PowerPoint Presentation

Транскрипт

1 Анализа електроенергетских система -Временска промена струје кратког споја-

2 Апериодична компонента (брзо се пригушује са T а, реда 5-1 ms, зависи од карактеристика ЕЕС-а и локације квара) Синусоидална (наизменична компонента) i ( t) i ( t) i ( t) k DC AC i t I e tt / a DC ( ) 2 k sin ' tt / iac ( t) 2 Ik Ik e sin( t ) ' tt / Ik Ik e t ' sin( ) Ik sin( t) α угао флукса у односу на осу намотаја у тренутку квара

3 eff 2 2 ' ( ) ( ) 2 k AC DC k k Ефективна вредност I i t i t I I e tt / ' ' t/ T / 2 t Ta Ik Ik e I k Ike 2 2 ( 2 ) 2 Субтранзијентни t= 1-5 ms Tранзијентни t= 1-5 ms Tрaјни t > 1 ms

4 Претпоставке при прорачуну наизменичне компоненте струје кратког споја: брзе прелазне појаве ишчезле кратак спој преко прорачуна квазистационарних струја кратког споја стање пре квара се не узима у обзир игнорише се утицај струја кратког споја код потрошача ' игнорише се дејство регулатора побуде (константне ЕМС Е, Е, Е ) игноришу се оточне компоненте (сем код резонатних уземљења) трансформатори раде са минималним односом трансформације обично важне амплитуде, обично се занемарује R (код каблова се узима Z) код трансформатора се занемарују фазни помераји (тачно само у делу мреже)

5 Модели синхроних машина за прорачун кратких спојева Субтранзијентно стање Транзијентно стање Трајно стање

6 Модели синхроних машина општа теорија ua Rs ia a u b Rs i b b u c R i s c c up R i s p t p u D R i s D D uq R i s Q Q a Laa Lab Lac Lap LaD LaQ ia b Lba Lbb Lbc Lbp LbD L bq i b c Lca Lbc Lcc Lcp LcD L cq i c Li p Lpa Lpb Lpc Lpp LpD ip D LDa LDb LDc LDp LDD i D Q LQa LQb LQc LQQ iq L L L aa s m i u Ri i L( ) L( ) t t cos 2 L L L cos(2( 2 / 3)) bb s m L L L cos(2( 2 / 3)) cc s m L L M L cos(2( / 6)) ab ba s m L L M L cos(2( / 2)) bc cb s m L L M L cos(2( 5 / 6)) ca ac s m L L M ap pa p cos L L M cos( 2 / 3) bp pb p L L M cos( 2 / 3) L cp pc p L M ad Da D cos L L M cos( 2 / 3) bd Db D L L M cos( 2 / 3) cd Dc D L L M aq Qa Q sin L L M sin( 2 / 3) bq Qb Q L L M sin( 2 / 3) cq Qc Q L L L pp DD QQ L p L L D Q L L M pd Dp R L L L L pq Qp DQ QD

7 Паркова трансформација Због ортогоналности K 3 2 i cos cos( 2 / 3) cos( 2 / 3) 2 i q sin sin( 2 / 3) sin( 2 / 3) 3 i L( ) i PL ( ) P i L PL ( ) P L q 1 q B 3 3 L M p M D Lq MQ 2 1 L PL11( ) P PL 12 T PL12 L 22 3 M p Lp 2 3 MD LD 2 3 MQ L Q 2

8 ab 1 q 1 q Напoнске једначине : д д( P ) P q 1 д -оса q-оса P t дt t t 3 L Ls M s Lm 2 3 Lq Ls M s Lm 2 L L 2M u u u u u u s s q p D q s q Q s R i t p Rpip t D RDiD t q R i t Q RQiQ t R i t

9 Нормализација-једнакост међусобног обухватног флукса KM KM M L L у релативним јединицама KM p D R AD Q L AQ L l L p p AD L l L D D AD L l L AD

10 д -оса (зaнемарене отпорности, const ) дt слично и за q-осу 2% 12% за ТГ За ХГ q q 8% за ТГ За ХГ за ТГ За ХГ за ТГ За ХГ q q q q q за ТГ За ХГ за ТГ За ХГ

11 испод 5% (везујемо статорске намотаје на ред, нема обртног магнетског поља) i 2 q Незасићене реактансе су нешто веће. У прорачуну кратких спојева се примењују засићене реактансе. ТГ засићено 9-22 % 12-3% засићено 14-35% 2-45% незасићено 14-3% 8-18% i ' ХГ 9-22% 1-25% 3-1% 5-2%

12 T L Временске константе p p 3-1 s Rp srp (R p мало да би били мали губици) ' ' ' T T s (R D велико да би се што пре пригушили прелазни процеси) T 1 ( p ) R s p.125 s (.4 s)

13 T T '.1-.3 s за мале генераторе.3-.5 s за велике генераторе 1 T ( ) q Q Q Rqs код ХГ T T.1s q код ТГ T T ' q q.8s.4s T a s R s s s

14 Одређивање ЕМС и заменских шема Еквивалентне ЕМС које одговарају роторским величинама: (у SI јединицама) i : i M 2E i KM 3E p p n p f p n p f : у стационарном стању p p p p v : у стационарном стању v R i p p p p v p p n Li KM n L p p KM R p p 3E 3E ' q FD

15 Да би се компензовало извесно смањење вредности струје због занемарења ефеката по q-оси, уместо компоненти ЕМС по q-оси у прорачуну се користе ЕМС или падови напона на рекатансама при протицању укупне струје намота фазе. E ( U I sin ) ( I cos ) 2 2 E ( U I sin ) ( I cos ) ' ' 2 ' 2 E ( U I sin ) ( I cos ) 2 2 Под претпоставком да се кратак спој десио при називном напону и струји: E U 1 2 sin 2 n E U 1 2 sin ' ' ' 2 n овде у р.ј. E U 1 2 sin 2 n

16 Типичне вредности: cos n E / Un ' E / U n E / Un ТГ.8 (in) ХГ.95 (in) У практичним прорачунима: Е Е ' 1.1U n 1.15U n

17 Приближно: T i 2I e cost I e T Т а t Утицај мотора на струју кратког споја a t T a временска константа пригушења флукса обухваћеног намотајима ротора временска константа пригушења једносмерне компоненте (као са укоченим ротором) E E E Типично E.95U e r k s r r n

18 E 1.1U n У практичним прорачунима, као код синхроних генератора, да би се обухватио ефекат засићења реактанси. P n [kw] T [s] T a обично мање од T 1 k Ta r.7 k отпор намотаја статора r

19 I T T a 1.1 k k k k k ak I TP P nk nk pk nk T P P nk

20 i редослед i i

21 Утицај мреже -када је радијална: i, i,

22 Ако из празног хода посматрамо кратак спој (што је најчешћи случај): U n U 2 n I B S B струја из В дела i U S 2 n B

23 Дубина повратног пута из Карсоновог обрасца: h f Водови ρ специфична електрична отпорност тла ( 5-8 Ωm) f фреквенција (5 Hz) h l ln( ) x 1.42 / km (за 4 kv) l l rd e i r r 3r D ln( ) 2 r z 2 4 rz f km km 1 /.5 / (за 5 Hz) 2 9 c c 3 51 F / km h ln( ) rd 2 sg 9 c ci 91 F / km c l 3l c i 2 D ln r sg e Типичне вредности односа x /x за надземне водове: Заштитно уже Једноструки вод Двоструки вод Не Од челика Al-Če

24 Зависе од: 1. Магнетског кола 2. Начина уземљења звездишта 3. Спреге трансформатора 1. Магнетско коло Нулте шеме трансформатора % око 1% In In 1 1 U I U I n n I за велике трансформаторе R μ велико μ 3-1% μ << μ R μ мало μ 4-1% μ ~ μ

25 2. Начин уземљења звездишта, спрега ' За све спреге и начине уземљења звездишта за и i За зависи од затварања нултих струја: T ' T

26 ' ' Тронамотајни ' ' ' ' ' '

27 Уземљење

28 Zig-zag, сломљена звезда

29 Преношење струја преко спреге Y A a A a c c C B b B C b

30 Врсте узмељења звездишта А) изоловано Б) са резонантним уземљењем (Петерсенова прогушница) В) уземљење преко мале импедансе Г) директно уземљено А) Изоловано звездиште -Најједноставније и најјефтиније -Граница до које се користи везана са струјом. I z U fr 3 Z Z Z Z Z, Z I z i i - реда неколико А, врло мало Напони: c Z 9 F ~ 51 km 1 j.61 jc 6 km Напони здравих фаза се димензионишу на 3U f

31 Самогашење лука Зависи од: - Притиска - Температуре - Влажности ваздуха - Запрљаности - Ветра Може бити до 5 А. Као граница се узима 5 А ( све испред ће се сигурно угасити). У супротном, могућност појаве интермитентних пренапона. (3 U n ) Прелази се на уземљење са нискоомском импедансом или Петерсеновом пригушницом.

32 Б) Компензована мрежа (Петерсенова пригушница) Увек нешто испод резонантног Користи се до напона 11 kv. Типично у 35 kv. Распоређује се уземљење у више звездишта. C Z i i c l 1 3 jlp j C 1 j( Lp ) C Услов резонантног уземљења: 2 3 LC p 1 Код мрежа виших напона мора се узети у обзир и оточна проводност (остаје некомпензована). Услови гашења активне компоненте су лакши па је услов самогашења 7 А што олакшава примену. Цена Петерсенове пригушнице ~ 1% цене трансформатора. (Може аутоматским уређајем даљинског управљања)

33 В) Уземљење преко мале импедансе 2 варијанте: R, 1. Преко R (електролитички, метални) U fr U fr I z 3 Z Z Z 3R R i Пригушује прелазне процесе везане за пренапоне Код изолованих типичне вредности пренапона 2 U max,ra Kод уземљених преко импедансе 1.6, 1.7 U max,ra Повећане струје земљоспоја Обезбеђује се стабилан електрични лук (елиминација интермитентних пренапона) Олакшава детекцију квара и поједностављује заштиту Захтева се аутоматско искључење кратког споја Подешава се да струје земљоспоја буду 2-3% веће од I n (детекција квара) Називни напон мреже (kv) Гранична струја (A)

34 Г) Директно уземљена звездишта Напони остају фазни, а изолација се димензионише према критеријуму за ефикасно уземљене мреже: Мрежа је ефикасно уземљена ако при 1fks напони здравих фаза не пређу 8% максималног радног међуфазног напона мреже. Користи се техника АПУ (за пролазне кварове). Фактор уземљења K U за 1fks: ekv ekv U U B ( a a) K ( a 1) rano U 2 K A U C ( a a ) K U ( a 1) rano U 2 K A Z Z U U

35 за Z Z Z Z o 9 (R јако мало), ако је уземљење преко R o 9, ако је уземљење преко o 9, директно уземљење o 9, Петерсенова или изоловано 9 o 18 o o

36 Услов ефикасног уземљења звездишта ekv o ekv R 3 1 ekv o ekv У високонапонским мрежама R сигурно мање, а ekv зависи од броја и локације уземљених звездишта трансформатора. I 3 k1z Ik3 2 k u Moже и : I k1z I k3

37 Редни кварови

38 Несиметрија I U I re Z U I r I U Z re re Z i I i U i I i U i I i U Z i re i I U I re Z U I U Z re

39 Оточни кварови Редни кварови I U U I a U b U c a b c I I U I I U b c a b c a

40 Прекид једне фазе U U U r i i I I I I U U U Z Z Z U i re re re i I r Z Z Z re re re i U U U U U U i i r i i I I I I I I I

41 I I I I r i U U U re re re i i re re re i r i Z I Z I Z I Z I ( Z Z )( I I ) I I i i re re Z Zi re re re i re Z re re re i Z Z Z Z Z Z I I I I I I I r I r Прекид две фазе