Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki

Instytut Elektroenergetyki

Sprawozdanie z laboratorium

Systemów Elektroenergetycznych

Ćwiczenie laboratoryjne nr 204

„Analiza pracy wielonapięciowej sieci elektroenergetycznej w stanach ustalonych za

pomocą maszyny cyfrowej”

Wykonał: Szabela Zbigniew Prowadzący

Studia uzupełniające II stopnia dr.inż Tomasz Siewierski

Semestr II

Nr albumu:153642

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest analiza pracy ustalonej dużych, wielonapięciowych, zamkniętych sieci elektroenergetycznych, za pomocą programu obliczeniowego ROZAK .

Analiza układu sieci polega na:

• obliczeniu rozpływu mocy w sieci przy zmianie przekładni poprzecznej transformatorów (Ө) w gałęziach G11(Ө₁₁) i G12(Ө₁₂), przy czym w analizie przyjęto następujące konfiguracje przekładni poprzecznych transformatorów :

1. Ө₁₁=const=0⁰, Ө₁₂=var, zakres regulacji -15⁰≤Ө₁₂≤+15⁰

2. Ө₁₂=const=0⁰, Ө₁₁=var, zakres regulacji -15⁰≤Ө₁₁≤+15⁰

• wyznaczaniu napięć węzłowych,

• obliczeniu rozpływów mocy czynnej i biernej,

• określaniu strat mocy w poszczególnych gałęziach oraz w całej sieci,

• na podstawie przeprowadzonych analiz doborze przekładni poprzecznej transformatorów w celu optymalizacja strat mocy w całej sieci.

Dane sieci

Dane układu przesyłowego:

- linia 400 kV (gałąź G 10):

R' = 0,0276 Ω/km; X' = 0,412 Ω/km; B' = 3,32·l0^-3mS/km; l = 200 km

- linie 220 kV:

R' = 0,0552 Ω/km; X' = 0,428 Ω/km; B' = 2,76xl0^-3 mS/km

G 15, G 24 - 120 km G 21 - 60 km

G 16, G 17 - 40 km G 22 - 140 km

G 18 - 80 km G 23 - 120 km

G 13 - 100 km

- transformatory w gałęziach G 11 i G 12:

S_N = 350 MVA; ΔP_Cu = 980 kW; e_z = 11,5 %; ΔP_Fe = 160 W;

i₀ = 1,2 %; υ_N = 410 ± 15 % / 245 kV

Możliwość regulacji poprzecznej: θ = ± 0,2618 rad ( ± 15° )

- obciążenia węzłów odbiorczych

Nr. węzła	1	2 i 3	5	7	9
P [MW]	120	0	350	260	260
Q [MVar]	80	0	240	80	180

Tabela.1

- parametry węzłów generacyjnych

Nr. węzła	6	8
U [kV]	244	236
P [MW]	260	345

Tabela .2

- węzłem bilansującym jest węzeł nr 4, w którym U₄ = 238 kV, δ₄ = 0 rad.

Rys 1 Schemat rozpatrywanej sieci

Wzory potrzebne do wyliczeń wartości wejściowych

Program Rozak do obliczeń rozpływów przyjmuje kąt przesunięcia w radianach

Zakres regulacji kątowej dla danych transformatorów po przeliczeniu z kątów na radiany wg. wzoru

"+"15%VN	1,924
"+"10%VN	1,841
"+"5%VN	1,757
VN	1,673
"-"5%VN	1,590
"-"10%VN	1,506
"-"15%VN	1,422

Wyniki obliczeń dla danych wejściowych

Dane gałęziowe

WĘZEŁ POCZ.	WĘZEŁ KOŃC.	PRZEKŁ.	KĄT PRZEKŁ.	R (Ohm)	X(Ohm)	G(mS)	B(mS)	U(kV)
2	3	1	0	5,52	82,40	0	0,66	400
2	4	1,673		1,35	55,33	1,000	0,025	400
3	5	1,673		1,35	55,33	1,000	0,025	400
1	6	1	0	6,62	51,36	0	0,33	220
4	5	1	0	6,62	51,36	0	0,33	220
5	6	1	0	5,52	42,80	0	0,28	220
4	7	1	0	2,21	17,12	0	0,11	220
4	7	1	0	2,21	17,12	0	0,11	220
5	8	1	0	3,31	25,68	0	0,17	220
6	9	1	0	7,73	59,92	0	0,39	220
7	8	1	0	4,42	34,24	0	0,22	220

Dane węzłowe

Węzeł	typ	Un(kV)	Uf(kV)	kąt(rad)	P(MW)	Q(Mvar)
1	2	220	0	0	-120	-80
2	2	410	0	0	0	0
3	2	410	0	0	0	0
4	1	220	238	0	0	0
5	2	220	0	0	-350	-240
6	3	220	244	0	260	0
7	2	220	0	0	-260	-80
8	3	220	236	0	345	0
9	2	220	0	0	-260	-180

Wyniki obliczeń wykonane programem ZWAK dla wartości kąta 0° dla obydwu transformatorów dane podstawowe.

Obliczenia węzłowe

Węzeł		Typ		Un	Naoięcie		Kąt				Po		Qo
				[kV]	[kV]		[rad]		[stop.]		[MW]		[Mvar]
1		2		220	222,507		-0,174		-9,95		-120		-80
2		2		400	400,966		-0,0242		-1,39		0		0
3		2		400	393,822		-0,0613		-3,51		0		0
4		1		220	238		0		0		400,416		64,9945
5		2		220	228,852		-0,0859		-4,92		-350		-240
6		3		220	244		-0,0688		-3,94		260		266,86
7		2		220	234,519		-0,0342		-1,96		-260		-80
8		3		220	236		-0,0166		-0,951		345		139,547
9		2		220	211,801		-0,172		-9,83		-260		-180
gałęziowe
Gałąź		Węzeł		Węzeł	Ppocz.		Qpocz.		Pstraty		Qstraty		Pkon.	Qkon.	Ipocz.	Ikon.
					[MW]		[Mvar]		[MW]		[Mvar]		[MW]	[Mvar]	[kA]	[kA]
10		2		3	-73,011		21,8726		0,216406		3,2304		72,7945	79,1339	0,11	0,158
11		2		4	73,011		-21,8726		0,0470112		1,93077		-73,058	24,093	0,11	0,187
12		3		5	-72,7945		-79,1339		0,0980813		4,02823		72,6965	79,0275	0,158	0,271
15		1		6	120		80		2,61537		20,2909		-122,615	-82,2984	0,374	0,349
24		4		5	-95,4152		-24,6596		1,19914		9,30332		94,2161	33,3442	0,239	0,252
13		5		6	32,3078		83,9677		0,729009		5,65246		-33,0368	-73,9529	0,227	0,192
16		4		7	-115,972		-32,2139		0,573435		4,44218		115,398	33,9121	0,292	0,296
17		4		7	-115,972		-32,2139		0,573435		4,44218		115,398	33,9121	0,292	0,296
21		5		8	150,78		43,6606		1,53398		11,9011		-152,314	-46,3758	0,396	0,39
22		6		9	-104,348		-110,608		3,35314		25,9922		100,995	104,973	0,36	0,397
18		7		8	29,2036		12,1757		0,0715553		0,55431		-29,2752	-0,553603	0,0779	0,0716
23		8		9	-163,411		-92,6172		4,40587		34,1821		159,005	75,0268	0,46	0,479
Straty
		Czynne					Bierne
Szeregowe		19,417			MW		167,56		Mvar
Poprzeczne		307,98			MW		-232,83		Mvar
Całkowite		327,4			MW		-65,28		Mvar

Wyniki wszystkich kombinacji dla regulacji co 5% w zakresie od -15% do 15%

kąt przesunięcia fazowego (%)		Straty szeregowe		Straty poprzeczne		Straty całkowite
T1	T2	Czynne	Bierne	Czynne	Bierne	Czynne	Bierne
-15	15	25,933	238,26	289,64	-223,97	315,57	-14,389
-10	15	24,354	219,37	307,81	-230,91	332,16	-11,538
-5	15	23	203,95	326,71	-238,19	349,71	-34,239
0	15	21,882	192,1	364,11	-245,61	367,99	-53,505
5	15	20,972	183,55	366,47	-253,35	387,44	-69,802
10	15	20,283	178,44	387,56	-261,32	407,85	-82,882
15	15	19,819	176,78	409,13	-269,42	428,95	-92,648
15	10	19,448	175,4	395,36	-264,81	414,8	-89,416
10	10	19,704	173,74	374,21	-256,87	395,91	-83,127
5	10	20,153	175,33	353,43	-248,98	373,58	-73,646
0	10	20,849	180,64	333,55	-241,45	354,4	-60,817
-5	10	21,753	189,32	314,62	-234,24	336,37	-44,923
-10	10	22,888	201,59	296,18	-227,17	319,07	-25,58
-15	10	24,245	217,37	278,48	-220,32	302,72	-2,9554
-15	5	22,747	198,98	266,98	-216,59	289,73	-17,61
-10	5	21,628	186,62	284,29	-223,28	305,92	-36,656
-5	5	20,725	177,78	302,33	-230,19	323,06	-52,411
0	5	20,044	172,5	320,87	-237,25	340,91	-64,75
5	5	19,567	170,64	340,34	-244,61	359,91	-24,461
10	5	19,305	173,3	360,54	-252,21	379,85	-79,908
15	5	19,254	177,38	381,21	-259,93	400,47	-82,55
15	0	19,274	183,16	367,09	-254,99	386,36	-71,829
10	0	19,12	174,55	346,89	-247,29	366,01	-72,94
5	0	19,175	169,36	327,16	-240,11	346,33	-70,747
0	0	19,417	167,56	307,98	-232,83	327,4	-65,28
-5	0	19,911	169,63	290,05	-226,11	309,96	-56,472
-10	0	20,599	175,09	272,46	-219,39	293,06	-44,3
-15	0	21,5	184,12	255,58	-212,91	277,08	-28,785
-15	-5	20,489	172,7	244,31	-209,22	364,8	-36,52
-10	-5	19,801	167,07	260,77	-215,51	280,57	-48,439
-5	-5	19,324	165,06	288,94	-222,02	297,26	-56,936
0	-5	19,059	166,62	295,6	-228,67	314,65	-62,053
5	-5	18,999	171,78	314,17	-235,61	333,17	-63,833
10	-5	19,148	180,55	333,45	-242,78	352,6	-62,233
15	-5	19,502	192,77	353,2	-250,07	372,7	-57,304
15	-10	19,934	206,57	339,28	-245,06	359,23	-38,486
10	-10	19,39	190,62	319,98	-237,98	339,37	-47,358
5	-10	19,036	178,11	301,13	-231,03	320,17	-52,917
0	-10	18,889	169,26	282,99	-224,3	301,88	-55,034
-5	-10	18,948	164,11	265,75	-217,85	284,7	-53,745
-10	-10	19,214	162,53	249,01	-211,54	268,22	-49,015
-15	-10	19,689	164,61	232,96	-205,45	252,65	-40,84
-15	-15	19,113	160,18	221,71	-201,66	240,82	-41,477
-10	-15	18,85	161,75	237,35	-207,55	256,21	-45,807
-5	-15	18,739	167,02	253,7	-213,66	272,49	-46,641
0	-15	18,938	175,87	270,53	-219,9	289,47	-44,033
5	-15	19,289	188,51	288,25	-226,43	307,54	-37,921
10	-15	19,845	204,85	306,67	-233,17	326,52	-28,317
15	-15	20,594	224,64	325,56	-240,04	346,15	-15,938

Wykres przedstawiający straty czynne dla poszczególnych nastawień kąta

Wykres przedstawiający straty bierne dla poszczególnych nastawień kąta

Z obliczeń wynika, że uzyskane najmniejsze straty mocy czynnej w sieci występują przy konfiguracji kąta -15° -15° P=240,82MW, natomiast największe dla kątów 15°(-15°) P=428,95MW. Podobnie straty mocy biernej są najmniejsze dla konfiguracji (-10°)-15° Q=-2,95 Mvar największe dla kątów 15° 15° Q=92,648 Mvar.

węzeł odbiorczy (nr:1,5,7,9)

G16

220kV

G24

G11

G12

G155

G13

G10

G17

G21

G22

G18

G23

2

3

1

4

5

6

7

8

9

400kV

węzeł zasilający (nr:6,8)

węzeł bilansujący (nr:4)

---