Read Modelowanie i linii elektroenergetycznych text version

Pastwowa Wysza Szkola Zawodowa w Pile Instytut Politechniczny LABORATORIUM ELEKTROENERGETYKI INSTRUKCJA DO WICZENIA NR 1

MODELOWANIE I LINII ELEKTROENERGETYCZNYCH 1. CEL WICZENIA Celem wiczenia jest zapoznanie si ze stosowanymi rozwizaniami konstrukcji wsporczych i przewodów linii elektroenergetycznych, wlaciwym doborem w zalenoci od przesylanej mocy oraz ze sposobem modelowania tych linii. 2. PRZEBIEG WICZENIA 2.1. Wprowadzenie W wiczeniu zostanie podana przez prowadzcego warto mocy i odleglo na jak moc ta ma zosta przeslana. Zadaniem jest optymalny dobór napicia znamionowego linii elektroenergetycznej, odpowiednich przewodów oraz konstrukcji wsporczych a take wyznaczenie schematu zastpczego dobranej linii. W celu wykonania zadania naley posluy si programem Linpar 2.0 oraz katalogami konstrukcji wsporczych linii napowietrznych. Wiadomoci teoretyczne potrzebne do wykonania wiczenia zestawiono w zalczniku 1. 2.2 Instrukcja uytkowania programu komputerowego Linpar 2.0 Po uruchomieniu programu na ekranie komputera pojawi si ekran powitalny. Klikajc na niego nastpi wczytanie czci danych i wywietli si Menu glówne.

Ekran powitalny

2

Wprowadzanie i edycja danych ­ Menu glówne

Program zostal napisany w taki sposób, aby mona bylo wprowadza dane w 3 etapach: Etap I ­ uzupelnianie poszczególnych pól z danymi potrzebnymi do zapisu w raporcie oblicze tj. numer tematu, grupa, ...etc; wprowadzenie danych wejciowych (stosownie do zalece prowadzcego zajcia); zatwierdzenie wprowadzonych danych.

Etap II ­ Etap III ­

Po wykonaniu wspomnianych trzech etapów oraz ich zaakceptowaniu (przycisk ZAPISZ DANE) nastpi zablokowanie edycji wprowadzonych danych. Ewentualne zmiany s moliwe po wybraniu opcji z menu: Zmie dane (Ctrl+Z). Okno edycji jest wyposaone w menu, z którego mona wywola bezporednio systemowy kalkulator do wykonywania podrcznych oblicze: Kalkulator (Ctrl+K) oraz notatnik do ewentualnych uwag i obserwacji: Notatnik (Ctrl+N).

ETAP I ETAP II

Menu glówne programu Linpar 2.0 ETAP III

Aby zatwierdzi wprowadzone dane, klikamy na przycisk: ZAPISZ DANE. Potwierdzeniem poprawnoci wprowadzonych danych jest blokada edycji danych oraz odblokowanie przycisków odwolujcych si do tabel okrelajcych orientacyjne wartoci prdu oraz mocy.

3

Tablice wspomagajce obliczenia

Zaimplementowane w programie tablice slu do wyznaczania wartoci orientacyjnych, potrzebnych w dalszej czci wiczenia. Powrót do menu Menu glównego nastpuje poprzez nacinicie przycisku: POWRÓT, bd wybór z menu podrcznego pozycji: Powrót (Ctrl+P). Nacinicie przycisku: OBLICZENIA w Menu glównym spowoduje zalczenie si modulu odpowiedzialnego za obliczenia.

4

OBLICZENIA

Ta cz programu zostala zaprojektowana w ten sposób, aby uytkownik mógl dokonywa wyborów w postaci kolejnych ruchów ­ zalczajc poszczególne panele. Na tym etapie, w kadej chwili, moliwa jest zmiana wczeniej wprowadzonych danych. Jakakolwiek wprowadzona zmiana danych skutkuje ponownymi obliczeniami wykonanymi w poszczególnych krokach.

Panel wybór poziomu napicia

A

B

C

Postpujc zgodnie z wytycznymi prowadzcego zajcia, uytkownik dokonuje wyboru poziomu napicia znamionowego (110, 220, 400, 750 kV) [pole A]. Poniej automatycznie jest przeliczana, zgodnie z przedstawionym wzorem, warto napicia fazowego [pole B]. Akceptacja wprowadzonych parametrów nastpuje poprzez wybór przycisku DALEJ [pole C].

5

Panel wyboru przewodu

A B

D

C

W panelu tym wybieramy rodzaj przewodu oraz jego przekrój znamionowy (Rodzaj przewodu oraz Przekrój znamionowy [pole A]). W rodkowej czci wywietlane s, stosownie parametry katalogowe [pole B]. Ponadto poprzez nacinicie przycisku OPIS pojawiaj si Zalecenia do stosowania przewodów stalowo-aluminowych(...) ulatwiajce wybór przewodu w zalenoci do zaplanowanego poziomu napicia [pole C]. Akceptacja wprowadzonych danych i dalsze obliczenia s dokonywane po wybraniu DALEJ [pole D].

6

Panel wyboru konstrukcji wsporczej

A C B

W panelu tym dokonujemy wyboru konstrukcji wsporczej zastosowanej w projektowanej linii. Umieszczone w formularzu rozwijane pola decyzji [pole A] slu do wyboru konstrukcji (S24, S52, H52, ML52 ...) bd tzw. konstrukcji dowolnej (do samodzielnego zaprojektowania). Przy kadej pozycji, zamieszczono w nawiasach poziomy napi, przy których dane konstrukcje s stosowane [pole A]. W przypadku wyboru Konstrukcji dowolnej niezbdne jest wprowadzenie parametrów konstrukcyjnych tj. ukladu przewodów, odstpów pomidzy nimi (b1, b2, b3) w odpowiednich polach edycji. W nastpnym kroku dokonuje si wyboru liczby przewodów w wizce (n = 1 do 4). Ponadto dla przewodów wizkowych (n2) trzeba poda odstpy pomidzy przewodami w wizce w stosownych polach [a = ...]. W zalenoci od dokonanego wyboru uytkownik moe zobaczy na rysunku rodzaj wybranej przez siebie konstrukcji [pole B], a jej dane techniczne (przycisk DANE KATALOGOWE) [pole C] zostan wywietlone na dodatkowym panelu. Stosowne przeliczenia parametrów, zgodnie z zamieszczonymi wzorami, dokonujemy poprzez nacinicie przycisku OBLICZENIA. Natomiast nacinicie przycisku DALEJ potwierdza zaakceptowanie wprowadzonych danych.

7

Panele obliczajce parametry jednostkowe

A

Panel 1

Panel 2

Na panelu 1 ­ dokonujemy wyboru, czstotliwoci sieciowej (50, 60 Hz) [pole A]. Nastpnie, poprzez nacinicie przycisku OBLICZENIA, dokonujemy oblicze parametrów jednostkowych: rezystancji, indukcyjnoci oraz reaktancji (panel 1) oraz pojemnoci i susceptancji (panel 2), zgodnie z przedstawionymi na nich wzorami. Nacinicie przycisku DALEJ powoduje przejcie do nastpnej zakladki z parametrami.

8

Panel obliczajcy stan oraz parametry ulotu

W panelu tym dokonujemy oblicze (przycisk OBLICZENIA) stanu ulotu oraz parametrów zjawiska ulotu. Nacinicie przycisku DALEJ powoduje akceptacj oraz przejcie do nastpnej zakladki.

Panele obliczajce poszczególne parametry linii

A

Panel ten umoliwia ewentualn zmian dlugoci linii [A] zakladanej na etapie wprowadzania danych w Menu glównym.

9

Kada zmiana dlugoci linii wymaga zatwierdzenia, przez uytkownika, nowo wprowadzonej wartoci dlugoci projektowanej linii.

W nastpnych zakladkach poprzez nacinicie przycisku OBLICZENIA nastpuje, zgodnie z zamieszczonymi na nich wzorami, przeliczenie poszczególnych parametrów linii. Otrzymane wyniki s automatycznie wywietlane na poszczególnych elementach schematu zastpczego projektowanej linii.

Panel ­ Schemat zastpczy linii elektroenergetycznej

Na panelu tym wywietlony jest wypadkowy schemat z podanymi wartociami poszczególnych parametrów. W polu Drukowanie (przycisk DRUKUJ RAPORT OBLICZE) istnieje moliwo wydrukowania otrzymanych wyników w postaci .

10

2.3. Kolejno czynnoci w wiczeniu 1. Uruchomi program ,,Linpar 2.0". 2. Dla zadanej mocy przesylanej dobra odpowiednie parametry techniczne linii zgodnie ze wskazaniami prowadzcego i podan wyej instrukcj uytkowania programu. Notowa uzasadnienia doborów celem zamieszczenia ich w sprawozdaniu 3. Dokona oblicze wprowadzajc niezbdne dane. 4. Wydrukowa raport oblicze.

3. ZAWARTO SPRAWOZDANIA Oprócz czci standardowych i czci wynikajcych z przebiegu wiczenia sprawozdanie powinno zawiera: · Uzasadnienie wszystkich dokonanych wyborów parametrów technicznych linii. · Raport oblicze. · Obliczenia analityczne dla podanych przez prowadzcego elementów schematu zastpczego · Szczególowe wnioski wynikajce z wiczenia oraz analiz wyników na bazie teoretycznej.

LITERATURA 1. J. Adamska, R. Niewiedzial: Podstawy elektroenergetyki. Wyd. Politechniki Poznaskiej, Pozna 1989. 2. K. Kinsner, A. Serwin, M. Sobierajski, A. Wilczyski: Sieci elektroenergetyczne. Wyd. Politechniki Wroclawskiej, Wroclaw 1993. 3. Poradnik inyniera elektryka. Tom 3. WNT, Warszawa 2005.

11

ZALCZNIK 1 SCHEMATY ZASTPCZE LINII ELEKTROENERGETYCZNYCH WN i NN

1. Obliczanie parametrów schematu zastpczego linii elektroenergetycznej

Dla linii WN i NN o dlugoci mniejszej ni 400 km stosujemy schemat zastpczy typu w postaci parametrów skupionych. W ogólnym schemacie zastpczym linii

elektroenergetycznej wysokiego napicia wystpuj cztery parametry: rezystancja RL, reaktancja indukcyjna XL, susceptancja pojemnociowa BL oraz konduktancja GL (nie zawsze j uwzgldniamy). Poniej podane si sposoby obliczania wartoci impedancji i admitancji linii elektroenergetycznej, której schemat przedstawiono na rys. 1. Obliczenia dotycz 1 fazy.

Rys. 1. Schemat zastpczy typu dla linii elektroenergetycznej

Rezystancja linii Rezystancj linii, równoznaczn z rezystancj przewodów linii, mona oblicza si z wzoru: RL = Ro l przy czym: Ro - rezystancja jednostkowa [/km] , l - dlugo [km]. Wartoci rezystancji jednostkowej linii podawane s w odpowiednich normach dotyczcych przewodów stosowanych w liniach elektroenergetycznych. Wykorzystanie ich pozwala w najdokladniejszy sposób okreli rezystancj linii.

12

W przypadku braku danych mona obliczy:

RL =

przy czym:

l s

- konduktywno materialu przewodowego (dla przewodów AFL uwzgldnia si Al) [m/ mm2], s - rzeczywisty przekrój przewodów (dla przewodów AFL uwzgldnia si tylko przekrój czci aluminiowej) [mm2].

W ten sposób dla przewodów AFL uzyskuje si warto przyblion RL. Do oblicze rezystancji przyjmuje si najczciej wielkoci l, , temperatury jest pomijalnie mala. Reaktancja linii Reaktancj linii oblicza si ze wzoru: XL = Xo l = Lo l którym: Xo - rezystancja jednostkowa [/km], l - dlugo linii [km]. Lo - jednostkowa indukcyjno robocza jednej fazy [H/km] Mona te skorzysta z odpowiednich tablic. Indukcyjno jednostkowa linii dwuprzewodowej - L0 Indukcyjno linii zaley od stosunku strumienia magnetycznego do prdu roboczego, który strumie wywolal. Warto jednostkowej indukcyjnoci roboczej przewodu linii s dla temperatury 20oC,

zakladajc e w granicach spotykanych temperatur zmienno tych wielkoci w funkcji

napowietrznej w H/km mona wyznaczy z zalenoci:

L0 =

przy czym

0 µ 0 b µp (µ z ln + ) i 2 r 4

b - odleglo midzy przewodami, r - promie przewodu µ0 = 4 10-4 - przenikalno magnetyczna próni, H/km, µz ~ 1 - wzgldna przenikalno powietrza, µp wzgldna przenikalno materialu przewodu, dla materialów

paramagnetycznych i diamagnetycznych (mied, brz, aluminium) mona w przyblieniu przyj 1. Po podstawieniu odpowiednich wartoci otrzymujemy:

13

b L 0 = (4,6 lg + 0,5) 10 -4 H / km r

b 10-4 H / km 0,7788 r

L 0 = 4,6 lg

Indukcyjno jednostkowa linii trójfazowych - L0 Indukcyjno robocza jednego przewodu linii trójfazowej, w którym uklad przewodów jest symetryczny pod wzgldem indukcyjnym wyraa si podobnym wzorem:

L 0 = ( 4,6 lg

a po przeksztalceniu:

b r + 0,5) 10 -4 H / km r

L 0 = 4,6 lg

przy czym: ·

b r 10 - 4 0,7788 r

H / km

b r = 3 b L1L 2 b L1L3 b L 2 L3 - rednia geometryczna odleglo pomidzy przewodami

w ukladzie trójfazowym dla jednotorowych linii symetrycznych lub symetryzowanych · · dla symetrycznych ukladów przewodów dla plaskiego ukladu przewodów br = b

br = 3 2 b

Jeli wszystkie przewody linii trójfazowej s w równych warunkach pod wzgldem magnetycznym, to linia jest symetryczna magnetycznie. Liniami symetrycznymi pod wzgldem magnetycznym s na przyklad linie napowietrzne i kablowe, których przewody uloone s w wierzcholkach trójkta równobocznego. W ukladach niesymetrycznych o znacznej niesymetrii wskazana jest symetryzacja ze wzgldu na róne spadki napi.

Symetryzacj realizuje si przez przeplatanie przewodów.

Indukcyjno jednostkowa linii trójfazowych z przewodami wizkowymi

L 0 = ( 4,6 lg

br 0,5 + ) 10 - 4 H / km rz m

W liniach najwyszych napi w fazach roboczych s stosowane przewody wizkowe, dla których w obliczeniach indukcyjnoci okrela si promie zastpczy - rz. Dla wizki zloonej z m przewodów warto rz wyznacza si ze wzoru:

14

( rz = m r a rm -1)

przy czym: r - promie pojedynczego przewodu nalecego do wizki,

a r = m a 1 a 2 ...a m - redni geometryczny odstp midzy przewodami tej samej wizki,

a1, a2, ...am - odlegloci midzy kolejnymi przewodami wizki.

Dla przewodów wizkowych redni odleglo oblicza si równie ze wzoru na br, przy czym b1, b2, b3 s to odlegloci midzy rodkami geometrycznymi wizek przewodów fazowych. Dla 3-fazowych linii dwutorowych, przy zaloeniu symetrii fazowej linii dwutorowej obcionej symetrycznie (brak oddzialywania toru na tor) , wyznacza si odrbnie br dla kadego toru traktujc je niezalenie. Dla linii nieprzeplatanych o znacznej niesymetrii nalealoby liczy oddzielnie redni odleglo dla poszczególnych przewodów.

Susceptancja linii

W linii wystpuj pojemnoci wzajemne midzy przewodami oraz pojemnoci midzy przewodami a ziemi. Mona wykaza, e pojemno dla jednej fazy linii symetrycznej pojemnociowo jest równa sumie pojemnoci czstkowej tej fazy wzgldem ziemi oraz potrójnej wartoci pojemnoci czstkowej wzajemnej, przy czym pojemnoci poszczególnych faz s w tym przypadku jednakowe. Susceptancja linii, wyraona w S, wynosi: BL = Bo l = Co l przy czym: Bo - susceptancja jednostkowa [S/km], Co - pojemno jednostkowa robocza przewodu [F/km].

Pojemno jednostkowa linii dwuprzewodowej

C0 =

q0 v

q0 - ladunek elektryczny równomiernie rozloony wzdlu przewodu przypadajcy na jednostk dlugoci, v - rónica potencjalów na powierzchni dwóch przewodów.

Pojemno jednostkowa linii trójfazowej, F/km

W praktyce oblicza si warto pojemnoci jednostkowej dla dowolnego przewodu linii napowietrznej symetrycznej pojemnociowo z przyblionego wzoru:

15

C0 =

0,02415 -6 10 b r lg r

Pojemno linii zaley od tych samych wielkoci geometrycznych co indukcyjno. Dla linii z przewodami wizkowymi zamiast promienia rzeczywistego naley przyj wielko zastpcz rz okrelon wczeniej (przy rozpatrywaniu indukcyjnoci). Symetri pojemnociow w ukladzie niesymetrycznym pojemnociowo mona uzyska przez przeplatanie przewodów. Dla linii dwutorowych warto Co mnoy si przez 2. Wplyw przewodów jednego toru na przewody drugiego toru mona calkowicie usun, bez wzgldu na rozmieszczenie przewodów, przez odpowiedni sposób przeplece (trzykrotnie wiksza czsto przeplece w jednym torze ni w drugim).

Konduktancja linii

Reprezentuje ona straty mocy czynnej poprzecznej - straty zwizane z uplywem prdu na

izolacji oraz straty zwizane ze zjawiskiem ulotu.

Poniewa prd uplywnociowy w liniach posiada mal warto, konduktancj uwzgldniamy wówczas, gdy wystpuje zjawisko ulotu. Zjawisko to zaistnieje, gdy robocze napicie fazowe linii bdzie wiksze od napicia krytycznego:

U f > U f kr

Jeeli przyjmuje si G0 = 0

U f U f kr

Napicie krytyczne [kV] wyznacza si na podstawie wzoru empirycznego

Uf kr = 48,9 mp ma a r lg

przy czym: r - promie przewodu [cm]

br r

ma - wspólczynnik zaleny od warunków atmosferycznych , (ma= 1 dobra pogoda, ma = 0,8 ­ pogoda deszczowa) mp - wspólczynnik zaleny od stanu powierzchni przewodu: 1 ­ pojedynczy nowy drut, (0,93-0,98) - drut stary, (0,83-0,87) - linka, - gsto powietrza bdca funkcj cinienia atmosferycznego pa, [hPa] i temperatury t [oC]

a =

0,302 p a 273 + t

a=1 dla pa=980 hPa i t=25oC

16

W niezbyt czstych w praktyce przypadkach, gdy stwierdzi si, e ulot wystpi, oblicza si

konduktancj jednostkow ze wzoru:

G0 =

przy czym:

Pu 0

2 U f r

Pu0 ­ jednostkowe straty mocy czynnej na ulot, MW/km, Uf r ­ rednia warto napicia fazowego, kV

2 U f r 2 2 Uf 1 + Uf 2

=

2

Uf 1, Uf 2 ­ napicia fazowe na pocztku i na kocu linii, kV Straty mocy zwizane z ulotem okrela wzór [MW/km]:

P = 2,41

a

(f + 25)

r (Uf - Uf kr )2 10-6 br

Dla f = 50 Hz i a =1 wzór przyjmie posta [MW/km]:

P = 0,18

r (Uf - Uf kr )2 10-3 br

W obecnych realiach technicznych podane wyej postpowanie obliczeniowe jest obarczone do znacznymi bldami. Bylo ono przydatne w przeszloci, gdy stosowano male przekroje przewodów, natomiast obecnie jego uyteczno jest mala. Przytoczono je ze wzgldów dydaktycznych, w celu zobrazowania, od jakich parametrów zaley warto strat ulotowych.

Ulot jest zjawiskiem niepodanym, gdy:

· · · powoduje straty mocy czynnej w liniach (w liniach 220 i 400 kV rzdu kilkadziesit

kW/km),

powoduje uszkadzanie powierzchni przewodu

(sprzyja powstawaniu zwizków azotowych, które uszkadzaj powierzchni przewodu),

jest ródlem zaklóce elektromagnetycznych, które rozchodz si w postaci fal elektromagnetycznych (zaklóca prac: odbiorników radiowych, telewizyjnych, linii telekomunikacyjnych, ....). Zjawisko ulotu naley eliminowa, odpowiednio dobierajc parametry konstrukcyjne linii. W tym celu w liniach najwyszych napi stosuje si przewody wizkowe, które zachowuj si jak jeden przewód o znacznie wikszym promieniu zastpczym rz, co powoduje podwyszenie napicia krytycznego. W praktyce dla wikszoci linii konduktancj mona pomin.

Information

Modelowanie i linii elektroenergetycznych

16 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

453204