesyłowego.

7. Sposoby obliczania spadku napięcia w zależności od wysokości napięcia

Dla linii I rodzaju: $\delta U = {\sqrt{3}(I}^{'}*R)$

II rodzaju: $\delta U = \sqrt{3}*\left\lbrack I_{12}^{'}*R - I_{12}^{''}*X \right\rbrack$

III rodzaju: $\delta U = \Delta U^{'} + \frac{1}{2}*\frac{\left( \Delta U^{''} \right)^{2}}{U_{2} + \Delta U'}$

8. Spadek napięcia w układach WN – płyną w nich prądy pojemnościowe

$$\delta U = \Delta U^{'} + \frac{1}{2}*\frac{\left( \Delta U^{''} \right)^{2}}{U_{2} + \Delta U'}$$

9. Rozpływ prądów w linii dwustronnie zasilanej

Wszystkie prądy płyną w kierunku punktu spływu – punktu o najniższym potencjale.

Prąd wyrównawczy płynie gdy jest różnica napięć na zasilanych końcach linii lub nie są one w fazie.

$$I_{\text{wyr}} = \frac{U_{p} - U_{k}}{\sqrt{3}*Z_{\text{pk}}}$$

$$I_{12} = \frac{I_{5}*l_{24} + I_{3}*l_{34}}{l_{14}} + I_{\text{wyr}}\ \ \ \ \ jezeli\ Z_{0}\text{\ takie\ same}$$

10. Moc ładowania linii - o charakterze pojemnościowym generowana przez długie i nieobciążone linie elektroenergetyczne.

ΔQ_j = U²B

11. Sposoby regulacji napięcia

• Napięcia dodawcze

  • Regulacja wzbudzenia generatorów ΔE

  • Regulacja w transformatorach pod obciążeniem Δr

  • Regulacja w transformatorach bez obciążenia Δz

  • Odpowiedni dobór przekładni Δϑ

• Poprzez zmianę rozpływu mocy biernej

  • Kondensatory równoległe

  • Kompensatory synchroniczne

• Poprzez zmianę parametrów sieci

  • Kondensatory szeregowe

  • Zmiana przekroju przewodów

  • Zmiana długości linii

  • Zmiana odległości między przewodami (wpływa na reaktancję)

12. Regulacja poprzez stosowanie napięć dodawczych

13. Regulacja napięcia przy zastosowaniu kondensatorów:

$$\delta U = \frac{PR - QX}{U}$$

$$\delta U_{\text{kr}} = \frac{PR - \left( Q + Q_{k} \right)X}{U}$$

$$\delta U_{\text{sz}} = \frac{PR - Q\left( X - X_{\text{sz}} \right)}{U}$$

14. Wymagania stawiane zabezpieczeniom elektroenergetycznym

1. Wybiórczość działania

2. Czułość

3. Szybkość działania

4. Niezawodność

5. Ekonomiczność

15. Wybiórczość działania zabezpieczeń

Powinno zareagować zabezpieczenie najbliższe miejscu uszkodzenia. Dla zabezpieczeń zwłocznych stosuje się zasadę stopniowania czasowego, a dla bezzwłocznych odpowiednie nastawy prądów rozruchowych.

t_n = t_n − 1 + Δt,    Δt − czas stopniowania zalezny od bledow i czasu wlasnego wylacznika

16. Czułość zabezpieczeń

17. Sposoby rezerwowania zabezpieczeń

• Rezerwa zdalna – w przypadku niezadziałania zabezpieczenia 1, powinno zadziałać zabezpieczenie 2 (umiejscowione dalej od miejsca uszkodzenia) po większej zwłoce czasowej.

• Lokalna rezerwa wyłącznikowa

18. Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne linii od zwarć międzyfazowych

$${\frac{k_{s}^{''}I_{\text{zmin}}}{K_{I}k_{c}} \geq \ I}_{r} \geq \frac{k_{b}k_{r}k_{s}I_{\max}}{k_{p}K_{I}}$$

Współczynniki schematowy, bezpieczeństwa, czułości, samorozruchu,

19. Przyczyny stosowania zabezpieczenia bezzwłocznego w linii, sposób uzyskiwania wybiórczości

20. Uzyskiwanie wybiórczości działania zabezpieczeń w linii dwustronnie zasilanej

Przeciwbieżne stopniowanie zwłok czasowych. Najpierw stopniowanie od zasilania I, a potem od zasilania II.

Blokada kierunkowa jest niezbędna dla tych zabezpieczeń w danej stacji, których zwłoka czasowa jest najkrótsza. Przy występowaniu równych zwłok czasowych obydwa powinny być wyposażone w blokadę kierunkową. Zadziałanie zależy od wartości prądu zwarciowego oraz przesunięcia fazowego względem napięcia na szynach stacji.

21. Kaskadowe działanie zabezpieczeń w linii dwutorowej.

22. Kąt schematowy przekaźnika kierunkowego

Jest to kąt między prądem i napięciem doprowadzonymi do przekaźnika kierunkowego w normalnych warunkach obciążenia przy założeniu że cosφ = 1.

23. Filtry składowej zerowej prądu i napięcia

Jako filtr składowej zerowej prądu stosuje się przekładnik Ferrantiego lub układ Holmgreena.

Przekładnik Ferrantiego sumuje strumienie magnetyczne powodowane przez przepływ prądów fazowych. ϕ₀ = ϕ₁ + ϕ₂ + ϕ₃ = kI_o

Układ Holmgreena mierzy sumę prądów fazowych występujących przy doziemieniu: $I_{0} = \frac{\left( I_{l1} + I_{l2} + I_{l3} \right)}{3K_{I0}}$

Filtr składowej zerowej napięcia - uzwojenie pierwotne filtru podłączone jest w gwiazdę z uziemionym punktem neutralnym sieci a uzwojenie wtórne połączone w otwarty trójkąt z woltomierzem.

24. Rozpływ prądów w linii z nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym w czasie zwarcia doziemnego. (Izolowany lub kompensowany)

Przy zwarciu doziemnym metalicznym fazy L3 linii C w fazach L1 i L2 linii nieuszkodzonych oraz linii ze zwarciem płyną prądy zależne od pojemności doziemnej. I_Li = jωC_0LU_Li. Prądy te spływają przez ziemię do miejsca zwarcia. I_z = −j3ωC_0SU₀ = 3I₀. W przypadku linii kompensowanej do prądu zwarcia trzeba dodać prąd dławika.

25. Uzasadnić dobór prądu rozruchowego zabezpieczenia ziemnozwarciowego zerowo-prądowego

Nie ma możliwości pomiaru prądu zwarcia. Prąd linii zwartej ma charakter indukcyjny, a w liniach zdrowych płyną własne prądy pojemnościowe.

$$\frac{\left( 3k_{b}\left| I_{\text{CL}} \right| \right)}{k_{p}K_{\text{lo}}} \leq I_{r} \leq \frac{3\left| I_{\text{CS}} - I_{\text{CL}} \right|}{k_{c}\text{Klo}}$$

k_b,  k_c,  k_p – bezpieczeństwa (4,5 bezzwłoczne, >2 zwłoczne), czułości =2, powrotu

I_CL,  I_CS – prąd pojemnościowy własny linii, CS – pojemnościowy sieci

$$I_{\text{CL}} \leq \frac{I_{\text{CS}}}{1 + k_{b}k_{c}}$$

26. Warunki stosowania zabezpieczenia ziemnozwarciowego zerowo prądowego.

Jeżeli $\alpha = \frac{I_{\text{CL}}}{I_{\text{CS}}} \leq \frac{I_{\text{CS}}}{1 + k_{b}k_{c}}$ i α < 0, 3 ÷ 0, 4 to można stosować zerowo-prądowe, inaczej mocowe kierunkowe.

27. Dobrać zabezpieczenia od zwarć doziemnych w sieci kompensowanej

W sieciach kompensowanych przekaźniki zerowo prądowe i biernomocowe nie mogą być stosowane, ponieważ kierunek składowej biernej prądu zerowego zależy nie tylko od miejsca zwarcia, ale również od stopnia skompensowania sieci. Stosuje się dlatego zabezpieczenie czynnomocowe o kącie maksymalnej czułości α_w = 0. Kontroluje ono kierunek składowej czynnej prądu zerowego i blokują sygnał na otwarcie wyłącznika przy zwarciach zewnętrznych. W celu poprawy warunków pracy stosuje się AWSCz.

28. Dobrać zabezpieczenia od zwarć doziemnych w sieci z izolowanym punktem neutralnym

Można zastosować zerowo prądowe ziemnozwarciowe jeżeli spełniony jest warunek:

$$I_{\text{CL}} \leq \frac{I_{\text{CS}}}{1 + k_{b}k_{c}}$$

W innym przypadku należy zastosować zabezpieczenia biernomocowe. W sieci z izolowanym punktem neutralnym kierunek prądu zerowego w linii zwartej ma przeciwny kierunek niż w liniach zdrowych. W odcinku dotkniętym zwarciem prąd jest opóźniony o kąt φ₀ = −90. Na początku linii zdrowych prąd wyprzedza napięcie o 90 stopni. Umożliwia to selektywne działanie zabezpieczeń biernomocowych.

29. Wielkości ziemnozwarciowe mierzone przez przekaźnik admitancyjny w czasie zwarcia doziemnego wewnętrznego i zewnętrznego w sieci z izolowanym punktem neutralnym – zobrazować na charakterystyce przekaźnika.

30. Wielkości ziemnozwarciowe mierzone przez przekaźnik admitancyjny w czasie zwarcia doziemnego wewnętrznego i zewnętrznego w sieci z kompensowanej – zobrazować na charakterystyce przekaźnika.

31. Zabezpieczenia transformatora od zwarć wewnętrznych

Istnieją dwa rodzaje zabezpieczeń od zwarć wewnętrznych w uzwojeniach oraz na wyprowadzeniach, a mianowicie zabezpieczenia nadprądowe bezzwłoczne oraz zabezpieczenie różnicowe. Działanie obydwu rodzajów zabezpieczeń polega na reagowaniu na odpowiednie zmiany wartości prądów w obwodach wtórnych przekładników prądowych.

Dodatkowo można zastosować przekaźnik Bucholtza.

32. Zastosowanie i zasada działania Bucholtza

Jest to zabezpieczenie od obniżenia poziomu oleju i innych zakłóceń wewnątrz kadzi. W tym zwarć wewnętrznych, starzenia izolacji (wydzielanie gazów), wycieków oleju. W przypadku niskiego poziomu oleju styki I stopnia (sygnalizacja) zwierają się przez rtęć lub w przypadku nagłego wzrostu temperatury i ciśnienia zwierają się styki II stopnia (wyłączenie).

33. Zabezpieczenie transformatora od zewnętrznych zwarć międzyfazowych

Nadprądowe zwłoczne o charakterystyce niezależnej.

$${\frac{k_{s}^{''}I_{\text{zmin}}}{K_{I}k_{c}} \geq \ I}_{r} \geq \frac{k_{b}k_{r}k_{s}I_{\max}}{k_{p}K_{I}}$$

34. Blokada podnapięciowa zabezpieczenia transformatora od zwarć zewnętrznych.

35. Zabezpieczenie odległościowe transformatorów sprzęgłowych.

36. Zabezpieczenia ziemnozwarciowe transformatorów

37. Zabezpieczenia silników od zwarć międzyfazowych

Nadprądowe o charakterystyce częściowo zależnej

Człon zwarciowy:

Człon przeciążeniowy to samo ale Ins.

38. Zabezpieczenia silników od zwarć doziemnych

39. Zabezpieczenia silników od obniżenia napięcia

Podnapięciowe zwłoczne. Napięcie rozruchowe dobiera się z zależności:

$$U_{r} \leq \frac{U_{n}}{k_{b}k_{p}K_{U}}$$

Zwykle 0,5Un/Ku dla silników przewidzianych do samo rozruchu lub 0,7 jeżeli nie. Czas działania około 0,5-0,7; tak aby był dłuższy od czasu zadziałania zabezpieczeń bezzwłocznych zainstalowanych w obwodach silnikowych.

40. Zabezpieczenia silników od asymetrii zasilania

Asymetria prowadzi do nadmiernego wzrostu temperatury wirnika z powodu działania prądów wirowych oraz do wzrosty prądu w fazach nieuszkodzonych stojana.

Nadprądowe zwłoczne.

$$0,1*\frac{I_{\text{ns}}}{K_{I}} \leq I_{2r} \leq \frac{0,5I_{\text{ns}}}{K_{I}}$$

Zwłoka czasowa rzędu kilku sekund.