Přenos a rozvod elektrické energie (A1M15PRE)

Transkript

1 Přeos a rozvod eletricé eergie (AM5PRE) Témata: Eletricé parametry prvů E Ustáleé chody E, umericé metody Proudová zatížitelost vedeí Eletromageticé pole, hlu vedeí Zařízeí FACT, HVDC Mechaia vedeí Ochray vedeí ložové soustavy Nesymetricé a elieárí zátěže ychroí stroj v ustáleém a poruchovém stavu tabilita

2 Eletricé parametry prvů E 4 záladí (primárí) el. parametry čiý odpor (rezistace) R (Ω/m) provozí idučost L ( H/m) svod (odutace) G ( /m) provozí apacita C (F/m) R R DC0 Hodoty. Veoví vedeí a) Rezistace (čiý odpor) T p ( Ω m ; Ω m, ) - R z atalogu DC0 - vliv teploty, AC apájeí, průhybu - svazy vodiče paralelě AlFe 35 - ( R ) 0,78 Ω m AlFe 70 - ( R ) 0,43 Ω m AlFe 50 - ( R ) 0, Ω m AlFe ( R ) 0,085 Ω m AlFe ( R ) 0,065 Ω m AlFe ( R ) 0,04 Ω m

3 b) Kodutace (svod) - příčé ztráty přes izolátory, oróou (ejvíce) - lze respetovat se od 0 V 8 6 G 0 m x B 0 m c) Idučost a podélá impedace Idučost a impedace ve smyčce r << d << l d, d Î Î, Vlastí idučost L v 0,46log d ξr ( mh m ; m, m)

4 Impedace jedoho vodiče ve smyčce vodičů 6 d ( ) v R jω 0,46 0 log Ω m ξr Země jao vodič stacioárího střídavého proudu Rüdebergova ocepce - hustota střídavého proudu v zemi je erovoměrá, ejvětší přímo pod vedeím

5 Vlastí impedace smyčy vodič-zem 3 složy: a) R - rezistace respetující ztráty výou ve vodiči b) X reatace respetující složu mag. tou spřažeého s vodičem a uzavírajícího se ve vodiči a ve vzduchu c) Z g impedace respetující složu mag. tou v zemi v záběru s vodičem Vlastí impedace smyčy R jx R jx R Výsledě de R D g π 0,78 f 0 4 jω 0 ( Ω m ) ρ g jx g Dg 0,46log ξ r ( m; Ω m, Hz) f D g hlouba fitivího vodiče v zemi, terý svými účiy ahrazuje proud v zemi

6 Vzájemá impedace smyče vodič-zem - dvouvodičové jedofázové vedeé d m h zpěté proudy se avzájem ompezují D g >> d m výsledé elmag. působeí zpětých proudů ve vodičích, m a sutečé vodiče, m je téměř ulové m v R g jω 0 ( Ω m ) 3 D 0,46log d g m

7 oustava vodičů Vlastí impedace smyčy ( ) R jωl R R g Dg j0,445log ξ r ( ) Vzájemá impedace mezi smyčami ( m m ) D m m R m jωlm Rg j0,445log d Výsledé působeí proudů všech smyče a uvažovaý vodič ΔÛ m V maticovém zápisu pro celý systém Δ Û Î m Î ( ) ( ) ( ) Provozí impedace (dáa provozím stavem) ΔÛ m m Î m Î m m Î m Î m g m a Ω m Ω m

8 vazy evivaletí poloměr a čiitel ξ zmešují L (X) Hodoty 750 V - X 0,5 Ω m 400 V - X 0,3 Ω m 0 V, 0 V - X 0,4 Ω m V - X 0,35 Ω m 0,4 V - X 0,3 Ω m Netočivé reatace Fe zemicí laa - 0 ( ) AlFe zemicí laa - X0 ( 4) X X 3,5 5,5 Jedoduché symetricé (traspoovaé) vedeí bez zemicích la dab dac dbc d Dg ab ac bc Z Rg j0,445log d Dg aa bb cc Z R Rg j0,445log ξr Z - vlastí impedace smyčy Z - vzájemá impedace smyče X

9 Δ Δ Δ c b a c b a Î Î Î Û Û Û - provozí impedace všech fází stejé Ω ξ m r d j0,445log R Dvojité vedeí se dvěma zemicími lay

10 Dvojité vedeí lze popsat rovicemi ΔUˆ a ΔUˆ b ΔU ˆ c ΔUˆ A ˆ ΔU B ˆ ΔUC ΔUˆ z Uˆ Δ z Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ aa Zab Zac ZaA ZaB ZaC Zaz Zaz Iˆ a Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ba Zbb Zbc ZbA ZbB ZbC Zbz Z bz Iˆ b Z ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ca Zcb Zcc ZcA ZcB ZcC Zcz Zcz I ˆc Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Aa ZAb ZAc ZAA ZAB ZAC ZAz ZAz Iˆ A Zˆ ˆ Ba ZBb ZˆBc ZˆBA ZˆBB ZˆBC Zˆ ˆ ˆ Bz Z Bz I B ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ZCa ZCb ZCc ZCA ZCB ZCC ZCz ZCz IC Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ za Zzb Zzc ZzA ZzB ZzC Zzz Zzz Iz Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ za Zzb Zzc ZzA ZzB ZzC Zzz Z zz I z Zˆvv ZˆvV Zˆvz Iˆ ˆ v ΔUv Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Vv ZVV ZVz IV UV Δ Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ zv ZzV Zzz Iz ΔUz

11 Po úpravách lze apsat (předpolad spojitého uzeměí zemicích la) Uˆv Zˆvv Iˆv ZˆvV IˆV Zˆvz Iˆz Δ Uˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ V ZVv Iv ZVV IV ZVz Iz Δ [ 0] Uˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ z Zzv Iv ZzV IV Zzz Δ Iˆ z proudy v zemicích laech Iˆz Zˆ ˆ ˆ ˆ zz Zzv Iv ZzV IˆV ( ) Pro modifiovaé vedeí Δ Uˆv Zˆ ˆ ˆ ˆ ˆ vv Zvz Zzz Zzv Iv ( ) ) ( ZˆvV Zˆ ˆ ˆ ˆ vz Zzz ZzV IV ( ) V Vv Vz zz zv v Δ Uˆ Zˆ Zˆ Zˆ Zˆ Iˆ ( ZˆVV Zˆ ˆ ˆ ˆ Vz Zzz ZzV ) IV - jedá se o pomyslé vedeí bez zemicích la, teré by se chovalo jao sutečé vedeí se zemicími lay - pro převod impedací do souměrých slože

12 d) Kapacity oustavy rovic ( Û) ( δ)( Qˆ ) δ... poteciálové součiitele... apacití součiitele dílčí apacity zemi dílčí apacity vzájemé ( ) a Qˆ ( )( Û) Metoda zrcadleí Povrch země je evipoteciálí plocha s ulovým ( ) poteciálem d, Z d Z Poteciál v libovolém bodě P (superpozice) ( ) Qˆ dp ÛP ÛP ÛP l πε d, ε, 0 8,854 0 F m Vodiče mají poloměr r ( r << d m ), položíme-li bod P a povrch m-tého vodiče, bude poteciál rove Qˆ dm Ûm l (d πε d, m r P )

13 Z geometricého uspořádáí určíme poteciálové součiitele Û m δ m Vlastí poteciálový součiitel h m l rm δmm πε Vzájemý poteciálový součiitel 4h mh dm l dm δmm m πε Náboj m-tého vodiče v systému o vodičích Qˆ m Qˆ m0 Qˆ m, m c m0 Û Zavedeme apacití součiitele Qˆ m cm0 cm Ûm, m Qˆ m mm Û m m Qˆ c m, m ( cm ), m m, m Û ( Û Û ) m Û

14 Platí ( ) ( δ) (regulárí, symetricé) Dílčí apacity určíme podle vztahů c m m c m0 mm Provozí apacita jedoho vodiče ( Û Û ) m, m cm0ûm cm m, m Qˆ ĉ m Ûm Û Obecě je tato apacita omplexí číslo. Kde Jedoduché traspoovaé vedeí δ δ 3 3 ( δ δ δ ) 33 ( δ δ δ ) 3 3 log h log r 0,04 4h d 0,04 d h 3 hh h3 je středí výša a d 3 dd3d3 je středí vzájemá vzdáleost vodičů. m m

15 Po iverzi určíme apacity δ δ δ δ δ δ δ δ δ Potom vzájemá apacita je stejá mezi všemi fázemi a je dáa výrazem δ c ( δ δ )( δ δ ) Kapacita zemi je taé stejá pro všechy fáze a je dáa výrazem c 0 δ δ Provozí apacita C jedé fáze traspoovaého vedeí, teré bude mít symetricá apětí zemi Û a Ua Ûb â Ua Ûc âua C c 0 3c δ δ Hodoty B 3,5 4,5 μ m 400 V - ( ) 0, 0 V - B (,5 3) μ m V - B,4 μ m

16 . Kabelová vedeí R, X - výpočet obdobě jao u veovího vedeí G - souvisí s dieletricými ztrátami v izolaci C podle pláště a) vlastí ovový obal a aždé žíle Jediá apacita: provozí, proti plášti C c 0 0,04ε r log r r m μf

17 b) společý ovový plášť pro všechy žíly

18 Metoda zrcadleí povrch pláště evipoteciálí plocha Vlastí poteciálový součiitel se určí R a log δ χ δ Rr m 0,04εr μf Vzájemý poteciálový součiitel se určí δ χ m log δ R a a R 3 0,04ε Dílčí apacita c 0 vodiče plášti c 0 δ δ Dílčí vzájemá apacita c δ c δ δ δ δ r ( )( ) m μf Kapacita provozí C C c 0 3c δ δ Kapacity vyšší ež pro veoví vedeí. B μ m V - ( )

19 3. Tlumivy a odezátory a) Tlumivy podélé (sériové) - reatory - pro omezeí zratových proudů - v sítích do 35 V, jedofázové (I > 00A) ebo trojfázové (I < 00A), obvyle vzduchové R tl << X tl - zadává se: X tl%, tl, U, I - výpočet: tl 3.U.I X tl X 00 t% U 3 I Xt% U 00 Δ [ ] [ ] [ ] Ûf Ûf Ûf (R t jxt )Î tî tabc t0 t E - 3f tlumiva - v bezporuchovém stavu může být tlumiva přemostěa s pojistou, jia větší úbyte apětí tl

20 b) Tlumivy příčé (paralelí) - v soustavách U N > 0 V, olejové chlazeí - pro ompezaci apacitích (abíjecích) proudů vedeí při chodu aprázdo a malých zatížeích: U Utl Q tl tl t, Ztl0 tl X tl 3 Itl tl - zapojeí do soustavy: a) galvaicé spojeí s vedeím (ompezace Q) - uzel viutí je zapoje do Y (připojeí při zapíáí) b) zapojeí tlumivy do terciáru trasformátoru - problém při vyputí (čistě idutiví zátěž)

21 c) Tlumivy uzlové - v sítích s epřímo uzeměým uzlem - pro ompezaci proudů při zemím spojeí - veliost proudu při poruše ezávisí a místu poruchy a je čistě apacití - reataci tlumivy X tl ta, aby veliost idučího proudu byla co do veliosti stejá jao apacití proud zhasutí oblouu - od 6 do 35 V, jedofázová!, olejové chlazeí - změa veliosti apacitího proudu (rozsah sítě) změa idučosti (změa veliosti vzduchové mezery v mag. obvodu) ompezačí (zhášecí) tlumiva, X 0 3Xtl

22 d) Kodezátory sériové - pro zlepšeí apěťových poměrů (v) ebo úpravu parametrů (dlouhá vedeí vv) - apětí a výo od. se měí se zatížeím - při zratech a adproudech se a od. objevuje přepětí (ochray s velmi rychlým působeím) Û C j ωc - od. se musí izolovat proti zemi (izol. podpěry) a ěm apětí - evýhoda umožňuje prostup harmoicých proudů - lze s imi dosáhout rozděleí proudů a paralelí přeosové cesty Î

23 e) Kodezátory paralelí - v průmyslových sítích do V - zapojeí do: a) hvězdy Y b) trojúhelía D (v sítích ) Q f U I C U ω C Δ Q f U f I C U f ω C Y Q 3 U ω C Δ Q U ω C Y při stejém jalovém výou 3 U ω C Δ U ω C Y C Y 3 C Δ spíše D - použití pro ompezaci jalového výou a) Q C < Q podompezováo b) Q C Q přesá ompezace c) Q C > Q přeompezováo - ompezace idividuálí, supiová

24 4. Trasformátory a) Dvojviuťové TRF - zapojeí viutí Y, Y, D, Z, Z - lze uvažovat aždou fázi zvlášť (zaedbáa esymetrie) - áhradí schéma: T čláe σp R p jxσp, σs R s jxσs, Ŷ G jb - hodoty jedotlivých veliči výpočtem, ověřeí zoušou aprázdo a aráto: 0 (W), i 0 (%), (W), z u (%), (VA), U (V) - příčá větev: g 0 i0% y 00 b y g ŷ 0 j i0% 00 0 g j b

25 0 0% 0 B j G 00 i j U U ŷ Ŷ - podélá větev: r 00 u z % r z x % x j r 00 u j ẑ % X j R 00 u j U U ẑ ( ) ( ) σs σp s p σps X X j R R lademe σs σps σp 0,5 - fyziálě toto rozděleí eí bez vady (rozdílé rozptylové toy, rozdílé rezistace) - použití T-čláu při výpočtu uzlových sítí ědy eí vhodé (zavádí další uzel A) - proto výpočet použitím π-čláu, Γ-čláu

26 b) Trojviuťové TRF - parametry výpočtem, ověřeí z měřeí aprázdo a aráto (zoušy aráto 3, vždy viutí aprázdo, aráto a apájíme): 0 [W], i 0 [%], [W], z K u K [%], [VA], U [V] T 0,5 P - áhradí schéma: - měřeí aprázdo: vztažeo a jme. výo primáru P a jme. apětí primáru U PN (je apáje)

27 ŷ g j b 0 P pojmeovaá hodota () Ŷ ŷ U P P G j B U j P P i0% 00 P 0 P j 0 i0% 00 P - měřeí aráto: (3x, apájeí-zrat-aprázdo) za předpoladu: P T 0 měřeo mezi P - P - T - T ztráty aráto [W] P PT T apětí aráto [%] u P u PT u T měřeí odpovídá výou [VA] T T zouša aráto T: má se zjistit T σ σt, R j X σ σ při I T T 3 R T I T, I T T 3 U R T. rezistace se. a terc. viutí (vztažeá a U T ) R T T T U T T

28 R T U P R T R U T R R T T T T U R (R T ). rezistece se. (ter.) viutí přepočítaá a primár u T% P UP - impedace: zt, ZT zt 00 ẑ T rt j xt, x x T σ x σt x T T zt rt, - a záladě odvozeých vztahů můžeme psát: P - : T P ẑ P r P j x P P P j u 00 P% P P P P R P j X P P U P j u 00 P% U P P U P - s obměou i pro P T a T - rozptylové reatace pro P,,T: σp R P j Xσ P 0,5 ( P PT T ) σ R j X σ 0,5 ( P T PT ) σ T R T j X σ T 0,5 ( PT T P )

29 - zalost podélých impedací a příčých admitací umožňuje studovat apěťové a výoové poměry trojviuťových trasformátorů