CW.2.Badanie modelu transformatorowego układu regulacji napięcia.

1.Cel regulacji napięcia w poszczególnych rodzajach sieci.

Cele regulacji napięcia:

-utrzymanie takiej wartości napięcia na zaciskach odbiorników energii elektrycznej która zapewni ich prawidłową prace(podstawowy cel)

-zredukowanie do minimum strat mocy i energii w sieci

-osiągnięcie maksymalnej pewności pracy i zdolności przesyłowej systemu

W różnych warstwach napięciowych, niektóre cele regulacji napięcia mają większe znacznie od pozostałych.

-W sieciach najwyższych napięć najważniejsze cele regulacji napięcia to ograniczenie strat i utrzymanie maksymalnej zdolności przesyłowej; jest to pierwsza warstwa- najwyższa-zalicza się do niej: wielkie elektrownie oraz ciążące je sieci: 220kV, 400kV, 750kV.

-W sieciach średnich i niskich napięć podstawowym celem jest zapewnienie najkorzystniejszych poziomów napięć u odbiorców

-W sieciach 110kV większe znaczenie ma ograniczenie strat mocy i energii oraz utrzymanie maksymalnej pewności ruchu; jest to druga warstwa- średnia-należą do niej:sieci 110kV wraz z zasilającymi je transformatorami.

2.Możliwości regulacyjne transformatora w zależności od lokalizacji w sieci.

Regulacja napięcia w warstwie najwyższych napięć ma charakter kompleksowy i obejmuje całą sieć krajową a więc posiada szeroki zakres regulacji(największy).

W sieciach 110kV zakres regulacji jest już większy, ograniczony do obszaru równolegle współpracującej sieci 110kV zasilanej z kilku stacji sąsiednich.

Najmniejszy zasięg ma regulacja napięcia w sieci średniego napięcia ograniczona do obszaru zasilanego z jednego transformatora.

3.wymagania jakościowe dotyczące energii elektrycznej.

Podstawowym zakłóceniem wpływającym negatywnie na jakość zasilania są nieodpowiednie parametry napięcia zasilania. Parametrami napięcia są:

częstotliwość napięcia, wartość napięcia, zmiany napięcia, szybkie zmiany napięcia, zapady napięcia, krótkie przerwy napięcia, długie przerwy napięcia, przepięcia przejściowe, niesymetria napięcia, harmoniczne napięcia .

Te parametry wartości i ich odchyłki są ustalone w normie. Te wymagania jakości energii powinien bezwzględnie zapewnić dostawca energii.

4.Wymień sposoby regulacji napięcia w sieciach elektroenergetycznych .

Sposoby regulacji:

a)w stanie beznapięciowym- jest stosowana w układach, w których konieczność zmiany przekładni występuje rzadko gdzie obciążenie waha się głównie od pory roku; przełączanie zaczepów wykonujemy w stanie beznapięciowym, co ogranicza stoswanie tego sposobu;

b)pod obciążęniem- jest stosowana w stacjach, w których zmiany napięcia występują stosunkowo często i nie jest możliwe wyłączenie transformatora. W celu regulacji napięcia ten sposób jest bardziej efektywny ponieważ nie musimy przerywać zasilania;

c)za pomocą dodatkowego transformatora- umożliwia płynna regulację w szerokim zakresie stosowany w stacjach najwyższych napięć, gdy występują większe wahania napięcia niż zakres regulacji zaczepowej oraz gdy jest utrudniona regulacja zaczepowa.W tym sposobie jest możliwość zmiany wartości oraz formy napięcia.

5.Budowa transformatora z przekładnią zaczepów.

6.Kryteria doboru nastaw zaczepów w transformatorach 110/SN w sieciach rozdzielczych.

7.Główne elementy transformatorowego regulatora napięcia.

Główne elementy:

-Układ pomiarowy-dokonuje porównania wartości zadanej napięcia z wartością napięcia transformatora;

-Przekażaniki opóżniajace- powodują, że sygnał na zadziałanie perzekładnika zaczepów podany jest dopiero, gdy zmiana wartości napięcia trwa istotnie długo;

-Nastawnik poziomu napięcia- nastawia odpowiednią wartość napięcia.

8.Charakterystyka statyczna regulatora napięcia.

U₀- napięcie zasilania,U_dz- napięcie dolne zadziałania, U_dp- napięcie dolne powrotu, U_gz- napięcie górne zadziałania, U_gp-napięcie górne powrotu

9.Warunki poprawnej pracy regulatora napięcia.

Poprawna praca regulatora napięcia możliwa jest gdy:

-nie może wystąpić jednoczesne wysyłanie przez regulator sygnału na podwyższenie i obniżenie napięcia;

-nie zachodzi przeregulowanie tj.: ciągłe przełączanie zaczepów transformatorów w górę i w dół.

Ćwiczenie3-badanie rozpływu prądów ziemnozwarciowych w sieci średniego napięcia.

1.Sposoby pracy punktu neutralnego w sieciach elektroenergetycznych.

Sposób pracy punktu neutralnego wynika ze sposobu pracy punktu gwiazdowego transformatorów pracujących w sieci. Gdy punkt gwiazdowy żadnego z transformatorów nie jest połączony z ziemią w danej sieci, to sieć pracuje z izolowanym punktem neutralnym. Gdy punkt gwiazdowy chociaż jednego z transformatorów jest połączony z ziemią w danej sieci to sieć pracuje uziemionym punktem neutralnym. Uziemienie to może być bezpośrednie, albo za pomocą dławika lub rezystora.

2.Od czego zależy natężenie prądu ziemnozwarciowego.

W sieciach z izolowanym punktem neutralnym prąd zwarcia zalęży od pojemności sieci oraz jej napięcia, nie zależy od impedancji na drodze od zródła do miejsca zwarcia. A więc wartość prądu zwarcia nie zależy od lokalizacji zwarcia względem transformatora zasilającego.

W sieci z uziemionym punktem neutralnym prąd zwarcia zależy od pojemności sieci oraz od napięcia, ale jeżeli zastosujemy uziemienie za pomocą dławika, to będzie zależał także od jego indukcyjności . Wartość prądu zwarcia w miejscu zwarcia wtedy kompensuje się do zera ponieważ prąd indukcyjny jest w zbliżeniu równy pojemnościowemu i skierowany przeciwną stronę więc będzie go kompensował. Jeżeli uziemienie jest bezpośrednie to na wartość prądu ma wpływ odległość od transformatora; im dalej tym większy jest prąd zwarcia. W przypadku doziemienia przez rezystor to na wartość prądu zwarcia ma wpływ rezystancja doziemienia.

3.Skutki wystąpienia zwarcia doziemnego:

a)silne nagrzewanie prądem zwarciowym co przyspiesza starzenie izolacji;

b)powstanie dużych sił dynamicznych, co powoduje deformację szynoprzewdów lub pęknięć izolatorów wsporczych;

c)powstanie niebezpiecznych napięć między bliskimi punktami ziemi oraz na częściach nie będących normalnie pod napięciem;

d)niszczenie konstrukcji słupów w sieciach ŚN;

e)powstanie przepięć ziemnozwarciowych;

f)powstanie zakłóceń elektromagnetycznych;

g)możliwość zniszczenia urządzeń.

4.Przeznaczenie i budowa przekładnika Ferrantiego.

Przekładniki Ferrantiego służą do zasilania przekładników zabezpieczeniowych w sieci wysokiego napięci, są stosowane w układach automatyki zabezpieczeniowej. Są to przekładniki nakładane na kabel, mające tylko uzwojenie wtórne(uzwojeniem pierwotnym jest kabel), reagujące na niesymetrię prądu przy zwarciu doziemnym.

5.Rozpływ prądów w nieobciązonej, nieuszkodzonej wielotorowej linii kablowej.

6.Rozpływ prądó przy zwarciu doziemnym w jednej linii kablowej ŚŃ.

Ćwieczenie4-Badanie zwarć symetrycznych na analizatorze prądu stałego.

1.Co to jest zwarcie, rodzaje zwarć.

Zwarcie- jest zakłóceniem polegającym na połączeniu bezpośrednim przez łuk elektryczny lub przewodnik, jednego lub więcej punktów układu elektromagnetycznego, należącego do różnych faz między sobą lub z ziemią.

Rodzaje zwarć: pojedyńcze i wileomiejscowe; symetryczne(-3-fazowe,-3-fazowe z ziemią);

niesymetryczne(-1-fazowe z ziemią,-2-fazowe,-2-fazowe z ziemią);jednoczesne i niejednoczesne; zewnętrzne i wewnętrzne; trwałe i przemijające; bezimpedancyjne i przez impedancję; doziemne i bez udziału ziemi; małoprądowe i wileoprądowe.

2.Wyznaczanie prądów zwarcia metodą PN.

Według normy PN do obliczenia prądów zwarciowych należy:

-najpierw budujemy schemat zastępczy analizowanego systemu (przyjmując pewne uproszczenia);

-następnie wyliczamy zastępcze impedancje zwarciowe

widziane w węzle zwarcia;

-następnie składową zgodną prądu początkowego w miejscu zwarcia oraz prąd początkowy. Na jego podstawie możemy wyliczyć prąd udarowy, prąd wyłączeniowy prąd nieokresowy cieplny, prąd zastępczy oraz moc zwarciową.

3.Budowa i zasada działania analizatora zwarć.

Urządzeniem pozwalającym na zamodelowanie sieci elektromagnetycznej i wykonanie pomiarów na modelu jest analizator sieciowy rezystancyjny. W analizatorze odwzorowuje się w odpowiedniej skali jego parametry, tworząc schemat sieci z odbiorami, żródłami i liniami przesyłowymi. Obliczenie rozpływu prądów polega na znalezieniu prądów płynących w gałęziach. A więc wszystkie elementy sieci są reprezentowane przez rezystancję w analizatorze. Analizator uniemożliwia pomiar prądu zwarcia w miejscu zwarcia oraz prądów płynących w poszczególnych elementach sieci. Jako miejsce zwarcia można wybrać punkt na płycie czołowej , w którym znajduje się gniazdo wtykowe; punkty te odpowiadają szynom wszystkich rozdzielni, gdzie wpinamy amperomierz i dokonujemy pomiaru.

4.Wpływ układu połączeń sieci na natężenie prądu zwarcia.

Przez odpowiednie ukształtowanie struktury sieci możemy wpływać na wartość impedancji. Zwarcia Zk, a tym samym na wartość prądu zwarcia. A więc struktura ma duży wpływ na wartość prądu zwarcia, przez odpowiednie połączenie elementów można zmieniać wartość prądu zwarcia.

5.Wpływ miejsca zwarcia na natężenie pradu zwarcia.

Miejsce zwarcia jest ważną rzeczą do obliczeń zwarciowych, chodzi tu czy miejsce zwarcia jest w pobliżu generatora, czy zwarcie jest dosyć daleko. Ma to duży wpływ na wartość prądu zwarcia oraz na przebiegi czasowe. Jeżeli miejsce zwarcia jest daleko to udział impedancji generatora jest znikomo mały; w przypadku gdy zwarcie jest blisko to reaktancja generatora jest porównywalna z reaktancją zastępczą sieci; należy wtedy uwzględnić to zjawisko w obliczeniach zwarciowych. A więc zmieni nam się wartość prądu oraz przebiegi czasowe. Ponadto wraz ze wzrostem odległości miejsca zwarcia od generatora składowa okresowa zanika coraz mniej intensywnie, a składowa nieokresowa coraz bardziej intensywnie.

6.Możliwości ograniczenia prądów zwarciowych.

Prąd zwarciowy można ograniczyć za pomocą metod:

1)metoda powiększenia impedancji zwarciowej przez:

-wprowadzenie do sieci dodatkowych elementów;

-zastos0wanie elementów o dużych impedancjach;

-odpowiednie ukształtowanie struktury sieci;

-zastosowanie automatyki rozcinającej ;

-zastosowanie dławików zwarciowych, transformatorów z uzwojeniami dzielonymi;

2)metoda urządzeń ograniczających wartość prądu zwarcia przez:

-zastosowanie bezpieczników i ograniczników;

-zastosowanie sprzęgła rezonansowego;

-zastosowanie szybkich łączników tyrystorowych;

-zastosowanie elementów nieliniowych wyzwalanych temperaturowo.

Ćwiczenie.5-Rozpływ mocy w sieci elektroenergetycznej-symulacja w programiePower Wrold.

1.Sieci zamknięte wielooczkowe; opis, występowanie.

2.Cel badania rozpływów w sieciach wieloczkowych.

Badanie rozpływu mocy w sieciach wielooczkowych pozwala na określenie rozpływu mocy i prądów we wszystkich węzłach sieci a tym samym pozwala na zbadanie czy w czasie pracy sieci nie występują przekroczenia w wartościach prądów i napięć w poszczególnych gałęziach sieci.

A więc obserwując rozpływ mocy w sieciach obserwujemy wartość prądów i napięć w poszczególnych gałęziach.

3.Rodzaje węzłów w sieciach wielooczkowych.

-węzły odbiorcze-gdzie zadana jest wartośc mocy czynnej i biernej pobieranej w wężżle;

-węzły generatorowe-gdzie zadan jest moc czynna generowana i napięcie w wężżle;

-węzeł bilansujący-gdzie zadana jest wartość napięcia oraz kąt napięcia.

4.Od czego zależą straty mocy w linii łączącej węzeł odbiorczy z siecią.

W linii łączącej węzeł odbiorczy z siecią straty mocy zależą od mocy czynnej i biernej przesyłanej do odbiorcy oraz rezystancji i reaktancji urządzeń przesyłowych.

5.Od czego zależą straty mocy w linii łączącej węzeł generatorowy z siecią.

W linii łączącej węzeł generatorowy z siecią straty mocy zależą od napięcia panującego na tej linii i od kąta napięcia oraz od rezystancji i reaktancji linii.

6.Możliwości regulacji poziomów napięć w węzłach sieciach wielooczkowych.

7.Możliwości regulacyjne węzła generatorowego.

Ćwiczenie1.-Badanie przekładników prądowych.

1.Co to jest graniczny współczynnik dokładności przekładników prądowych.

Graniczny współczynnik dokładności przekładników prądowych jest to stosunek znamionowego granicznego prądu pierwotnego do znamionowego prądu pierwotnego Ign/In.

2.Co to jest współczynnik bezpieczeństwa przekładników prądowych.

Współczynnik bezpieczeństwa przekładników prądowych jest to stosunek znamionowego prądu bezpiecznego przyrządu do znamionowego prądu przekładnika Ibn/Inp. Gdy jego wartość jest mała (Inp) to bezpieczeństwo przyrządu zasilanego z przekładnika jest duże.

3.Podać i opisać schemat przekładnika prądowego.

I'1=prąd strony pierwotnej odniesiony na stronę wtórną;

I2=prąd strony wtórnej;I0=prąd magnesowania;

L'1=ind. związana ze str. Rozproszenia się strumienia φ1r zamykającego się przez powietrze strony pierwotnej odniesiona na stronę wtórną;

L2=indukcyjność związana ze str. rozproszenia się strumienia φ2r strony wtórnej;

R1=rezyst. uzw. Pierwotnego przeliczona na stronę wtórną; R2=rezyst. uzw.wtórnego; Rfe=reprezentuje całkowite straty w rdzeniu;

Lmi=indukcyjność związana ze strumieniem sprzężonym z dwoma uzwojeniami φmi, zamykającymi się w ziemi; Zobc=impedancja obciążenia

W przekładnikach prądowych impedancja strony pierwotnej jest bardzo mała, a więc nie ma wpływu na wartość prądów pierwotnych; napięcie na ich zaciskach jest pomijalnie małe. Dzięki temu stronę pierwotną można traktować jako żródło prądu, co pozwala pominąć elementy R'1 i L'1 nie mające wpływu na prąd wtórny i pierwotny.A więc można opisać schemat:

4.Jak powstają i od czego zależą błędy przekładników prądowych?

Wykres wektorowy przekładnika prądowego:

Błąd prądowy(przekładni)-jest to błąd wynikający z tego że przekładnia rzeczywista nie jest równa przekładni znamionowej.

Jest to różnica wartości skutecznej prądu wtórnego pomnożona przez przekładnię znamionową i wartości skutecznej prądu pierwotnego.

Zależy od parametrów:konstrukcyjnych i materiałowych od prądu wtórnego ,obciążenia i argumentu impedancji wtórnej.

Jeżeli uzwojenia przekładnika prądowego są nie korygowalne to mamy do czynienia błędem prądowym niekorygowalnym.

Błąd kątowy-jest to kąt między wektorami prądów pierwotnego i wtórnego.

δ=arg(I2/I1)

Błąd prądowy i kątowy zależą od obciążenia.

Jeżeli obciążenie ma charakter indukcyjny wtedy kąt między prądem a napięciem U2 dąży do pi/2, a więc błąd kątowy będzie malał, a błąd prądowy będzie rósł.

A jeżeli obciążenie ma charakter rezsytancyjny wtedy kąt pomiędzy prądem I2 a napięciem U2 będzie malał i dążył do zera, wtedy błąd kątowy rośnie, a błąd prądowy maleje

Błąd całkowity-jest to wartość skuteczna prądu będącego różnicą między chwilowymi wartościami prądu wtórnego rzeczywsitego pomnożonego przez przekładnię znamionową a chwilowymi wartościami prądu pierwotnego. Błąd całkowity nie zależy od charakteru obciążenia.

5.Czy i jeśli tak to w jaki sposób zabezpiecza się urządzenia przyłączone do obwodów wtórnych przekładników prądowych.

Urządzenia przyłączone do przekładników prądowych są chronione przez odpowiednie właściwości zasilanych przekładników:

-znamionowym prądem bezpiecznym przyrządu

-znamionowym współczynnikiem bezpiecznym przyrządu

Przeciążenia o krotności większych niż współczynnik bezpieczeństwa nie powodują zwiększenia prądu po stronie wtórnej;chronione są wtedy mierniki i przyrządy przyłączone.

A więc przekładniki zasilające mierniki powinny mieć małe współczynniki bezpieczeństwa, aby prąd wtórny był mały niezależnie od prądu pierwotnego.

Rzeczywista wartość współczynnika bezpiecz. Zależy od obciążenia strony wtórnej przekł.

Przy obciążeniu dużo mniejszym od znamionowego, gdy występują duże przeciążenia,przyrządy nie są chronione przed zniszczeniem; nie wsytępuje wtedy ograniczające działanie nasycenia rdzenia magn. I prąd wtórny może osiągnąć duże wartości.

Zaś przy obciążeniu mocą dużo większą niż znamionowa przy niewielkich przeciążeniach może wystąpić konfrontacja z dużym błędem, co wpływa na błędne działanie zabezpieczeń.

Gdy obciążenie strony wtórnej jest znacznie mniejsze niż znamionowe to niekiedy jest konieczne zastosowanie dodatkowej rezystancji.

---