VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 VYSOKÉ ČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO NIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKLTA ELEKTROTECHNIKY A KOMNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETIKY FACLTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMNICATION DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER ENGINEERING VÝPOČET ZTRÁT V ZÁVISLOSTI NA KONFIGRACI DISTRIBČNÍ SÍTĚ DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS ATOR PRÁCE ATHOR BC. FRANTIŠEK DOMES BRNO 05

2 VYSOKÉ ČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Faulta eletrotechny a ounačních technologí Ústav eletroenergety Dloová ráce agstersý navazuící studní obor Eletroenergeta Student: Bc. Frantše Does ID: 540 Roční: Aadecý ro: 04/05 NÁZEV TÉMAT: Výočet ztrát v závslost na onfgurac dstrbuční sítě POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ:. Přehled výočetních etod ustáleného chodu.. Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet. 3. Volba výočetní etody ustáleného chodu. 4. Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření dstrbuční sítě. 5. Návrh radálního rovozu stávaící zauzlené dstrbuční sítě. 6. Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz. DOPORČENÁ LITERATRA: odle oynů vedoucího ráce Terín zadání: Terín odevzdání:.5.05 Vedoucí ráce: Ing. Martn Paar, Ph.D. Konzultant dloové ráce: doc. Ing. Petr Toan, Ph.D. Předseda oborové rady POZORNĚNÍ: Autor dloové ráce nesí ř vytváření dloové ráce orušt autorsá ráva třetích osob, zeéna nesí zasahovat nedovolený zůsobe do czích autorsých ráv osobnostních a usí s být lně vědo následů orušení ustanovení a následuících autorsého záona č. /000 Sb., včetně ožných trestněrávních důsledů vylývaících z ustanovení část druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního záoníu č.40/009 Sb.

3 Bblografcá ctace ráce: DOMES, F. Výočet ztrát v závslost na onfgurac dstrbuční sítě. Brno: Vysoé učení techncé v Brně, Faulta eletrotechny a ounačních technologí, s. Vedoucí dloové ráce Ing. Martn Paar, Ph.D. Jao autor uvedené dloové ráce dále rohlašu, že v souvslost s vytvoření této dloové ráce se neorušl autorsá ráva třetích osob, zeéna se nezasáhl nedovolený zůsobe do czích autorsých ráv osobnostních a se s lně vědo následů orušení ustanovení a následuících autorsého záona č. /000 Sb., včetně ožných trestněrávních důsledů vylývaících z ustanovení část druhé, hlavy VI. Díl 4 Trestního záoníu č. 40/009 Sb. Zároveň děu vedoucíu ráce Ing. Martnu Paarov, Ph.D. za cenné rady a řoíny udílené v růběhu tvorby dloové ráce.

4 VYSOKÉ ČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO NIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKLTA ELEKTROTECHNIKY A KOMNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETIKY FACLTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMNICATION DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER ENGINEERING VÝPOČET ZTRÁT V ZÁVISLOSTI NA KONFIGRACI DISTRIBČNÍ SÍTĚ POWER LOSSES CALCLATION DEPENDING ON DISTRIBTION NETWORK CONFIGRATION DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS ATOR PRÁCE ATHOR VEDOCÍ PRÁCE SPERVISOR Bc. FRANTIŠEK DOMES Ing. MARTIN PAAR, Ph.D. BRNO 05

5 Abstrat 5 ABSTRAKT Dloová ráce se zabývá výočte ztrát v závslost na onfgurac dstrbuční sítě. První část ráce e zaěřena na obecnou teor týaící se něterých oužívaných výočetních etod ustáleného chodu. Další část se teoretcy věnue techncý ztrátá, ožnoste ech ovlvnění a ech výočtu. V ratcé část e rovedena volba výočetní etody ustáleného chodu. Tato etoda e lována do navrženého rograu v rograovací rostředí MATLAB. Dále sou na záladě částečného ěření v dstrbuční sít a za oocí navrženého rograu stanoveny velost odběrů řížové sítě. Pro stávaící řížovou síť e navržen eí rdální rovoz. V oslední část ráce sou očítány ztráty této sítě ro oba oba zňované rovozy. KLÍČOVÁ SLOVA: ustálený chod; techncé ztráty; MATLAB; dstrbuční síť; řížová síť; radální síť

6 Abstract 6 ABSTRACT Ths aster s thess deals wth the calculaton of losses deendng on the confguraton of the dstrbuton networ. The frst art focuses on the general theory regardng soe used calculaton ethods of steady oeraton. The net art s theoretcly dedcated to the techncal losses, ossbltes of ther nfluencng and ther calculaton. In the ractcal art s carred out the choce of calculaton ethod of steady oeraton. Ths ethod s lcated nto the roosed rogra n rograng envronent MATLAB.Furtherore, on the bass of a artal easureent n the dstrbuton networ and usng the roosed rogra are deterned the szes of offtaes of esh networ. For the estng esh networ s desgned ts radal oeraton. In the last art are calculated the losses of ths networ for both of these entoned oeratons. KEY WORDS: steady oeraton; techncal losses; MATLAB; dstrbuton networ; esh networ; radal networ

7 Obsah 7 OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ... 9 SEZNAM TABLEK... 0 ÚVOD... PŘEHLED VÝPOČETNÍCH METOD STÁLENÉHO CHOD.... VÝPOČET STÁLENÉHO CHOD JAKO LINEÁRNÍ ÚLOHA VÝPOČET SÍTĚ POMOCÍ MN ELIMINACE BILANČNÍHO ZL VÝPOČET STÁLENÉHO CHOD JAKO NELINEÁRNÍ ÚLOHA GASS-SEIDELOVA ITERAČNÍ METODA NEWTON-RAPHSONOVA METODA TECHNICKÉ ZTRÁTY, MOŽNOSTI OVLIVNĚNÍ A JEJICH VÝPOČET ROZDĚLENÍ TECHNICKÝCH ZTRÁT STÁLÉ ZTRÁTY (NAPRÁZDNO) V TRANSFORMÁTORECH (NAPRÁZDNO) ZTRÁTY SVODEM A KORÓNO ZTRÁTY V DIELEKTRIK ZTRÁTY NAPRÁZDNO PŘÍSTROJŮ PROMĚNNÉ ZTRÁTY (NAKRÁTKO) ZTRÁTY VE VEDENÍCH REZISTANCE VODIČŮ VENKOVNÍHO VEDENÍ INDKČNOST VENKOVNÍCH VEDENÍ VEDENÍ ZATÍŽENÉ NA KONCI, NEBO S NĚKOLIKA ODBĚRY ZTRÁTY TRANSFORMÁTORŮ NAKRÁTKO VLIV VYŠŠÍCH HARMONICKÝCH NA ZTRÁTY VOLBA VÝPOČETNÍ METODY STÁLENÉHO CHOD VÝPOČETNÍ PROGRAM VSTPNÍ HODNOTY PROGRAM STANOVENÍ VELIKOSTÍ ODBĚRŮ ZAZLENÉ DISTRIBČNÍ SÍTĚ NA ZÁKLADĚ ČÁSTEČNÉHO MĚŘENÍ V DISTRIBČNÍ SÍTI NÁVRH RADIÁLNÍHO PROVOZ STÁVAJÍCÍ ZAZLENÉ DISTRIBČNÍ SÍTĚ VÝPOČET TECHNICKÝCH ZTRÁT PRO NAVRŽENO SÍŤ PRO ZAZLENÝ A RADIÁLNÍ PROVOZ ZÁVĚR POŽITÁ LITERATRA PŘÍLOHA PŘÍLOHA... 70

8 Obsah 8 PŘÍLOHA PŘÍLOHA

9 Sezna obrázů 9 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. - Mateatcý os uzlu soustavy[]... 3 Obr. - Přílad ES... 4 Obr. -3 Přílad nahrazení sítě na orentovanou ostru... 6 Obr. -4 FD naětí a roudu []... 8 Obr. -5 Náhradní schéa Π článe []... 9 Obr. -6 Dagra teračního rocesu Gauss-Sedelovy etody[]... Obr. -7 Grafcé chování N-R etody (etody tečen) []... 6 Obr. -8 Dagra teračního rocesu Newton-Rahsonovy etody [] Obr. 3- Náhradní schéa ednoduchého vedení s ední odběre [7] Obr. 5- Schéa řížové sítě Obr. 5- Schéa řížové sítě s odběrný ísty Obr. 6- Mřížová síť s vyznačený body rozoení Obr. 6- Radální síť Obr. 7- Jednofázové ztráty řížové sítě ez uzly ro čas t Obr. 7- Jednofázové ztráty řížové sítě ez uzly ro čas t Obr. 7-3 Jednofázové ztráty radální sítě ez uzly ro čas t Obr. 7-4 Jednofázové ztráty radální sítě ez uzly ro čas t Obr. 7-5 Třífázové ztráty řížové sítě ez uzly ro časy t a t Obr. 7-6 Třífázové ztráty radální sítě ez uzly ro časy t a t... 6 Obr. 7-7 Procentní ztráty v řížové a radální sít... 63

10 Sezna tabule 0 SEZNAM TABLEK Tab. - Znaéna naáecích a odběrových uzlů[]... 8 Tab. 5- Odběry v uzlech číslo uzlu, očet f stčů, očet 3f stčů, součet roudů f a 3f stčů Tab. 5-3 Dély abelu ez uzly a edance abelu na dély ro uravenou řířovou síť.. 48 Tab. 5-4 Maální výony odběrů ez uzly Tab. 5-5 Maální výony odběrů v uzlech Tab. 5-6 Naěřené hodnoty naětí, roudů, čnných výonů v ístech s ěření ro dva časy ěření a vyočtené hodnoty fázových osunů Tab. 5-7 Vyočtené fázory zdánlvých výonů v ístech ěření ro oba časy... 5 Tab. 5-8 Výony naáecích a odběrových uzlů řížové sítě z ondělí t... 5 Tab. 5-9 Výony naáecích a odběrových uzlů řížové sítě z ondělí t... 5 Tab. 5-0 Hodnoty aálních roudů a roudů určených otalzací teoucích odběry řížové sítě Tab. 6- Dély abelu ez uzly a edance abelu na dély ro radální síť Tab. 6-3 Výony naáecích a odběrových uzlů radální sítě z ondělí t Tab. 6-4 Výony naáecích a odběrových uzlů radální sítě z ondělí t Tab. 7- Třífázové ztráty řížové a radální sítě ro oba časy... 6 Tab. 7- Procentní ztráty řížové a radální sítě ro oba časy... 6

11 Úvod ÚVOD Dstrbuční sítě nn aí za úol hosodárně a zároveň solehlvě v ředesané valtě zásobovat odběratele eletřnou. Bývaí v závslost na loaltě, hustotě osídlení nebo hstorcého vývoe rovozovány ao otevřené nebo uzavřené rozvody. Mez otevřené rozvody atří nařílad radální sítě, teré se vyznačuí říý soení naáecího ísta s odběry, de se ednotlvé vývody nesí navzáe soovat. Mez uzavřené rozvody a nařílad sítě řížové, teré se vyznačuí enší úbyty naětí a enší ztráta v sít a teré bývaí rovozovány ředevší v hustě osídlených oblastech v centech ěst. Jech výhody sočívaí v rovnoěrněší rozložení zatížení a leší solehlvostí v říadě výadu dodávy eletrcé energe, orot radální sítí vša ředstavuí vyšší ořzovací nálady. A rávě tyto dva tyy sítí sou řešeny v dloové rác, eíž cíle e rovést výočet ztrát v závslost na onfgurac dstrbuční sítě a orovnat ztráty sítě v řížové a radální rovedení. Pro výočty e využta část reálné řížové sítě z úzeí Česé reubly. První část ráce e zaěřena na obecnou teor týaící se něterých oužívaných výočetních etod ustáleného chodu. A elož se ráce ve svých dalších částech zabývá výočte techncých ztrát, sou zde taé osány ožnost ech ovlvnění a zůsob výočtu. Metoda ratcé část sočívá v alac výočetní etody ustáleného chodu do rograovacího rostředí MATLAB. Poocí částečného ěření a vytvořeného rograu sou stanovovány reálné hodnoty odběrů v zauzlené sít. Aby bylo ožné orovnat ztráty sítě v řížové a zároveň radální rovedení, bude roveden návrh radálního rovedení stávaící zauzlené sítě. Naonec sou ro síť v těchto varantách rovedení vyočteny a ez sebou orovnány techncé ztráty.

12 Přehled výočetních etod ustáleného chodu PŘEHLED VÝPOČETNÍCH METOD STÁLENÉHO CHOD stálený stave rozvodných sítí (steně ta řenosových sítí) rozuíe taové rovozní stavy, ř terých v zařízení nerobíhaí rátodobé řechodné děe souvseící s orucha (nař. zratový), s údery blesu do vedení nebo eho blízost, řoování a odoování vedení, zdroů, oenzačních rostředů (ondenzátorů a tluve), řeínání odboče vnutí regulačních transforátorů za rovozu aod. stálený stav řísně vzato a ěřeno časovou zěnou efetvních hodnot naětí a roudu v sít vlastně nenastává vůbec. Příčna e ve stálé zěně očtu a zatížení neen sotřebtelů (odle ech dagraů zatížení) ale zdroů. Tyto zěny sou vša oalé a roto se neuvažuí. Obvyle nás zaíá rozdělení naětí a roudů v sít v ezních odínách ustáleného stavu, t. nařílad ve stavu ročního aálního č nálního zatížení něterého sotřebče, sotřebtele nebo celé sítě. Výočet naětí a roudů u všech rvů dané sítě v těchto ezních stavech e záladní výočte, terý uožňue ontrolu srávnost chodu nebo návrhu sítě. [7] Výočet chodu sítě e ednou ze záladních analýz ro ochoení chování soustavy v dané rovozní režu. Součástí toho výočtu e zeéna alulace naěťových a roudových oěrů v sít, dodávaných a sotřebovaných čnných a alových výonu, výonových toů a ztrát. Těto ostuy e zísán záladní obraz soustavy v ustálené stavu, terý uže být dále oužt ro analýzu oruchových stavů, ontngenční a ctlvostní stude, řešení řechodných děů, atd. [] važované ředolady ro řešení chodu sítě sou: - řešení ustáleného stavu, - snusový růběh naětí a roudu, t. oužtí sybolco-olení etody ro atvní, I S a asvní Y, Z, velčny ve forě fázorů - velost a fázové natočení, - 3f sítě sou brány ao syetrcé s dentcý hodnota asvních rvu ro všechny fáze, t. výočet en ro ednu fáz, ro zbylé dode natočení výsledů o ±0, - síťové rvy sou onstantní a rovozované za enovté frevence, t. edance sou lneární, vyádřené ve fyzálních nebo oěrných ednotách (..). [] Mateatcý os vychází z latnost Ohova záona a Krchhoffových záonů ro roudy a naětí. Nečastě užívané etody v ra sou etoda syčových roudu a etoda uzlových naětí, řčež druhá enovaná á ro oužtí odstatné výhody: - ednoduchá řírava vstuních dat a uzlových rovnc (nžší očet uzlů, éně araetrů a rovnc), - říčné araetry větví neční robléy, - snadné zěny řevodu u regulačních transforátorů, - vhodné oužtí výočetní techny, - uzlová naětí sou dána řešení, větvové roudy se snadno doočtou. Každý uzel sítě rerezentue rozvodnu, odběrové ísto, generátor, nadřazenou soustavu, aod. Je ednoznačně určen tzv. atvní velčna - buď fázory netovaného roudu a sdruženého uzlového naětí I, nebo velostí sdruženého naětí, fází δ, čnný a alový netovaný výone P, Q vz obr. -. Jech vzáené závslost vz vztahy (.) a (.). e, * e, P 3 I cos, Q 3 I sn (.)

13 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 3 S * P Q P Q 3 I I * (.) 3 I P Q Obr. - Mateatcý os uzlu soustavy[] Inetované uzlové výony sou defnovány ao součet všech dodávaných a odebíraných výonů v rác aždého uzlu. Celový výon e buď dodávaný (se znaéne +), nebo odebíraný (se znaéne -). [] Na záladě těchto čtyř atvních velčn se defnuí tř záladní tyy uzlů, u terých sou dvě atvní velčny dané a zbylé dvě e nutno doočítat: - PQ naáecí,(odběrový) uzel - rerezentue uzel s řoenou zátěží; P a Q sou dané buď dodávané do uzlu, nebo odebírané z uzlu, a δ se sočítá; [] - P (eletrárensý, naěťově řízený) uzel - ředstavue uzel se zaoenou eletrárnou, oenzační rvy nebo regulační transforátore; čnný výon P a absolutní hodnota naětí včetně ezí ro Q sou dané (řešíe, aý alový výon usí být v toto uzlu odebírán, nebo dodáván aby byla dodržena zadaná hodnota naětí), výsledné Q a δ se sočítá; [,] - Referenční, blanční uzel - P a Q sou neznáé (vůl neznáý celový ztrátá sítě), a δ sou dané, δ se často volí nulové. Tento uzel obyčeně označuee v náhradní schéatu ao rvní a řešení ustáleného chodu dostanee čnný a alový výon. Úlohou tohoto uzlu e hradt říadnou nerovnováhu uzlových výonů (součet dodáve = součet odběrů) a navíc usí hradt ztráty čnného a alového výonů v sít, teré sou znáy až o uončení výočtu a určení výsledné výonové blance. Z tohoto důvodu obyčeně volíe za blanční uzel eden z naáečů, v teré e dostatečně velý zdro výonů. [,3] Pozn.: Jao referenční uzel se většnou volí P uzel s nevětší zdroe čnného výonu v sít, a tudíž s nešrší eze alového výonu a s lánovaný řízení frevence v soustavě. Alternatvně lze zvolt PQ uzel, terý e řoen na nevyšší naěťové hladně nebo rooen se zahranční řenosový soustava. Naětí e a bráno neonečně tvrdé a tudíž onstantní. Z ratcého ohledu e vša referenční uzel uzle ftvní, neboť žádný uzel se sá neodílí na rytí celových výonových ztrát sítě. Vstuní data zahrnuí toolog sítě včetně hodnot edancí/adtancí všech sítových rvů (vedení, transforátory, ndutory, ondenzátory) a hodnot ech aálního zatížení, fní řevody transforátorů nebo regulační rozsahy řevodu ro transforátory s řeínání odboče a vstuní hodnoty u ednotlvých tyů uzlů (PQ, P, referenční). [] Mnální nožna výstuu výočtu e složena z: - velostí a fází sdružených uzlových naětí,

14 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 4 - výonových oěrů v uzlech a větvích sítě, - roudových oěrů, větvových ztrát a zatížení, - celových čnných a alových ztrát soustavy. Všechna vyočtená uzlová naětí, vyráběné výony, větvová zatížení a nastavení odboče u regulačních transforátorů usí ležet uvntř ech ředdefnovaných ezí. []. Výočet ustáleného chodu ao lneární úloha Př výočtu ustáleného chodu ao lneární úlohy ředoládáe, že sou zadány odebírané a dodávané roudy do uzlů sítě. Prvy ES sou zadány ech odélný a říčný adtance. Přenosová a rozvodná zařízení se nečastě nahrazuí π-člány, nebo Γ-člány. Příčné adtance sou soeny ez říslušný uzel sítě a uzel referenční, tzn. ze o nulové otencálu. Podélné edance sou soeny ez dva říslušné uzly sítě. Předoládáe dále, že araetry všech rvů sou řeočítány na edno solečné vztažné naětí a tedy ES ůžee nahradt galvancý soení rvů. [] I y I y3 y4 I3 Y34 I4 y 3 y30 y0 y40 y0 4 Obr. - Přílad ES

15 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 5 Síť na obr. - ůžee osat oocí etody uzlových naětí (MN) soustavou rovnc: I I I I 3 4 Y Y Y Y 3 4 Y Y Y Y 3 4 Y Y Y Y Y Y Y Y (.3) Kde I až I 4 sou znáé uzlové roudy, až Soustavu rovnc (.3) ůžee zráceně zasat ve tvaru: Kde I I 4 Y e sloucová atce zadaných uzlových roudů, e atce hledaných uzlových naětí (fázových). Rovnc (.4) ůžee taé nasat ve tvaru: sou neznáá uzlová naětí. (.4) Y e uzlová adtanční atce a n I Y,,..., n (.5) 0. Kde n e očet uzlů v sít o referenční uzel, teréu ro zednodušení bude řřazeno číslo Prvy adtanční uzlové atce Krchhoffova záona, de -tý dagonální rve s -tý uzle. Modagonální rve všech větví souící -tý uzel s -tý uzle. Y sou sestaveny odle algortu vylívaícího z druhého Y e tvořen adtancí všech větví nsndenčních Y e tvořen záorně vzatý součte adtancí Předoládáe ř to, že větve neaí vzáené ndutvní vazby. Taže nařílad rve ro síť v (obr. -) Y Y y Y y 3 y Pro rozlšení značíe rvy adtanční uzlové atce a uzlové velčny velý íseny a adtance ednotlvých větví a větvové roudy alý íseny. y 0

16 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 6. Výočet sítě oocí MN Postu výočtu rozdělení roudů a úbytů naětí na vedeních oocí MN ůže vyadat následovně: Obr. -3 Přílad nahrazení sítě na orentovanou ostru Nerve se sestaví ncndenční atce [K] na záladě orentace větví vzhlede uzlu. Incndenční atc zreduuee o referenční uzel 0 na reduovanou ncndenční atc [Kr]. Kde ladná e větev vystuuící z uzlu (), záorná do uzlu vstuuící (-) a větev terá do uzlu nevstuue an nevystuue (0): G G G G G G G K r (.6) Dagonální atce: G G G G G G G Y (.7)

17 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 7 Celová adtanční atce: T Y K Y K r G4 G 0 G7 G4 7 G 0 G 0 r G 5 G 3 G 0 G 6 G 7 G 3 7 G G G G G 4 3 G 3 G Naětí ez uzly a referenční uzle určíe oocí atce uzlových naětí: Y I Poto ůžee vyočítat úbyty naětí v ednotlvých větvích odle: K r A roudy teoucí ednotlvý větve vyočítáe:.3 Elnace blančního uzlu 4 (.8) (.9) (.0) I Y (.) Soustava rovnc (.3) sestává na záladě. K. Z. ro síť na obr. - e nezávslá t. atce e regulární. Avša eden z uzlů sítě usí hradt neznáé roudy teoucích v říčných větvích a vyrovnávat blanc ez dodáva a odběry. Tento uzel s neznáý uzlový roude se nazývá blanční uzel. Aby v rovnc (.3) a (.5) byl stený očet neznáých, ao e rovnc, e nutné v blanční uzlu zadat znáé naětí. Pro forální zednodušení dalšího zásu bylo řřazeno blančníu uzlu číslo. Vzhlede tou že v blanční uzlu áe zadané naětí řesat do tvaru: ůžee soustavu rovnc (.3) Y I I I 3 4 Y Y Y 3 4 Y Y Y 3 4 Y Y Y Y Y Y (.) A analogcy ůžee řesat rovnc (.5) na: n I Y Y Y,,,3..., n n (.3) Po vyočítání neznáých naětí, 3,..., n, neznáý roud I v blanční uzlu zravdla doočítáváe ř určení roudu v ednotlvých větvích sítě. Vyuštění rovnce ro blanční uzel ve vztazích (.) a (.3) nazýváe elnací blančního uzlu. Soustavu rovnc (.) řešíe nařílad elnační etodou, terační etoda čí říou nverzí adtanční uzlové atce řádu (n-). Po výočtu neznáých uzlových naětí určíe rozdělení roudů ve větvích náhradního schéatu odle vztahu

18 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 8 q y q q (.4) Kde q e roud teoucí větví o adtanc y q z uzlu do uzlu q [].4 Výočet ustáleného chodu ao nelneární úloha V ra bývaí dodávy a odběry v uzlech zadávány čnný a alový výony vz rovnce (.). Kde I * e oleně sdružený roud roudu I. Znaéno u čnného a alového výonu bude dále vysvětleno na fázové dagrau (FD) vz obr. -4, ro uzel se zdroe čnný výon dodávaný do sítě. I φ I α δ Re Obr. -4 FD naětí a roudu [] Fázový dagra znázorňue výrobu čnného a alového výonu (roudu) s ndutvní fázový osune. Pa dodávaný zdánlvý výon do uzlu sítě ůžee nasat, a e v rovnc * (-). S P Q I I I S cos sn naětí a roudu se vyočítá, de fázový osun.z toho lyne, e-l ndutvní osun roudu vůč naětí (roud e zožděn za naětí), e a 0, P 0, Q 0. [] Pro odběrový uzel uvažuee roud záorně. To á za následe zěnu znaéna u čnného a alového výonu orot uzlu s dodávou. Je to nelée vdět v tab., ř orentac tou výonu (roudu) šou sěre do uzlu: Tab. - Znaéna naáecích a odběrových uzlů[] zel Zdro Odběr Posun roudu P > 0 P < 0 ndutvní ϕ > 0 Q > 0 Q < 0 aactní ϕ < 0 Q < 0 Q > 0 V tab. ůžee sledovat, že v říadě dyž zdro do uzlu dodává ndutvní alový výon, nebo odběrový uzel odebírá aactní alový výon, sou v obou říadech stená znaéna. Proto

19 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 9 se často v ra ro oenzac alového ndutvního výonu (nař. statcý ondenzátory řoený aralelně e sotřebč) oužívá terín výroba alového výonu v ístě sotřeby ndutvního alového výonu. Dosazení do rovnce (.) a (.3) odvozený roud z rovnce (.) zísáe[]: n P Q I,,3,..., n. * Y (.5) Poocí rovnce (.) lze soustavu uzlových rovnc (.4) řesat do nového tvaru: P Q * P Q * P Q * Y Y Y Y Y Y Y Y Y (.6) Rovnce (.6) e nelneární, neboť neznáá uzlová naětí sou obsažena a ve vetoru neznáých, ta ve enovatelích vlevo (ve své oleně sdružené forě).[] Nahradíe-l ednotlvé rvy sítě Π člány obr. -5, ůžee vyočítat roud teoucí do uzlu I y y 0 (.7) I y I S S y 0 y 0 Obr. -5 Náhradní schéa Π článe [] a výon S * P Q I (.8) Podle dříve uvedeného e-l P > 0 oto čnný výon do uzlu vtéá. Znaéno u alového výonu oto určue, zda de o ndutvní nebo aactní charater.

20 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 0 Proud a výon teoucí do uzlu určíe analogcy I y y 0 (.9) S * P Q I (.0), Celové ztráty dostanee algebracý součte čnných a alových výonů teoucích do uzlů P P P (.) Q Q Q (.) Trofázová soustava e ve výočtech nahrazena ednofázový evvalente a roto všechny rovnce latí ro fázové hodnoty naětí a výon řenášený ednou fází. Protože sou zadány výony v uzlech sítě (dodávy a odběry), naětí blančního uzlu a adtance Y vede výočet neznáých naětí řešení soustavy nelneárních vadratcých rovnc.[] Analytcy roto lze řešt en vel alé sítě (dvouuzlové, ednoduché tříuzlové). Pro reálné sítě e nutno oužít vhodné nuercé etody.[] Obecně aždá nuercá etoda vychází z očátečního odhadu řešení, terý vstuue do algortu etody. V edno běhu algortu - tzv. terac - dode nalezení nového odhadu, terý by ěl být blíže hledanéu řešení. Stará hodnota se nahradí novou vyočtenou hodnotou a terační výočet se oaue, doud nedode číselnéu ustálení nebol nalezení hledaného řešení (tzv. onvergence). Pro vyhodnocení onvergence se orovnává rozdíl ez starou a vyočtenou hodnotou s řede stanovenou, dostatečně alou ovolenou odchylou ε. Pro říady velých ezteračních osclací (tzv. dvergence) e určen taé aální očet terací a, o ehož dosažení e výočet uončen. K řešení chodu soustavy se oužívaí dvě onvenční nuercé etody - tzv. Gauss-Sedelova a Newton-Rahsonova etoda.[].5 Gauss-Sedelova terační etoda Gauss-Sedelova (G-S) terační etoda byla hstorcy rvní oužívanou etodou řešení chodu soustavy. Obecně lze eí rnc v aždé nové terac (+) osat následně []:,,...,,, f,..., (.3) Neznáou func f z (.3) lze ro řešení chodu soustavy určt rozesání (.6). Pa ro aždé uzlové naětí sítě (s výou referenčního uzlu) v nové terac latí: I Y Y Y (.4)

21 Přehled výočetních etod ustáleného chodu Neznáý netovaný roud e nahrazen oocí vztahu (.): * Y Y Q P Y (.5) Tento ředs e oužt v aždé terac ro všechny PQ uzly řešené soustavy. Pro P uzly není zná netovaný alový výon, roto usí být sočten řede. Jeho vzorec lze odvodt: * 3 Y Y Q P I (.6) Porovnání agnární část (.5) zísáe výsledný alový výon nebol blanc celové výroby a sotřeby alové energe v onrétní uzlu. L G Q Q Y Y Q * I (.7) Jelož vyočtené olení naětí v P uzlu bude ít velost nou než tu řede zadanou, usí doít uložení nové hodnoty fázového osunu, t. vynechání vyočtené velost naětí. Touto rocesu se říá scalng roces: SP corr (.8)

22 Přehled výočetních etod ustáleného chodu Obr. -6 Dagra teračního rocesu Gauss-Sedelovy etody[] Do teračního rocesu tedy vchází vyočtená uzlová adtanční atce solu s defnovaný vstuy ro aždý uzel sítě, írou řesnost výočtu a aální očte terací. Jao očáteční odhad ro olení uzlová naětí se často volí tzv. flat start, t..0.. ro velost a 0.0 rad ro fáze naětí. Alternatvou e tzv. slac start, nebol vnucení oleního naětí v referenční uzlu ro startovní hodnoty naětí. Žádná z těchto voleb vša neusí storocentně vést e srávnéu chování (onvergenc) etody. Vhodná volba očátečního odhadu a ůže řsět zísání řešení s nální očte terací a ředcházet oalé onvergenc č ožné dvergenc. []

23 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 3 V rvní terac e rovnce (.4) oužta řío ro PQ uzly nebo v obnac se vztahy (.7) a (.8) ro P uzly. Celý ostu se oaue, doud není dosaženo aálního očtu terací a nebo dané řesnost ε oocí onvergenčního rtéra - vz (.9). a, (.9) Pro zaštění dostatečně řesných výsledů by ovolená odchyla ε by ěla být volena enší než většny řešených sítí a tato řesnost vede dosažení odchyly celových ztrát sítě od cca MW a MVAr. Volba hodnoty ε usí brát ohled na velost a ty řešené sítě (nžší velost ro rozsáhlé sítě a dstrbuční soustavy). Maální očet terací a by ěl být volen ez 500 terace ro středně velé nedstrbuční sítě do 50 uzlů a 5000 terace ro rozsáhlé soustavy a sítě s velý oěre R/X. [] Výhody oužtí G-S etody sou: - snadný ateatcý odel (bez atc, dervací), ednoduché narograování, - oalé řblžování hledanéu řešení (alé zěny v ednotlvých teracích), t. vysoá solehlvost nalezení výsledu, - nízé výočtové a časové nároy vztažené na terac. Orot tou nevýhody G-S etody sou: - slná závslost očtu terací na velost řešené sítě, - ouze lneární onvergenc (velý očet terací vůl nevýrazné dagonální donanc atce A, Y ), - delší doba výočtu (zvláště ro velé sítě), - robléy u dstrbučních sítí (velý očet terací vůl nízéu oěru R/X), - robléy u řídce rooených sítí a šatně odíněných soustav (dvergence). Šatně odíněné soustavy (tzv. ll-condtoned systes) sou sítě, teré sou rovozované na hranc svých techncých ožností. Příčny sou zeéna: velá zatížení v ednotlvých uzlech, řídá toologe (roblé s dstrbucí alového výonu), řílš úzé eze alového výonu v P uzlech a rozsahů odboče regulačních transforátorů, záorné větvové reatance, dlouhá vedení a chybně zvolený referenční uzel. Možná oatření sočívaí v uvolnění ezí alového výonu a rozsahu řevodů, zanedbání dlouhých vedení (e-l to ožné), zěně referenčního uzlu, řdání oenzačních rvů do robleatcých oblastí sítě a rozdělení sítě na enší část, teré lze řešt saostatně. Kvůl svý nevýhodá se G-S etoda v dnešní době ratcy neoužívá, ncéně e stále dodávána v oerčních výočtových alacích a svou ednoduchostí e vhodná hlavně ro výuové účely.[]

24 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 4.6 Newton-Rahsonova etoda Pro on-lne řízení, stavovou estac, ontngenční analýzy, otalzace chodu sítě, stude naěťové a řechodové stablty, a. se ž od 70. let 0. století oužívá tzv. Newton-Rahsonova (N-R) etoda, oulární zeéna díy ednoduchéu řevedení soustavy nelneárních rovnc na lneární, teré lze řešt standardní etoda (atcová nverze, L fatorzace, tzv. subotal re-orderng, aod.). [] Odvození teračního algortu N-R etody začněe u ednorozěrného říadu. Cíle e naít ořen f nelneární rovnce (.30). [] f b (.30) Tato rovnce ůže být ro lnearzac robléu aroována oužtí Taylorova rozvoe v oolí rovozního bodu (0). Tento bod e vybrán oblíž hledaného řešení, řčež se uvažue ouze neonečně alá zěna. Tato aroace e řesná ouze ro N. f f 0 N N 0 df d f d f b d! d N! d N (.3) Kvůl alé hodnotě se vyšší řády zanedbávaí, číž se zísá ednodušší tvar. Ncéně v něterých říadech toto zednodušení ůže ít negatvní doad na saotnou onvergenc N-R etody. f 0 0 f df b 0 Ve vícerozěrné říadě e (.3) řesána oocí arcálních dervací f tato []: f,..., f 0 0 f f,..., b soustavy rovnc latí ro -tou rovnc: f d 0 0 f f,..., b (.3) (.33) (.34) V atcové tvaru e celá soustava osána vz (.35). Vetor vlevo se enue rozdílový (tzv. satch vector) a uazue řesnost nalezených výsledů (ř onvergenc eho hodnoty lesaí nule). Čtvercová atce e tzv. Jacobho atce (eí deternant se nazývá Jaobán), eíž členy se vyočítaí z atuálních hodnot stavových roěnných. Vetor neznáých e nazýván řírůstový (tzv. correcton vector nebo state udate vector), rotože obsahue ezterační řírůsty stavových roěnných,,...,.

25 Přehled výočetních etod ustáleného chodu ,...,,,...,,,...,, f f f f f f f f f f b f b f b (.35) Hodnoty stavových roěnných v nové terac se naleznou buď atcovou nverzí soustavy (.35) ro enší sítě nebo tzv. L deoozcí a říou/zětnou substtucí ro rozsáhleší eletrzační soustavy. L deoozce sočívá v rozladu ůvodní Jacobho atce na dolní a horní troúhelníovou atc L res., ro teré latí []: y b y L L J b (.36) Stroový narograování celé této oerace lze význaně oezt očet ateatcých oerací a výočtového času zísání hodnot řírůstového vetoru. L fatorzace solu s říou a zětnou substtucí vyžadue obecně ro soustavu rovnc cele /3( 3 -)+ násobení č dělení, naoa lascé řešení oocí Kraerova ravdla otřebue (+)! násobení/dělení. Ještě význaněších úsor oerací a výočtového času lze dosáhnout začlenění řídostních algortů (tzv. sarsty technques). Vyočtený řírůsty dode atualzac hodnot stavových roěnných: (.37) Celý roces se oaue, doud není dosaženo žádané řesnost řešení - vz (.38) - nebo doud není dosaženo aálního očtu terací a. f b f b f b,...,,,...,,,...,, a (.38) Pro ednorozěrný roblé e grafcá rerezentace N-R etody znázorněna na Obr. -8. Pro bod () v -té terac e eho funční hodnotou vedena tečna func f(). Průsečí s osou vyadřue nově nalezenou hodnotu (+). Př oaování tohoto ostuu dode nalezení onečného výsledu. []

26 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 6 f(x) X () f(x () ) f(x (+) ) 0 X f X (+) X () X (0) Obr. -7 Grafcé chování N-R etody (etody tečen) [] Pro řešení chodu soustavy lze výonové rozdíly odvodt buď v artézsých, nebo v olárních souřadncích. Postu e nařílad tento: S * P Q * * 3 I A (.39) Pa latí: P Q G B cos sn cos sn G B cos sn (.40) Re A G, Re A G, I B G Kde: A, I Porovnání reálných a agnárních částí zísáe vztahy ro rozdílové výony[,] A Platí:

27 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 7 P Q Q Q P P P Q G Y G Y cos G sn G B cos B sn sn B cos B sn cos sn cos (.4) Význa rozdílových rovnc P, Q v (.4) sočívá v ednoduché vyádření vzdálenost vyočtených stavových hodnot v atuální terac od onečného řešení. V eho blízost nabývaí rozdílové rovnce vel alých hodnot (teoretcy nulových), a roto sou vhodné rozhodování, zda ž bylo dosaženo hledaného řešení se zadanou řesností č nolv. Obě rozdílové rovnce usí být oužty ro aždý PQ uzel, ro P uzly e brána en rvní rovnce (Q e neznáé), ro referenční uzel žádná z rovnc. Jednoznačnost úlohy e oět zaštěna, rotože ro síť o G P uzlech e sestaveno cele -G- rovnc, což odovídá očtu neznáých stavových roěnných ( a δ ro PQ uzly, δ ro P uzly). Analogcy z (.35) lyne onečný atcový zás ro řešení chodu soustavy - vz (.4). Jaobho atce e a složena ze čtyř subatc H, N, J a L, teré sou defnovány říslušnou arcální dervací. Kde: Q H J P N L (.4) H P, N P, J Q, L Q (.43) Nahrazení řírůstů výraze / zednodušue výočet rvů Jacobho atce řčež tento ro neá vlv na saotný nuercý výočet []. Rovnc (.4) ůžee rozesat do tvaru[]: P P Q Q P Q (.44)

28 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 8 Výočet rvů Jaobho atce Dagonální rvy P : P n Y cos Y cos( ) (.45) Modagonální rvy P n Y cos (.46) Výočet rvů Jaobho atce Dagonální rvy P : n P Y sn( ) (.47) Modagonální rvy P Y sn( ) (.48) Výočet rvů Jaobho atce Q : Q n Y sn Y sn( ) (.49) Modagonální rvy Výočet rvů Jaobho atce Dagonální rvy Q Q : Y sn( ) (.50) n Q Y cos( ) (.5)

29 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 9 Modagonální rvy Q Y cos (.5) Výočet ednotlvých naětí a ech úhlů na onc rvního teračního rou: Vlastností Jacobho atce: ; (.53) - e syetrcá ve strutuře, ale ne hodnotou, t. rve H neusí být výhradně na ozc Jaobánu e vel řídá (nulové rvy sou obsaženy v aždé ze subatc H, N, J, L) - e slně dagonálně donantní, což vede vel rychlé nuercé onvergenc V ra e aždý uzel rozsáhlé sítě ( > 300) rooen v růěru s další 3-4 uzly, t. řídost Jaobánu e větší než 98 rocent. Po vyřešení soustavy (.4) se řírůsty δ a / ouží na atualzac stavových roěnných:, (.54) Pro aždý P uzel sou hodnoty Q a QG neznáé, a roto e otřeba e v aždé terac vyočítat. G sn B cos Q Q (.55) Nově vyočtený rozdílový vetor se a ouže v onvergenční rtéru - vz (.56) e ontrole řesnost nalezených výsledů (orovnání s ovolenou hodnotou tolerance ε). P a (.56) Q G L

30 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 30 Obr. -8 Dagra teračního rocesu Newton-Rahsonovy etody [] Pro toleranc ε ostačí hodnota (tzn. hodnota 0 VA ř tycé velost vztažného výonu 00 MVA). Jao aální očet terací a e volena hodnota 0. Celý roces N-R etody e scheatcy znázorněn na Obr. -7.

31 Přehled výočetních etod ustáleného chodu 3 Výočet Jaobánu a eho nverze e časově nenáročněší částí N-R etody. Proto se nabízí očítat nverz nové Jacobho atce en v rvních dvou teracích, de dochází nevýrazněší zěná stavových roěnných. Pro ostatní terace se a ouže naosledy vyočtená nverze Jaobánu. Alternatvou e atualzovat Jacobho atc en ednou za -3 terace. Tato odfovaná etoda se nazývá Lazy Newton-Rahson. K nalezení výsledu e otřeba více terací (oaleší onvergence), ale doba výočtu e výrazně ratší. [] Výhody oužtí N-R etody sou: - vadratcá rychlost onvergence, t. rychlý ostu hledanéu výsledu, - očet terací není závslý na velost sítě ( nalezení řešení e většnou otřeba 3-7 terací), - nízé časové nároy ( ro velé sítě), zvyšuí se ouze lneárně, - ožnost využtí arcálních dervací Jaobánu (hlavně subatce L) ro ctlvostní analýzu soustavy, Nevýhody N-R etody sou: - olovaněší ateatcý odel (atce, dervace, řídostní algorty), - očet terací e ovlvněn zahrnutí alových ezí ro P uzly a regulačních transforátorů, - slná závslost na očáteční odhadu stavových velčn (dvergence, oalá onvergence) - slná nestota běhe atualzačního rocesu stavových velčn (dvergence, oalá onvergence) - vysoé ožadavy na aěť (4-5rát větší než u G-S), lze řešt řídostní algorty - robléy ř řešení řídce rooených a šatně odíněných sítí V současnost se řes tyto nevýhody N-R etoda ntenzvně oužívá ro nadřazené výočty zeéna velých soustav. []

32 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 3 3 TECHNICKÉ ZTRÁTY, MOŽNOSTI OVLIVNĚNÍ A JEJICH VÝPOČET Vyrobená energe se ěří eletroěry u generátorů a u odběratelů. Dále se ěří vlastní sotřeba v eletrárnách a rozvodnách. Část eletrcé energe se ř řeěně v transforátorech a vedení odle Jouleova záona řeění na telo. Ztráty eletrcé energe lze vyádřt ao energe vyrobená ve všech eletrárnách soustavy od teré odečtee energ vlastní sotřeby v eletrárnách a rozvodnách W v W g a rodanou energ odběratelů W o. W W W W W, Wh (3.) g Př ěření energe vznaí chyby zůsobené nařílad techncou nedoonalostí ěřících sourav, ech hrubou chybou zůsobenou ošození, stáří, neěřený aušální odběry aod. Kroě toho se část energe sotřebue bez ěření ř ontáž nových rozvoden (vytáění, svícení), nedovolený odběry aod. tyto ztráty nazýváe ztráty obchodní. Techncé ztráty sou zůsobeny fyzální účny eletrcé energe, nařílad energí, terá se ř růchodu transforátory, vedení a další řístro saovolně, bez užtu ro nás řeěňue v telo. Eletrcé ztráty tedy dělíe, na ztráty techncé a ztráty obchodní.[4] 3. Rozdělení techncých ztrát Rozdělení techncých ztrát eletrcé energe osovala vyhláša [5] nsterstva růyslu a obchodu, terou se stanoví odrobnost určení účnnost užtí energe ř řenosu, dstrbuc a vntřní rozvodu eletrcé energe. Tato vyhláša ž není latná. Jelož nebyla vydána žádná náhrada za tuto vyhlášu, vyhláša e dále využívána. Techncé ztráty se dělí odle toho, zda sou nebo nesou závslé na zatížení: v a) Stálé ztráty (narázdno) (v transforátorech, otorech, generátorech atd., ztráty v řístroích a ztráty orónou a svode). b) Proěnné ztráty (naráto) (ve vnutí transforátorů a ných stroů, ve vodčích sítí a ve vodčích řístroů). V obou říadech ředstavue velost ztrát určté zatížení ro eletrárnu, de usí být záloha ve výonu generátoru e rytí ztrát, a dále ředstavuí sotřebč eletrcé energe. [4,5] 3. Stálé ztráty (narázdno) Vznaí ř odlehčení sítí, odběratelé neodebíraí energ (ř oruchách, v noc, atd.), ale sítě sou od naětí. Taže zařízení rochází alý roud en e rytí ztrát narázdno.[4] 3.. V transforátorech (narázdno) Jsou zůsobeny energí, terá e otřebná ro agnetzac, tato energe se ratcy se zatížení neění. Jsou nedůležtěší ze stálých ztrát (ztrát narázdno), rotože v energetcých zařízení e vel noho různých transforátorů. Považuí se za onstantní. Vzrůstaí sce s druhou ocnnou naětí, ale oud e enovté naětí transforátoru urostřed rozsahu rovozních naětí, ůže se tato závslost zanedbat. Měrná velost ztrát (W/g) závsí na aost oužtých o

33 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 33 lechů ro transforátory, generátory otory. Podlade ro výočet sou zušební rotooly, ro hrubší výočet lze oužít hodnoty z nory nebo ohou být ztráty narázdno součástí douentace. [4] Čnné ztráty el. energe suny transforátorů narázdno Vstuní úda ro výočet celových ztrát všech transforátorů narázdno sou ech očty n ve výonových řadách a sunách valty lechů, solu s dále uvedený orentační hodnota ztrát (vz ztráty transforátorů naráto). n 6 W P 0, MWh (3.) ZT 0 T Kde T e doba rovozování -tého transforátoru (hod), P 0 eho ztráty narázdno (W). [5] 3.. Ztráty svode a orónou Tyto ztráty taé nezávsí na zatížení. Ztráty orónou se ulatňuí u vedení vvn, u vedení vn a nn sou ta neatrné, že se často zanedbávaí. Ztráty svode sou zůsobeny šatnou nebo nedoonalou zolací zařízení, ao zestárlou zolací vodčů, raslý nebo zarášený zolátory, nevhodnou onstrucí zolace, aostí zolačního aterálu, solečný sřšt blesoste nn a. Př šatné očasí (vlho, zarášené rostředí, aod.) se tyto ztráty rovněž zvětšuí. [4] Jelož ve srovnání s celový ztráta sou ztráty svode oěrně alé, ostačí ro ech blancování růěrné hodnoty ve výš: - venovní vedení vvn 9500Wh/ ro - venovní vedení vn 800Wh/ ro - venovní vedení nn 30Wh/ ro[5] 3..3 Ztráty v deletru Deletrcé ztráty u abelů ředstavuí ech ztráty svode. Př růěrné hodnotě ztrátového úhlu, sou růěrné deletrcé ztráty abelů s dostatečnou řesností určeny v těchto naěťových úrovních: - 3f abely 0V 75000Wh/ ro - 3f abely 35 V 6000Wh/ ro - 3f abely V 4000Wh/ ro - 3f abely 0V 4500Wh/ ro - 3f abely 6 V 600Wh/ ro Ztrátový úhel e ednou z charaterstcých velčn ro aost zolace a neěl by u řádně udržovaných abelů řesáhnout hodnoty 4.[5]

34 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet Ztráty narázdno řístroů Vznaí u trvale řoených řístroů od naětí, ao sou eletroěry, ěřící transforátory, řístroe a.[4] Odběr naěťového obvodu aždé fáze se u eletroěrů ohybue ez 3-5W. [6] Ke ztrátá narázdno se taé řadí ztráty narázdno generátorů, otorů aod., obvyle se vša ve výazech ztrát neuváděí, rotože sou zahrnuty ve vlastní sotřebě. Ztráty narázdno oenzátorů a ondenzátorů se očítaí zvlášť (často se uvažuí ao sotřeba na oenzac).[4] 3.3 Proěnné ztráty (naráto) Závsí na zatížení a vznaí ř růchodu roudu dodávaného sotřebtelů. Často se ř stanovení ech velost vztahuí aálníu roudu (u transforátorů naráto říadě roud naráto I ). I a P o Jsou v těchto částech zařízení: c) Ve venovních a abelových vedeních, d) v transforátorech, reatorech, generátorech, otorech, e) v řístroích. Maí solečnou závslost na druhé ocnně rocházeícího roudu odoru R. Ve třech fázích: I a na velost čnného A ztráty energe: P 3 R I, W,, A (3.3) Kde P sou ztráty výonu a T 0 W 3 R I dt, Wh,, A, h (3.4) W ztráty energe. Ztráty energe ůžee taé vyádřt ao: W P T R I T 0-3, Wh,, A, h (3.5) Kde e onstanta závslá na rozdělení zatížení vedení, T e doba lných ztrát (h).[4] Doba lných ztrát T souvsí s dobou užívání aa T a. Zařízení eletrárny, rozvodny aod. není s čase onstantní. Na denní, roční dagrau ůžee sledovat roěnlvý růběh zatížení. Pro eletrárnu e důležté zatížení v uvažované době, dyž v další růběhu e zatížení enší. Jestlže e (generátor, transforátor, vedení aod.) v chodu ř roěnlvé zatížení o dobu T (obvyle za ro, T=8760 h), táe se, aou dobu T a by bylo zařízení v chodu, dyby racovalo ř aální zatížení I a. Je to tedy očet hodn, o teré by něaé zařízení uselo racovat rovnoěrně svý lný výone v určté období, aby vyonalo evvalentní rác ao ve sutečnost. Celová ráce zůstane stená (lochy c dagrau se rovnaí). Taže

35 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 35 oto doba užívání aa T I dt I a Ta (3.6) 0 T a T 0 I I a dt, h, Ah, A Analogcy lze nasat rovnc ř zatížení v lowatech. (3.7) W Ta, h, Wh, W (3.8) P a Jestl-že ztráty za dobu T sou dány výraze W R T 0 I d t (3.9) za aou dobu vznnou tytéž ztráty, ale aální roude I a, čl a z toho lyne doba lných ztrát: T R I d t R I T (3.0) 0 a T T I dt 0 I a h, Ah, A (3.) 3.4 Ztráty ve vedeních Práce se bude zabývat výočte ztrát v závslost na onfgurac dstrbučních sítí, teré sou nečastě rovozovány na hladnách naětí vn a nn venovní a abelový vedení. Pro výočet těchto sítí v ustálené stavu se neuvažue říčná adtance, rotože roudy v říčné sěru (rotéaící řes aactu a ondutanc) sou zanedbatelné rot roudů ve sěru odélné a neaí odstatný vlv na úbyty naětí a ztráty výonu. Ztráty ve vedeních sou řevážně zůsobeny roude rocházeící odélnou edancí Z, terá e složena z rezstence vedení R a ndutvní reatance vedení X. Podélná edance vedení: R X,, Z, (3.)

36 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 36 Podélná edance se většnou vyadřue v ednotách na dély: R X, /, /, / 3.4. Rezstance vodčů venovního vedení Z (3.3) Vlv aterálu - ztráty energe vzrůstaí lneárně s čnný odore R (rezstancí) a odor vedení e řío úěrný ěrnéu odoru (rezstvtě), délce a neřío úěrný růřezu vodče l R 0 0, Ω,,, S (3.4) de 0 e rezstvta aterálu ř telotě 0, l déla vedení (edné fáze) a S růřez vodče.[4] Používané vodče ro venovní abelované vedení sou dány norou. Vodče venovních vedení se zhotovuí nečastě z hlníu nebo ěd, výečně z ocel nebo bronzu. Vodč venovních vedení sou dráty nebo lana. Př otřebě větší echancé evnost se oužívaí lana dvouaterálová ocelohlníová (AlFe). Vntřní ocelový drát (res. lano) sloužící e zlešení echancých vlastností a e oředen hlníový dráty, teré zašťuí ožadovanou vodvost celého lana. Pro vedení do naětí V včetně se taé oužívaí zolované vodče.[4,7] Vlv rozdílné teloty na rezstanc orot telotě 0 se uvažue oocí vztahu R R 0 R 0, -,Ω,Ω,-, C, C,, C, C, (3.5) R 0 de R, R sou rezstence ř telotě 0 a 0, R, R sou telotní součntelé odoru. Protože R R stačí v rozsahu telot vodčů ř ustálené stavu (as do 80 C) uvažovat ouze lneární závslost rezstence na telotě. Pro telotu do 80 C dosahue oefcent zvýšení rezstance rot 0 C řblžně hodnoty = (,6,4). Zvyšování rezstance s telotou e roto 80 ro eletroenergetcé výočty význané.[7] Snefet zůsobue ř růchodu střídavého roudu zvětšování roudové hustoty ve sěru ovrchu vodče. Nerovnoěrnost rozložení roudu o růřezu závsí na točtu roudu, aterálu, velost a tvaru růřezu vodče a ůsobí zvětšení rezstance rot rezstanc ro stenosěrný roud. Zvýšení rezstance snefete e ro hlníové dráty a lana dvouaterálová lana ř točtu 50 Hz zanedbatelné neřesahue hodnotu,5 %. ěděných vodčů (drátů lan) dosahue hodnoty větší než % až od růřezu 40. Kroucení drátů v lanech á za důslede, že e lano ratší než dráty, ze terých bylo sleteno. Lano á roto větší rezstanc než drát stené dély, růřezu a aterálu. ěděných lan dosahue zvýšení as %, u lan hlníových a dvouaterálových as % až 5 %. Průhyb zavěšeného vodče venovních vedení zůsobue zvětšení dély vodče rot toografcé délce vedení. Zvýšení rezstance růhybe e závslé na ovětrnostních odínách a ohybue se oolo %. dvou aterálových lan se uvažue ouze rezstance hlníového láště, rotože rezstvta ocelové duše e as rát větší a růřez duše e /4, /5 nebo /7 celového růřezu lana.

37 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 37 Rezstance ocelové duše e roto as 50 až 70 rát větší než rezstence hlníového láště a neá odstatný vlv na celovou rezstanc lana. řblžných výočtů oládáe rezstvtu hlníových, res. ěděných vodčů, rovnu /30, /50 Al Cu. Pro rezstanc abelových vedení latí vše, co u venovního vedení s výou vlvu růhybu. Vícežlové abely zvětšuí svo rezstanc vzáený roucení žl. ednožlových abelů s vodvý láště (říadně s feroagnetcý ancíře), rotéaných střídavý roude, lze do zvětšení rezstance vlastní žíly zahrnout řídavné ztráty vířvý roudy a hysterezí. Tyto ztráty ohou být značné, něolanásobné rot ztrátá zůsobený ohřeve vodče stenosěrný roude. Snžuí se osoování lášťů, ladení co neblíže sobě. [7] 3.4. Indučnost venovních vedení Indučností vyadřuee vlv agnetcého ole od roudů ve vodčích na daný vodč. více vodčových vedení, vzhlede nevelé vzdálenost vodčů, vznaí vzáeně agnetcy vázané roudové obvody ednotlvých vodčů, t. časově roěnné agnetcé ole od roudu v edno vodč zůsobue nduc naětí neen v toto vodč ale v ostatních vodčích. V říadě trofázových syetrzovaných vedení se souěrnou zátěží e ožné souhrn ndučních vlvů vyádřt rovozní ndučností a roude edné fáze. V ostatních říadech (nesouěrné vedení, nesouěrná zátěž nebo obnace obou těchto říadů) e třeba nduční vlvy uvažovat odděleně oocí vlastní a vzáené ndučnost a roudů v říslušných obvodech. V říadě souěrného usořádání vodčů v hlavě stožáru sou rovozní ndučnost L všech tří vodčů stené a latí ro ně vztah d H L 0.46log 0.05 r,,,,-, (3.6) r de d e osová vzdálenost, r e oloěr vodče a r e relatvní ereablta aterálu vodče. Provozní ndučnost třífázových abelových vedení souěrně zatěžovaných lze stanovt řblžně odle vztahů ro transonované venovní vedení. setorového usořádání růřezů ve vícevodčové abelu e ndučnost o 5 % až 0 % enší než u abelů s ruhový stený růřezy a stenou tloušťou zolace. Vzhlede enší vzdálenost vodčů abelových vedení e rovozní ndučnost abelů odstatně enší než u venovních vedení stených růřezů. Dosahue s 5 % až 30 % rovozní ndučnost venovních vedení [7] Induční reatanc X vyočítáe odle vztahu X f L,,Hz, H (3.7)

38 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet Vedení zatížené na onc, nebo s něola odběry Většna ztrát ve vedení e tvoří tzv. Jouleovy ztráty, teré vyočítáe ro eden rve zařízení ao: A dosazení za P R I 0-3, W,,A (3.8) I 3 P cos P P R 3-3 0, cos W,,W, V (3.9) Kde e onstanta závslá na rozložení odběru odél vedení (bývá až 3), R čnný odor vedení nebo transforátorů, I roud rocházeící uvažovaný zařízení. Pro celou soustavu s n rvy, t. rozvětvená vedení s různou transforací, sou celové ztráty rovny součtu ztrát v uvažovaných rvcích. n n..., V ra se dělí ztráty na ztráty ve vedeních vvn, vn, nn a transforátorech. n n -3 P R I 0, W,, A (3.0) Proud ve vedeních s odboča nebývá stený o celé délce a záleží na zůsobu, velost a očtu ednotlvých zatížení. V ra sou vedení zatížena buď na onc ední odběre, nebo něola odběry různě rozložený odél vedení, nebo rovnoěrně zatížena, nebo e to obnace uvedených zůsobů. Čntel vyadřue vztah ez roude na začátu vedení a I a roude v -té úseu vedení I.[4] Pro trofázové vedení zatížené na onc obr. (3-) se ztráty vyočítaí odle rovnce (3.3). Δ referenční uzel ro Z = (R + X ) l = (R + X) I I č I S P Q referenční uzel 0 Obr. 3- Náhradní schéa ednoduchého vedení s ední odběre [7]

39 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 39 Kde Z e odélná edance vedení, l e déla vedení, na ednotu dély,, R, X e rezstence a reatance vedení sou fázory fázových naětí na začátu a na onc vedení, roud rocházeící vedení (odběru), fázor úbytu naětí na vedení, olení výon odběru. Podle druhého Krchhoffova záona latí ro fázor úbytu naětí R X I č I, V,,A. P, Q, S I e fázor čnný, alový, a Z I (3.) Rozesání fázoru úbytu naětí na reálnou a agnární složu obdržíe R I X I X I R I, V,,A, (3.) č de horní znaéna součtů a rozdílů latí ro odběr ndutvního charateru a dolní znaéna ro odběr aactního charateru. V sítích nn a vn ůžee úbyte naětí úbytu naětí. č vyádřt zednodušeně oocí reálné složy fázoru R I X I, V,,A, Re (3.3) č Střední hodnota ztrát oleního výonu v toto vedení e S S 3 I * S 3 I * 3 * 3 I, VA, V, A. I * (3.4) Dosazení za z (3.) dostanee I * S P Q 3 I Z I 3 Z I 3 R I 3 X I, (3.5) de I I č I e roude ve vedení (odul fázoru roudu), rotože latí * I I I č I. Ztráty oleního výonu aí dvě složy: f) Reálnou, t. výon ztracený ohřeve vodčů I č I, W,,A P 3 R I 3 R (3.6) g) agnární, t. ztráty alového výonu v ndutvní reatanc vedení I č I, VAr,,A Q 3 X I 3 X (3.7) Vyádříe-l ve vztazích (3.6) a (3.7) roud oocí výonu P I, A, W, V,- (3.8) 3 cos n

40 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 40 a sou oba ztrátové výony neřío úěrné druhé ocnně účníu. V,- W,, VAr,, cos V,- W,, W,, cos n n P X Q P R P (3.9) [7]. Pro něol odběrů sou ztráty dány součte ztrát v ednotlvých úsecích. Vzhlede tou, že u vedení nn a vn e φ -α, e agnární složa fázoru úbytu naětí zanedbatelná rot reálné složce. Úbyte naětí lze roto vyádřt zednodušeně oocí reálné složy fázoru úbytu naětí,,a V,, I I r n č n (3.30) de č n r I e složa úbytu naětí od čnného roudu, n I e složa úbytu naětí od alového roudu. Ztráty čnného a alového výonu v -té úseu sou. A, VAr,, 3 3 A,, W,, 3 3 n n I Q r I r P (3.3) Ztráty čnného a alového výonu v celé vedení sou. A, VAr,, 3 3 A,, W,, 3 3 n q q n n n q q n n I Q r I r P (3.3) [7]. 3.5 Ztráty transforátorů naráto Vznaí ve vnutí transforátorů růchode roudu. Čnné ztráty se vyočítaí odle vztahu: VA VA, W, W, 0 3, Zt n S S S P P (3.33) de P sou enovté ztráty naráto, S S zdánlvý výon transforátoru, n S enovtý zdánlvý výon transforátoru. Čnné ztráty eletrcé energe za určté sledované období T:

41 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 4 W Zt P S S S n T 0 3 P T, Wh, W, VA, VA (3.34) de T e doba lných ztrát a β zatěžovatel.[5] 3.6 Vlv vyšších haroncých na ztráty Třífázové sítě bývaí většnou nesouěrně zatíženy ednofázový sotřebč, ať sou to svařovací transforátory, eletrcé ece nebo drobný odběr, tí se taé zvyšuí ztráty ve vedeních, transforátorech generátorech. Nesouěrné zatížení taé vzná ř zratech, ř zení soení, ř dvoufázové rovozu třífázové sítě atd.[8] V sítích s nelneární sotřebč, se o roudu záladní haroncé I (50 Hz) vysytuí haroncé roudy, echž frevence e násobe záladního točtu, a budee e nazývat I,I3, I4,...atd. (druhá, třetí, čtvrtá,...haroncá). Narot tou se dá ř rvní řblížení ředoládat, že naětí bude ít álo zreslení (dstorze), (vzhlede ředoládanéu veléu zratovéu výonu sítě - "tvrdý zdro") a roto uvažuee ouze edné naětí záladní haroncé o frevenc 50 Hz: (3.35) Zdánlvý výon sotřebče obdržíe součne rocházeícího roudu a naětí na eho svorách. * S I I cos I sn I I 3 I 4 (3.36) Z analýzy výše uvedeného vzorce vylývá, že v sítích s obsahe vyšších haroncých se celový zdánlvý výon sládá ze třech slože: - Čnný výon I cos - tento výraz ná určue užtečný výon - Jalový výon: I sn - tento výraz odovídá lascéu alovéu výonu čstě snusového růběhu, není sotřebováván a slouží vytváření agnetcých olí I I - tento výraz e výlučný ro dstorzní systéy. Jedná 3 I4 - Dstorzní výon: se o flutuační výon, terý se obevue ao důslede haroncých roudů. Ve sutečnost naětí obsahue haroncé složy, teré vytvoří rostor ro odovídaící výon čnný a alový. V aždé říadě, čnný výon haroncých nevyonává užtečnou rác. Nařílad u otoru, točvé ole haroncý frevencí nevytváří využtelný ár, ačolv roduue ztráty. Všeobecně, čnné výony haroncých se odíleí na vytváření ztrát, zahřívání vedení, vlastních sotřebčů a zůsobuí úbyty na vedeních. V obvodech s vyšší haroncý budee nadále nazývat vztah ez čnný výone P a celový zdánlvý výone S ao fator výonu PF (úhel ez čnnou a zdánlvou složou roudu). V těchto říadech e zřeé, že PF ž nesouhlasí s osne úhlu, terý tvoří záladní složy naětí a roudu cos PF. Důležtý závěre tohoto e, že ř stené čnné výonu e celový zdánlvý výon výrazně vyšší v říadě výsytu vyšších haroncých. Pratcý důslede tohoto evu e, že ř řenosu steného čnného výonu v eletrcé obvodu s haroncý teče větší zdánlvý roud

42 3 Techncé ztráty, ožnost ovlvnění a ech výočet 4 a z těchto důvodů usíe denzovat oonenty řenosové soustavy na tento vyšší zdánlvý výon. Z důvodu vyšší hodnoty zdánlvého roudu sou zvýšené ztráty Joulový tele (ztráty v ěd) úěrné čtverc zdánlvého roudu.[9]

43 4 Volba výočetní etody ustáleného chodu 43 4 VOLBA VÝPOČETNÍ METODY STÁLENÉHO CHOD Jelož se ráce zabývá výočte část řížové sítě, byla ro svoe výhody zvolena Newton- Rahsonova etoda výočtu ustáleného chodu. Tyto výhody sočívaí zeéna v rychlé ostuu hledanéu výsledu, elož očet terací není závslý na velost sítě a nalezení řešení e většnou otřeba znát 3 7 terací, a v nízé časové náročnost výočtu ro velé sítě. [] 4. Výočetní rogra V rograovací rostředí MATLAB byl vytvořen rogra sloužící ro výočet naětí ve všech uzlech zadávané sítě, dále ro výočet roudů teoucích ez ednotlvý uzly sítě a ztráty zůsobené těto roudy. Progra ro svů výočet využívá Newton-Rahsonovu etodu, tato výočetní etoda e odrobně osána v odstavc Přehled výočetních etod ustáleného chodu. Progra e vytvořený ta, aby vešeré výočty rováděl ro aždou fáz zvlášť, elož ednotlvé fáze nesou zatěžovány rovnoěrně. Progra e složen ze sed částí (funcí) Iort_dat, NRfce_f, NRfce_f, NRfce_3f, NR_su_ztraty, ladan_zadanych_dat a NR_zadání. První funce Iort_dat zařzue soení řraveného ecelovsého souboru Save s rograe v MATLAB, do terého se do záložy Zadavane_hodnoty zadávaí vstuní hodnoty. Před rvní suštění rograu e nutné v této func nastavt cestu souboru Save. Funce NRfce_f, NRfce_f, NRfce_3f slouží ro výočet ustáleného naětí ro aždou fáz v ednotlvých uzlech sítě a současně vyreslí graf s růběhe ustalování tohoto naětí. Dále očítaí úbyty naětí a roudy teoucí ez těto uzly, ztráty vznlé růchode roudu ez těto uzly a celové ztráty v edné fáz, vyočtené hodnoty se uládaí do souboru Save, ostuně ro aždou fáz do zálože Lst, Lst a Lst3. Funce NR_su_ztraty sečte ztráty z aždé fáze, tí zísáe celové třífázové ztráty ez ednotlvý uzly a sečtení všech těchto ztrát určí celové třífázové ztráty, tyto hodnoty uloží oět do souboru Save do záložy Lst4. Dolňovou funcí e funce s názve ladan_zadanych_dat, terá slouží ro uložení zadávaných hodnot do souboru Save do záložy Lst5. Poslední část rograu NR_zadání e určena rooení ednotlvých výše uvedených funcí a zároveň e suštění rograu. Jsou zde taé zadávány hodnoty naětí blančního uzlu, ctlvost eslon, s terou etoda racue a aální očet terací. Kódy ednotlvých funcí rograu sou uvedeny v říloze Vstuní hodnoty rograu Před suštění rograu usí být v ecelu vytvořen soubor s názve Save s ět záloža Lst, Lst, Lst3, Lst4 a Zadavane_hodnoty. Do oslední záložy Zadavane_hodnoty se zadáváí vstuní hodnoty týaící se řešené sítě. Progra s z ecelu vytvoří ět atc, se terý dále racue atc vedení V, edanční atc na dély Z a ro aždou fáz atc výonu S, S a S3. Matce vedení V e složena z těchto částí: -. slouec číslo rvního uzlu -. slouec číslo následuícího uzlu - 3. slouec déla vedení ez těto uzly v loetrech.

44 4 Volba výočetní etody ustáleného chodu 44 Iedanční atce Z se zládá z: -. slouec číslo rvního uzlu -. slouec číslo následuícího uzlu - 3. slouec edance na loetr vedení ez těto uzly. Každá atce výonů S, S a S3 e složena z: -. slouec číslo uzlu -. slouec absolutní hodnota zdánlvého výonu v uzlu ve VA - 3. slouec arguent zdánlvého výonu ve stuních. Dále řed suštění rograu oocí funce NR_zadan se do této funce do říazového řádu zadávaí naětí ro aždou fáz zvoleného blančníhu uzlu od_, od_, od_3. Ctlvost Es terá udává nální rozdíl ustaluuícího se naětí dvou osobě doucích terací. A aální očet terací tm. Vešeré vyočtené hodnoty sou uládány oocí ednotlvých funcí do výše uvedeného souboru Save. Prograe vyočtené hodnoty ro zadanou řížovou síť se nachází v říloze a a ro navrženou radální síť v říloze 3 a 4.

45 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 45 5 STANOVENÍ VELIKOSTÍ ODBĚRŮ ZAZLENÉ DISTRIBČNÍ SÍTĚ NA ZÁKLADĚ ČÁSTEČNÉHO MĚŘENÍ V DISTRIBČNÍ SÍTI Velost odběrů část reálné řížové sítě z úzeí Česé reubly, eíž řereslené schéa e zobrazeno na Obr. 5, byly stanoveny následuící zůsobe. K dsozc bylo osytnuto schéa část sítě, aa ěsta se zareslený abelový vedení, eho araetry a délou, a s číselně označený ednotlvý odběrný ísty; dále taé sezna ednotlvých odběrných íst, ve teré byl ro aždé odběrné ísto uveden sezna ednofázových a třífázových stčů. Postuně bylo odle ay rocházeno aždé abelové vedení ez ednotlvý uzly v sít vz Obr. 5, zšťována eho déla a araetry abelu. Tyto hodnoty byly zaznaenány do Tab. 5. Podle číselného označení odběrných íst ez uzly a v uzlech byl na záladě seznau zšťován očet ednofázových a třífázových stčů a následně zasán do Tab. 5 a Tab. 5. Obr. 5- Schéa řížové sítě

46 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 46 Tab. 5- Odběry ez uzly číslo uzlu, číslo následuícího uzlu, ty abelu, edance na loetr dély, déla, očet f stčů, očet 3f stčů, součet roudů f a 3f stčů nde nde Kabel Z [Ω/] l [] I f stče [A] I 3f stče [A] I f I 3f [A] [A] AYKY AYKY AYKY V osledních dvou sloucích Tab. 5 a Tab. 5 sou vyočteny aální roudy ednofázových a třífázových odběrů dané velost stících rvů. Přílad výočtu ro Tab. 5 ro rvní řáde ředosledního slouce e uveden ve vztahu (5.). I A (5.) f

47 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 47 Tab. 5- Odběry v uzlech číslo uzlu, očet f stčů, očet 3f stčů, součet roudů f a 3f stčů I f stče [A] I 3f stče [A] I f I 3f Inde [A] [A] Podle aálních roudů aždého odběru daných velostí stícího rvu byly sočítány aální výony odběrů v uzlech (Tab. 5 5) a aální výony odběrů ez uzly (Tab. 5 4). Pro zednodušení byly všechny odběry ez uzly uístěny vždy do nově navrženého uzlu nacházeícího se urostřed ez těto uzly (Obr. 5 ). Obr. 5- Schéa řížové sítě s odběrný ísty

48 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 48 Pro tato vznlou síť byla vytvořena Tab. 5 3 s nový déla abelu ez uzly. Tab. 5-3 Dély abelu ez uzly a edance abelu na dély ro uravenou řířovou síť nde nde l [] Z [Ω/]

49 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 49 Tab. 5-4 Maální výony odběrů ez uzly Inde P [W] P [W] P3 [W] Tab. 5-5 Maální výony odběrů v uzlech Inde P [W] P [W] P3 [W] Přílad výočtu aálního výonu odběru ez uzly ro rvní řáde druhý slouec Tab. 5 4 e uveden v rovnc (5.). Jední ze zdroů neřesností e rovnoěrné rozložení ednofázových odběrů na všechny tř fáze. Toto zednodušení bylo rovedeno, elož ve vstuní douentac nebylo uvedeno, na aou fáz sou ednofázové odběry naoovány, z tohoto důvodu nebylo ožné určt, aá fáze e títo odběre zatěžována, a roto byla zátěž rozdělena na všechny tř fáze rovnoěrně, vz rovnce (5.). If P I 3f f 469, W (5.) 3 3 K dsozc byly hodnoty ěření naětí, roudu a čnného výonu sítě v řížové rovozu. Měření bylo rovedeno v ondělní odolední ščce, o tonou sezónu a ontrolní ěření následuící týden. Měřené hodnoty ze všech ěřících bodů v ístech řížové sítě označených červený ša v Obr. 5, de sěr šy znázorňue sěr ěření, byly časově synchronzovány, to znaená, že ěření byla rovedena v edno časové oažu. První ěření bude značeno t druhé t. Z naěřených hodnot byly v uzlech, v nchž bylo rovedeno ěření, vyočteny fázové osuny (Tab. 5 6) a fázory zdánlvých výonů (Tab. 5 7). Koncové uzly sítě s ladný výone ve sěru do sítě se chovaly ao naaeče a se záorný výone ao odběry. Fázové osuny v Tab. 5 6 byly vyočteny odle vzorce (5.3). P arccos arccos 4,943 (5.3) I 37 07

50 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 50 Tab. 5-6 Naěřené hodnoty naětí, roudů, čnných výonů v ístech s ěření ro dva časy ěření a vyočtené hodnoty fázových osunů Datu ěření nde [V] [V] 3 [V] I [A] I [A] I3 [A] P [W] P [W] P3 [W] ϕ [ ] ϕ [ ] ϕ3 [ ] Pondělí t Pondělí t t t t t t t t t t t t t t t t t t t

51 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 5 Tab. 5-7 Vyočtené fázory zdánlvých výonů v ístech ěření ro oba časy S S S3 Datu ěření nde [VA] [ ] [VA] [ ] [VA] [ ] Pondělí t Pondělí t t t t t t t t t t t t t t t t t t t Přílad výočtu zdánlvého výonu S v uzlu z Tab. 5 7: S Icos sn 37 07cos 4,943 sn4, ,VA ,943 VA Títo zůsobe byly zísány výony naáecích a odběrových uzlů Tab Jelož hodnoty aálních odběrů ez uzly (Tab. 5 4) a v uzlech (Tab. 5 5) sou vel odlšné od reálných hodnot odběrů, byly tyto hodnoty dále zřesňovány. Do výočetního rograu osaného v atole 4 byly zadány hodnoty vyočtených fázorů zdánlvých výonů (Tab. 5 7), hodnoty aálních odběrových výonů (Tab. 5 4) a (Tab. 5 5), dále hodnoty déle abelů a edancí uvedených v Tab. 5 3 a naětí aždé fáze blančního uzlu z Tab Ctlvost terační etody byla nastavena na Es = 0, Pro říad, že by se naětí neustalovalo a rogra by očítal do neonečna, byl aální očet terací tm oezen na 000. Následně byl suštěn rogra a roveden výočet ustáleného chodu, oocí terého byla zísána naětí v ednotlvých uzlech a velost roudů teoucích ez těto uzly. Zšťování sutečné velost odběrů bylo rováděno orovnávání naěřeného naětí a roudu v uzlech s naětí a roude vyočtený oocí Newton-Rahsonov etody. Velost odběrů byly uravovány ta dlouho, doud se tyto hodnoty nerovnaly. Tato zísané hodnoty výonů odběrů (5.4)

52 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 5 se záorný znaéne a hodnoty ladných naáecích výonů řížové sítě sou souhrnně uvedeny v Tab ro datu ěření t a v Tab. 5 9 ro t. Tab. 5-8 Výony naáecích a odběrových uzlů řížové sítě z ondělí t Tab. 5-9 Výony naáecích a odběrových uzlů řížové sítě z ondělí t Inde P [W] P [W] P3 [W] Inde P [W] P [W] P3 [W]

53 5 Stanovení velostí odběrů zauzlené dstrbuční sítě na záladě částečného ěření v dstrbuční sít 53 V Tab. 5 0 (ve sloucích Otalzace ) sou uvedeny vyočtené hodnoty roudů odběrů v ednotlvých fázích zísané rovedenou otalzací v orovnání s aální roudy aždé fáze určený součte hodnot stcích rvů (ve slouc Jstče ). Tab. 5-0 Hodnoty aálních roudů a roudů určených otalzací teoucích odběry řížové sítě Síť Mřížová Jstče Otalzace Otalzace Datu ěření nde Datu I I_.f I_.f I_3.f I_.f I_.f I_3.f ěření [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] t t

54 6 Návrh radálního rovozu stávaící zauzlené dstrbuční sítě 54 6 NÁVRH RADIÁLNÍHO PROVOZ STÁVAJÍCÍ ZAZLENÉ DISTRIBČNÍ SÍTĚ V radálních arsových sítích vedení vycházeí z naáecího ísta (transforovny nebo sínací stance) a zásobuí ednotlvé odběry. Každý vývod (arse) e saostatný a nelze e vzáeně soovat. Tento zůsob rozvodu e obvyle nelevněší, avša stota zásobování e neenší. Přerušení dodávy ůže být něol hodn. [0] V další část e roveden návrh radálního rovozu stávaící zauzlené dstrbuční sítě. V ůvodní řížové sít byly navrhnuty ísta rozoení ta, aby v sít nezůstala edná syča vz Obr. 6. Obr. 6- Mřížová síť s vyznačený body rozoení V nově vznlé radální sít v bodech rozoení vznly nové uzly s číselný označení 6, 7 a 8. Odběry v radální sít sou stené ao odběry určené ro síť řížovou, en v nově vznlých uzlech byly odběry zvoleny ao olovna odběru v ístě odoení. Výony odběrů v ednotlvých uzlech ro oba časy ěření sou uvedeny v Tab. 6 a Tab Jelož v sít vznly nové uzly, byla ro radální síť stený zůsobe ao Tab. 5 3 vytvořena nová tabula (Tab. 6 ) s déla abelu ez uzly a edance na loetr dély. Výsledné schéa navržené radální sítě e zobrazeno na Obr. 6.

55 6 Návrh radálního rovozu stávaící zauzlené dstrbuční sítě 55 Tab. 6- Dély abelu ez uzly a edance abelu na dély ro radální síť nde nde l [] Z [Ω/]

56 6 Návrh radálního rovozu stávaící zauzlené dstrbuční sítě 56 Obr. 6- Radální síť Steně ao ro řížovou síť sou ro radální síť v Tab. 6 (ve sloucích Otalzace ) uvedeny vyočtené hodnoty roudů odběrů v ednotlvých fázích zísané rovedenou otalzací v orovnání s aální roudy aždé fáze určených součte hodnot stčů (ve slouc Jstče ). Tab. 6- Hodnoty aálních roudů a roudů určených otalzací teoucích odběry radální sítě Síť Radální Jstče Otalzace Otalzace Datu ěření nde Datu I I_.f I_.f I_3.f I_.f I_.f I_3.f ěření [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] t t

57 6 Návrh radálního rovozu stávaící zauzlené dstrbuční sítě 57 Tab. 6-3 Výony naáecích a odběrových uzlů radální sítě z ondělí t Inde P [W] P [W] P3 [W] Tab. 6-4 Výony naáecích a odběrových uzlů radální sítě z ondělí t Inde P [W] P [W] P3 [W]

58 _3 _4 _0 _9 3 _ 4_0 5_7 6_8 7_9 8_9 _6 3_8 4_ 5_8 5_6 6_7 8_9 9_0 0 _3 _4 3_5 ΔP [W] 7 Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz 58 7 VÝPOČET TECHNICKÝCH ZTRÁT PRO NAVRŽENO SÍŤ PRO ZAZLENÝ A RADIÁLNÍ PROVOZ Techncé ztráty byly očítány ro síť v řížové a následně radální rovedení ro dva časy ěření t a t. Měření bylo rovedeno v ondělní odolední ščce, o tonou sezónu a druhé ontrolní ěření následuící týden ve stenou dobu. Vyočtené hodnoty ztrát ro řížovou a radální síť ro čas ěření t sou uvedeny v říloze a 3, ro čas t v říloze a 4. Nedříve byly vyočteny ztráty v aždé fáz ez ednotlvý uzly řížové sítě, orovnání těchto ztrát ro čas t e zobrazeno na Obr. 7 a ro čas t na Obr. 7. Z obou orázů e zřeé, že ztráty v aždé fáz sou různě velé, což e zůsobeno nerovnoěrný zatěžování ednotlvých fází. Z orovnání těchto obrázů e dále atrné, že běhe dne se ění velost zatížení aždé fáze. Nařílad ztráty ez uzle a 3, de ro čas t sou sestuně nevětší v rvní fáz, ve třetí a druhé a ro čas t v druhé, rvní a ve třetí Čísla uzlů ΔP [W] ΔP [W] ΔP3 [W] Obr. 7- Jednofázové ztráty řížové sítě ez uzly ro čas t

59 _3 _4 _0 _9 3 _ 4_0 5_7 6_8 7_9 8_9 _6 3_8 4_8 5_8 5_6 6_7 8_7 9_0 0 _3 _4 3_5 ΔP [W] _3 _4 _0 _9 3 _ 4_0 5_7 6_8 7_9 8_9 _6 3_8 4_ 5_8 5_6 6_7 8_9 9_0 0 _3 _4 3_5 ΔP [W] 7 Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz Čísla uzlů ΔP [W] ΔP [W] ΔP3 [W] Obr. 7- Jednofázové ztráty řížové sítě ez uzly ro čas t Stené orovnání ednofázových ztrát řížovévé sítě e rovedeno ro navrženou radální síť vz Obr. 7 3 a Obr Čísla uzlů ΔP [W] ΔP [W] ΔP3 [W] Obr. 7-3 Jednofázové ztráty radální sítě ez uzly ro čas t

60 _3 _4 _0 _9 3 _ 4_0 5_7 6_8 7_9 8_9 _6 3_8 4_ 5_8 5_6 6_7 8_9 9_0 0 _3 _4 3_5 ΔP [W] _3 _4 _0 _9 3 _ 4_0 5_7 6_8 7_9 8_9 _6 3_8 4_8 5_8 5_6 6_7 8_7 9_0 0 _3 _4 3_5 ΔP [W] 7 Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz Čísla uzlů ΔP [W] ΔP [W] ΔP3 [W] Obr. 7-4 Jednofázové ztráty radální sítě ez uzly ro čas t Součte ednotlvých ztrát aždé fáze ez ednotlvý uzly byly zísány třífázové ztráty vznlé ez ednotlvý uzly, na Obr. 7 6 a na Obr. 7 7 lze sledovat otovnání těchto ztrát ro oba časy ro řížovou a radální síť Čísla uzlů ΔPt [W] ΔPt [W] Obr. 7-5 Třífázové ztráty řížové sítě ez uzly ro časy t a t

61 _3 _4 _0 _9 3 _ 4_0 5_7 6_8 7_9 8_9 _6 3_8 4_8 5_8 5_6 6_7 8_7 9_0 0 _3 _4 3_5 ΔP [W] 7 Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz Čísla uzlů ΔPt [W] ΔPt [W] Obr. 7-6 Třífázové ztráty radální sítě ez uzly ro časy t a t Celové třífázové ztráty řížové a radální sítě byly vyočteny součte ednotlvých třífázových ztrát ez uzly a sou uvedeny v Tab. 7. Tab. 7- Třífázové ztráty řížové a radální sítě ro oba časy 3f ztráty Síť Mřížová Radální ΔP t [W] ΔP t [W] Pro určení rocentních ztrát ro čas t bylo nutné sočítat celový naáecí třífázový výon, a to sečtení výonů náaecích uzlů aždé fáze, teré sou uvedeny v v Tab P W P W P P W 3 t P P P W (7.)

62 7 Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz 6 A součte naáecích uzlů v Tab. 5 9 ro čas t. P W P W P P W 3 t P P P W Procentní ztráty řížové sítě ro oba časy sou vyočteny odle vztahu (7.3). t t Pt ,8400,4% P 5080 t Pt 00 4,500,4% P 960 t (7.) (7.3) Procentní ztráty radální sítě: t t Pt 00 4,4800,68% P 5080 t Pt 00 64,600,35% P 960 Tab. 7- Procentní ztráty řížové a radální sítě ro oba časy t (7.4) (7.5) 3f ztráty Síť Mřížová Radální Δ t [%].4.68 Δ t [%].4.35 Budee-l uvažovat aální zatížtelnost abelu AYKY odle [] 37 A v ze, e síť růěrně zatěžována na až 4 %. Tato nízé zatížení sítě by ohlo vysvětlovat alé hodnoty celových rocentních ztrát.

63 7 Výočet techncých ztrát ro navrženou síť ro zauzlený a radální rovoz 63 Na Obr. 7 5 sou grafcy znázorněny vyočtené rocentní ztráty sítě v řížové a radální rovozu ro dva časy. Ja lze vdět, v obou říadech sou rocentní ztráty řížové sítě enší než ztráty radální.,8,6,68 Δ %,4,,4,4,35 0,8 0,6 0,4 0, Mřížová síť Radální síť Obr. 7-7 Procentní ztráty v řížové a radální sít