|
Politechnika Opolska |
LABORATORIUM
Przedmiot: |
|
Kierunek studiów: |
|
Rok studiów: |
|
||
Semestr: |
czwarty |
Rok akademicki: |
2012/2013 |
||
Temat: |
|
|
|||||
Nazwisko: |
Imię: |
Nazwisko: |
Imię: |
||
1. |
|
Dominik |
2. |
Kolanko |
Arkadiusz |
3. |
|
Paweł |
4. |
Kauf |
Łukasz |
5. |
|
Artur |
|
|
|
Ocena za projekt: |
Data: |
Uwagi: |
|
|
|
Termin zajęć: |
|||
Dzień tygodnia: |
12.04.2013 |
Godzina: |
11:00 - 12:30 |
Termin oddania projektu: |
19.04.2013
|
Projekt oddano: |
|
1. Wstęp
Urządzenia elektryczne zainstalowane w głównym torze prądowym muszą charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością termiczną i elektrodynamiczną. Muszą być dobierane w taki sposób, aby wytrzymywały spodziewany w danym miejscu układu największy prąd zwarciowy. Łączniki powinny ponadto odznaczać się odpowiednimi zdolnościami łączeniowymi.
Aby móc dobierać urządzenia o odpowiedniej wytrzymałości zwarciowej, należy określać podstawowe obliczeniowe parametry zwarciowe charakteryzujące zwarcie w rozważanym punkcie sieci. Należą do nich:
- początkowy prąd zwarciowy Ik”
- prąd zwarciowy ustalony Ik
- prąd zwarciowy udarowy ip
- prąd wyłączeniowy symetryczny Ib
- zastępczy cieplny prąd zwarciowy Ith
Obliczenia zwarciowe oraz dobór urządzeń ze względu na cieplne i elektrodynamiczne działanie prądu zwarciowego należy wykonać zgodnie z normą PN/E-05025
Według normy doboru urządzeń o napięciach powyżej 1kV w zależności od warunków zwarciowych przyjęta do obliczeń konfiguracja układu elektroenergetycznego powinna uwzględniać:
- warunki które mogą wystąpić przy normalnej eksploatacji i prowadzą do największych prądów zwarciowych
- przewidywaną rozbudowę układu
- sposób eksploatacji układu
Rodzaj zwarcia wybrany do obliczeń zależy od tego która ze znamionowych wartości podlega sprawdzeniu. Należy sprawdzić pracę urządzenia w najniekorzystniejszych z możliwych warunków zwarciowych. Zalecany wg normy wybór rodzaju zwarcia podano w tabeli 1, przy czym najniekorzystniejsze warunki zwarciowe najczęściej występują przy zwarciu 3-fazowym
Tabela 1
Dobór urządzenia ze względu na: |
Kryterium wyboru rodzaju zwarcia |
Sieci o wsp. uziemienia < 0.8 |
Sieci o wsp. uziemienia > 0.8 |
Działanie cieplne prądu zwarciowego |
Największy zastępczy cieplny prąd zwarciowy |
Trójfazowe, dwufazowe, doziemne, jednofazowe |
Trójfazowe, dwufazowe |
Działanie elektrodynamiczne prądu zwarciowego |
Największe siły elektrodynamiczne |
Trójfazowe, jednofazowe |
Trójfazowe |
Zdolność łączeniowa łącznika |
Największy prąd wyłączeniowy |
Trójfazowe, doziemne |
Trójfazowe |
Norma rozróżnia następujące rodzaje zwarć:
1. Zwarcia odległe od generatorów - zwarcia w czasie których nie występuje zmiana napięcia powodująca przepływ prądu zwarciowego i nie występują znaczące zmiany impedancji obwodu zwarciowego. Nie uwzględnia się tu wpływu silników. Prąd zwarciowy stanowi sumę dwóch składowych:
- składowej przemiennej o stałej amplitudzie w czasie trwania zwarcia
- składowej nieokresowej zanikającej do zera
2. Zwarcia w pobliżu generatorów, w czasie których prąd zwarciowy jest sumą:
- składowej przemiennej o amplitudzie malejącej w czasie trwania zwarcia
- składowej nieokresowej malejącej do zera.
Obliczanie parametrów zwarciowych
Początkowy prąd zwarciowy Ik”, kA oblicza się wg wzoru:
zwarcie 3-fazowe Ik3”= cUn/ 3|Z1|
zwarcie 2-fazowe Ik2” Ik3”= cUn/ 3|Z1|
zwarcie 2-fazowe z ziemią Ik2E”= 3cUn/|Z1+2Z0|
zwarcie 1-fazowe Ik1”= 3cUn/|Z1+Z2+Z0|
Udarowy prąd zwarciowy ip w miejscu zwarcia:
ip= 2 χmIk”
Prąd wyłączeniowy symetryczny Ib, kA
Ib =μIk”
Prąd zwarciowy ustalony Ik
dla zwarć odległych od generatora Ik=Ik”
dla zwarć w pobliżu generatora Ikmax= λmaxInG dla maksymalnego wzbudzenia generatora
Ikmin= λminInG dla stałego wzbudzenia maszyny synchronicznej w stanie biegu jałowego
Zastępczy cieplny prąd zwarciowy tz-sekundowy Ith, kA w miejscu zwarcia
Ith=Ik” m+n
2. Schemat szeregowego układu pomiarowego
Xs-reaktancja szeregowego układu elementów
Xl- reaktancja linii
XT- reaktancja transformatora
Ik” -początkowy prąd zwarciowy
3. Zmiana parametrów zwarciowych w stosunku do zmiany kolejno:
- mocy pozornej zwarciowej Szw
- średnicy przewodu linii AFl
- długości linii L
- mocy pozornej znamionowej transformatora Snt
- napięcia zwarcia Uzw
odniesionymi do parametrów wzorcowych
Xs-reaktancja systemu elektroenergetycznego, sieci
Xl- reaktancja linii
XT-reaktancja transformatora
Rl- rezystancja linii
Xz- reaktancja zastępcza
Ik”- początkowy prąd zwarciowy
ip - prąd zwarciowy udarowy
Ib - prąd wyłączeniowy symetryczny
Sb - moc pozorna wyłączeniowa
Ibasym - prąd wyłączeniowy asymetryczny
Sbasym - moc pozorna wyłączeniowa asymetryczna
Ik - prąd zwarciowy ustalony
Ith - zastępczy cieplny prąd zwarciowy
Tabela z danymi wzorcowymi
Dane wejściowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone prądy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 6,918 |
|
|
|
|
|
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 17,611 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 6,918 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,01764 |
|
Sb [MVAr] = 71,898 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,55078 |
|
Ibasym [kA] = 6,918 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 31,23203 |
|
Sbasym [MVAr] = 71,898 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 6,918 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 10,054 |
Zmianą poszczególnych parametrów linii oraz ich wpływ na inne parametry
1.Zmiana mocy zwarciowej
a) Szw= 500 MVA
Dane wejściowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone prądy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,09295 |
|
IK" [kA] = 9,263 |
Szw [MVA] = 500 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 23,581 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 9,263 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,01764 |
|
Sb [MVAr] = 96,268 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,41135 |
|
Ibasym [kA] = 9,263 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 23,32589 |
|
Sbasym [MVAr] = 96,268 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 9,263 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 13,462 |
1b) Szw=1000 MVA
Dane wejściowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone prądy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,04648 |
|
IK" [kA] = 10,443 |
Szw [MVA] = 1000 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 26,584 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 10,443 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,01764 |
|
Sb [MVAr] = 108,530 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,36488 |
|
Ibasym [kA] = 10,443 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 20,69051 |
|
Sbasym [MVAr] = 108,530 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 10,443 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 15,177 |
|
|
|
|
|
2.Zmiana średnicy
a) AFL = 3x240mm2
Dane wejściowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone prądy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 6,918 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 17,611 |
AFL [mm2] = 3 x 240 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 6,918 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,00882 |
|
Sb [MVAr] = 71,898 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,55078 |
|
Ibasym [kA] = 6,918 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 62,46405 |
|
Sbasym [MVAr] = 71,898 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 6,918 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 10,054 |
b) AFL= 3x 525 mm2
Dane wejœciowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone pršdy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 6,918 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 17,611 |
AFL [mm2] = 3 x 525 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 6,918 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,00403 |
|
Sb [MVAr] = 71,898 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,55078 |
|
Ibasym [kA] = 6,918 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 136,64011 |
|
Sbasym [MVAr] = 71,898 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 6,918 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 10,054 |
3. Zmiana długości linii
a) Długość l = 100 km
Dane wejœciowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone pršdy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 5,741 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,13967 |
|
ip [kA] = 14,615 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 5,741 |
L [km] = 100 |
|
RL [Om] = 0,08818 |
|
Sb [MVAr] = 59,667 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,66251 |
|
Ibasym [kA] = 5,741 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 7,51361 |
|
Sbasym [MVAr] = 59,667 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 5,741 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 8,344 |
b) Długość l = 300 km
Dane wejœciowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone pršdy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 4,041 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,41901 |
|
ip [kA] = 10,286 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,29047 |
|
Ib [kA] = 4,041 |
L [km] = 300 |
|
RL [Om] = 0,26453 |
|
Sb [MVAr] = 41,993 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,94185 |
|
Ibasym [kA] = 4,041 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 3,56054 |
|
Sbasym [MVAr] = 41,993 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 4,041 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 5,872 |
4. Zmiana mocy pozornej transformatora
a) Snt = 25 MVA
Dane wejœciowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone pršdy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 8,540 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 21,739 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,18590 |
|
Ib [kA] = 8,540 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,01764 |
|
Sb [MVAr] = 88,748 |
SNT [MVA] = 25 |
|
XZ [Om] = 0,44621 |
|
Ibasym [kA] = 8,540 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 25,30242 |
|
Sbasym [MVAr] = 88,748 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 8,540 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 12,410 |
b)Snt = 40 MVA
Dane wejœciowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone pršdy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 10,121 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 25,764 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,11619 |
|
Ib [kA] = 10,121 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,01764 |
|
Sb [MVAr] = 105,180 |
SNT [MVA] = 40 |
|
XZ [Om] = 0,37650 |
|
Ibasym [kA] = 10,121 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 21,34935 |
|
Sbasym [MVAr] = 105,180 |
Uz% = 11 |
|
|
|
IK [kA] = 10,121 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 14,708 |
5.Zmiana napięcia zwarciowego w %
a) Uzw%= 10
b) Uzw=14.15 %
Dane wejœciowe: |
|
Wyliczone reaktancje: |
|
Wyliczone pršdy zwarciowe: |
UN [kV] = 110 |
|
XS [Om] = 0,23238 |
|
IK" [kA] = 6,011 |
Szw [MVA] = 200 |
|
XL [Om] = 0,02793 |
|
ip [kA] = 15,301 |
AFL [mm2] = 3 x 120 |
|
XT [Om] = 0,37365 |
|
Ib [kA] = 6,011 |
L [km] = 20 |
|
RL [Om] = 0,01764 |
|
Sb [MVAr] = 62,465 |
SNT [MVA] = 16 |
|
XZ [Om] = 0,63396 |
|
Ibasym [kA] = 6,011 |
V = 110/6,5 |
|
XZ/RL = 35,94876 |
|
Sbasym [MVAr] = 62,465 |
Uz% = 14,15 |
|
|
|
IK [kA] = 6,011 |
|
|
|
|
Ith [kA] = 8,735 |
5. Wnioski
W ćwiczeniu został przeprowadzony wpływ zmiany parametrów:
- mocy pozornej zwarciowej Szw
- średnicy przewodu linii AFl
- długości linii L
- mocy pozornej znamionowej transformatora Snt
- napięcia zwarcia Uzw
na zmianę następujących parametrów zwarciowych, odniesionych do parametrów wzorcowych:
Xs-reaktancja systemu elektroenergetycznego, sieci
Xl- reaktancja linii
XT-reaktancja transformatora
Rl- rezystancja linii
Xz- reaktancja zastępcza
Ik”- początkowy prąd zwarciowy
ip - prąd zwarciowy udarowy
Ib - prąd wyłączeniowy symetryczny
Sb - moc pozorna wyłączeniowa
Ibasym - prąd wyłączeniowy asymetryczny
Sbasym - moc pozorna wyłączeniowa asymetryczna
Ik - prąd zwarciowy ustalony
Ith - zastępczy cieplny prąd zwarciowy
Dla zmiany (wzrostu) wartości pozornej mocy zwarciowej Szw maleją wartości Xs,Xz, Xz/Rl, natomiast Xl XT, Rl jest niezmienne, a prądy zwarciowe Ik”,ip,Ib, Sb,Ibasym,Sbasym,
Ik,Ift rosną.
Dla zmiany (wzrostu) średnicy przewodu linii energetycznej AFL wartość Xs ,Xl,XT ,Xz jest taka sama, maleje natomiast Rl ,a Xz/Rl rośnie, prądy zwarciowe pozostają niezmienne.
Dla zmiany(wzrostu) długości linii L wartości Xs XT jest niezmienna, rośnie natomiast Xl, Rl Xz , a Xz/Rl maleje, wartość prądów zwarciowych maleje.
Dla zmiany(wzrostu) mocy pozornej znamionowej Snt wartość Xs, Xl, Rl jest taka samo, maleje XT, Xz, Xz/Rl, a prądy zwarciowe rosną.
Dla zmiany wartości napięcia zwarciowego Uzw ze wzrostem Uzw wartość Xs,Xl i Rl jest niezmienna, rośnie natomiast XT, Xz i Xz/Rl natomiast prądy maleją
Ze spadkiem Uzw Xs, Xl i Rl jest również niezmienna, natomiast Xt,Xz, Xz/Rl maleje a prądy zwarciowe rosną.
Wyszukiwarka