ELEKTRICKÉ POMĚRY NA KABELOVÝCH ROZVODECH

Transkript

1 ELETRIÉ POMĚRY NA ABELOVÝH ROZVODEH Lumí BAJGAR Ig. Lumí BAJGAR, ČD TÚD EM, Peucká 3, Paha ABSTRAT V případě apájeí eového vedeí 6 kv, 50 Hz z přípojic kv takčí apájecí staice (TNS) byy zjištěy oačí jevy. Čáek popisuje řešeí použitím L- čeu, kteý sižuje oačí ekveci pod 550 Hz. kíčová sova:usměňovač, L- obvod, e, oace,hamoické ÚVOD abeové ozvody 6 kv, 50 (75) Hz v sítích ČD jsou učey především k apájeí zabezpečovacích zařízeí a v posedí době také k apájeí žeezičích uzů. Jsou apájey z tasomátoů /6 kv, kteé jsou připojey a přípojici kv. Na tuto přípojici jsou ověž připojey takčí usměňovače TNS soustavy 3 kv D (ob.). Z tohoto vypývá, že přípojice kv bude ovivěa poudovými hamoickými geeovaými takčími usměňovači (., 3. popříp. 3., 5. hamoická) a přes tasomáto /6 kv se můžou dostat tyto hamoické do eového ozvodu 6 kv a způsobit v ěm ebezpečé oace, kteé mohou ovivit ukčost zabezpečovacích zařízeí (výpadky jistících pvků a přeušeí dodávky poudu po eeová zabezpečovací zařízeí zkeseím tvau siusovky apětí). NÁHRADNÍ SHÉMA ZÁLADNÍH VÝONOVÝH PRVŮ. TRAČNÍ USMĚRŇOVAČ TNS Je u ČD povede ve dvaáctipuzím zapojeí (Yy0d). Toto zapojeí vykazuje po deší poměy eoceiteou vastost, že a pimáí staě takčího tasomátou má chaakte poudového zdoje hamoických sožek, přičemž ejižší z ich je až řádu (550 Hz). Násedující sožka pak je řádu 3 (650 Hz) (ob.). Tím se zapojeí takčího usměňovače a ČD iší apř. od usměňovačů po MHD, kteé mají šestipuzí zapojeí s dodatečou podukcí poudových hamoických sožek počíaje řádem 5 (50 Hz) ásedovaým řádem 7 (350 Hz). Absoutí veikosti těchto poudových sožek ostou s výkoovým zatížeím takčího usměňovače. Jejich poměé obsahy I vztažeé k obsahu zákadí sožky 50 Hz jsou dáy vemi přibižě tzv. ampitudovým zákoem I 00 [%] (A) kde je řád hamoické [-] To začí daší výhodu ašeho dvaáctipuzího zapojeí takčího usměňovače, potože zde sožka. hamoické dosahuje pouze asi 9 % zákadí sožky 50 Hz, zatím co po šestipuzí usměňovač MHD má 5. hamoická obsah asi 0 % zákadí sožky 50 Hz. Zkeseí siusovky poudu odebíaého takčím usměňovačem ČD je tedy podstatě meší ež v případě MHD.

2 0 kv~ 0/ kv 0/ kv kv~ Yy0d /(3) kv Yy0d /(3) kv /6 kv ~ ~ ~ ~ 3 kv e 6 kv ob. Obsah poudových hamoických dvaáctipuzího usměňovače 0 8 [ % ] řád hamoické ob.. NAPÁJEÍ SOUSTAVA 0/ kv Napájecí soustava 0/ kv, kteou se přivádí eektická eegie a přípojice kv TNS, se skádá především z tasomátou 0/ kv připojeého vzdušým vedeím 0 kv do vzdáeé ozvody REASu.

3 .3. NÁHRADNÍ SHÉMA TRANSFORMÁTORU 0/ kv Je běžou paxí, že áhadí schéma tasomátou 0/ kv je tvořeo po, jejíž tzv. eegetické hamoické pouze podéou idukčostí ( R 0) L tas 0 / hodota vztažeá a stau kv je učováa především jeho apětím akátko pode výazu kde L tas 0 / u 00 p U jme 00 S [H] u je apětí akátko tasomátou [%] U je apětí sítě kv S jme je typový výko tasomátou [MVA] této áhadí idukčosti ze pak připočítat idukčost vzdušého vedeí 0 kv, jejíž hodota se však po přepočtu a stau kv již upatí pouze okajově. Podobě ze zaedbat v pvím přibížeí i přepočteou vitří impedaci vzdáeé ozvody 0 kv, ze kteé je vzdušé vedeí apájeo. Podobě ze tuto idukčost odvodit i ze zkatového výkou a přípojicích kv, kteé udá REAS. Zkatový výko je dá vztahem S 3 U I [VA] () kde U je apětí pimáí stay tasomátou [V] I je poud [A] Úpavou vzoce () dostaeme vztah po poud I S 3 U (B) [A] (D) dáe pode Ohmova zákoa vypočítáme impedaci U Z I [W] (E) X >> R a využitím vztahu Z X p L [W] (F) zaedbáím čiého odpou ( ) dostaeme vztah po idukčost X L p kde je ekvece [Hz] Podstaté je, že a takto deiovaé áhadí idukčosti vzikají pode Ohmova zákoa a přípojicích kv apěťové hamoické, jejichž hodota závisí stejou měou: jak a zatížeí TNS, kteé učuje absoutí veikost geeovaých poudových hamoických počíaje řádem, tak i a áhadí idukčosti, učující vitří eaktaci apájecí soustavy kv a kmitočtech hamoických geeovaých takčím usměňovačem TNS, opět počíaje řádem. Z uvedeého vypývá pozatek, že apětí přípojic kv obsahuje mimo zákadí sožku. hamoické (50 Hz) ještě sožky. hamoické (550 Hz), dáe pak 3. hamoické (650 Hz), kteé zkesují jeho časový půběh. [H] (G).4 NÁHRADNÍ SHÉMA TRANSFORMÁTORU /6 kv Daším výzamým pvkem áhadího schématu je v případě apájeí eu 6 kv, 50 Hz tasomáto /6 kv připojeý a přípojice kv. Také teto tasomáto 3

4 ze po eegetické hamoické ahadit podéou idukčostí L tas / 6, po kteou patí v podstatě výše uvedeý výaz (B). Vzhedem k daším odvozeím však přepočteme čtvecem převodu p tuto hodotu a stau 6 kv. L tas / 6 00 p u U 00 S p [H] (H).5 NÁHRADNÍ SHÉMA ABELU 6 kv abeové vedeí 6 kv, 50 Hz můžeme v pvím přibížeí ahadit jeho povozí kapacitou, potože idukčost eu v je ve sováí s jeho povozí kapacitou zaedbateá. Povozí kapacita je zákadí vastostí eu a udává se vždy a jedotku jeho déky, apř. ve pov m F / km. Z toho pye, že ceková kapacita kokétího eového ozvodu přímo úměá jeho déce pov bude [mf] (I) Zde uto upozoit a skutečost, že teto e je odběem zabezpečovacího zařízeí v tao-kioscích zatíže vemi máo ve sováí s jeho přeosovou schopostí daou apětím 6 kv. 3 POZNATY Z áhadího schématu vypývají ásedující pozatky: existuje systém tasomáto /6 kv - e 6 kv, mající chaakte séiového obvodu L-, poměě máo tumeého odběem zabezpečovacími zařízeími, teto systém je připoje a esiusové apětí přípojic kv, kteé obsahuje hamoické sožky řádu ejíže a 3, apětí po apájeí zabezpečovacích zařízeí v tao-kioskách je odebíáo v podstatě z kapacity séiového obvodu L-. 4 POROVNÁNÍ DEFORMAE NAPĚTÍ NAPÁJEÍHO A NA ONDEZATORU L- OBVODU simuace: L 0,085 mh, R 0,0W, 35 µf (ob.3) hoí křivka apájecí apětí supeposice 5 % apětí s kmitočtem 50 Hz THD5 % 4

5 doí křivka apětí a THD(Uc) 43 apájecí apětí apětí a % ob.3 5 REZONANE 5. REZONANČNÍ MITOČET SYSTÉMU TRANSFORMÁTOR /6 kv ABEL 6 kv aždý eektický obvod L-, pokud je máo tumeý čiými sožkami (odpoem v L a ztátami v ), vykazuje jistý vastí kmitočet oace, a kteý je aadě. Teto kmitočet je v pvím přibížeí (při pém zaedbáí tumeí) dá výazem [Hz] (J) p L Podstaté je, že teto kmitočet je dá pouze paamety L a obvodu a emá tedy žádou vazbu a kmitočet sítě 50 Hz či a jeho ásobky. V ašem případě jsou jeho pvky dáy takto: jeho idukčost L je dáa áhadí podéou idukčostí tasomátou /6 kv L, začeou tas / 6 jeho kapacita je dáa cekovou kapacitou eového vedeí 6 kv, 50 Hz začeou. pov Dosadíme-i do výazu (J), dostaeme [Hz] () p L tas / 6 pov íem je staovit závisost především a déce eového ozvodu 6 kv, 50 Hz, začeé. Po teto úče ze ve výazu () považovat pvky L tas / 6 a pov za kostaty. Potože ezávise poměá () a duhou a upavíme a tva Ltas / 6 p je ve výazu () pod odmociou, umocíme výaz p (L) pov Daší úpava spočívá v zavedeí eaktace X tas / 6, a admitace Y pov, pode vzoců, patících po zákadí sožku 50 Hz 5

6 u U jme X tas / 6, p 50 Ltas / 6 (M) 00 S Y 50 pov pov, p (N) Po ázoost dašího odvozeí použijeme po vyjádřeí oačího kmitočtu jeho řádové číso začeé pode vztahu [-] (O) 50 a dostaeme po úpavě výaz X tas / 6, Y pov, Hedáme závisost veičiy především a déce eového ozvodu. Z výazu (P) však pye, že tato hodota závisí pochopiteě i a vastostech apájecího tasomátou /6 kv, představovaých jeho áhadí idukčostí L tas / 6 a tedy pode výazu (M) i a X tas / 6,. Jediě veičiu Y pov, můžeme pokádat pode výazu (N) za kostatu, potože je dáa vastostí eu 6 kv. V příkadu bya voea hodota 0,39 µf/km. pov Po ázoost situace poožíme v ovici (P) obě stay ovy pomocé veičiě A a vyeseme do gau majícím a vodoové ose hodoty (s ieáím děeím) a a svisé ose (po ázoost v ogaitmickém děeí) hodoty pomocé veičiy A dvě soustavy křivek, a to: A X tas / 6, po zvoeé hodoty X tas / 6, (Q) A Y pov, [W] po zvoeé hodoty (P) (R) Pví soustava křivek pode deiice (Q) patí po výkoovou řadu tasomátoů /6 kv daou jmeovitým zdáivým výkoem (00, 60, 50, 400 a 630 kva), po kteé bya zvoea hodota apětí akátko u 5 %. Duhá soustava křivek pode deiice (R) patí po déky eového ozvodu začeé z řady 5, 0, 5, 0, 5 a 30 km. Po měou povozí kapacitu eu bya použita hodota pov 0,39 µf/km (ob.4). Ve smysu výchozího výazu (P) pak patí, že vastí oačí kmitočet systému tasomáto /6 kv e 6 kv vyjádřeý pode výazu (O) veičiou bude dá vždy půsečíkem křivky áežející výkou tasomátou /6 kv s křivkou áežející daé déce eového ozvodu. 6

7 km A [-] km 5 km 0 km 00 kva 60 kva 50 kva 400 kva 0 5 km 30 km 630 kva 7, oačí kmitočet [-] ob.4 6 PŘÍLADY Mějme tasomáto /6 kv s výkoem 400 kva. Déka eového ozvodu 6 kv, 50 Hz budiž 30 km. Z diagamu vypývá, že vastí kmitočet tohoto systému daý půsečíkem křivky 30 km a křivky 400 kva je přibižě 7,8 (ob.4) (čemuž odpovídá 390 Hz). Potože teto kmitočet je dosti vzdáeý od ejižšího kmitočtu podukovaého takčím usměňovačem ČD (550 Hz), edojde pavděpodobě z důvodu zkeseí časového půběhu apětí 6 kv v eovém ozvodu k obtížím. Hodota pode výazu () je 389 Hz. Změňme yí déku eového ozvodu z původí hodoty 30 km a pooviu, tedy a 5 km. Diagam v tomto případě ukazuje půsečíkem křivek 400 kva a 5 km hodotu (ob.4) (čemuž odpovídá 550 Hz). Díky zkáceí déky eového ozvodu ze opávěě očekávat, že při zachováí ostatích okoostí může dojít k zvětšeé deomaci časového půběhu apětí 6 kv, a to pakticky v ceé déce eového ozvodu 6 kv. Hodota pode výazu () je stejá. 7 ZÁVĚR Odpomoc ze chaakteizovat těmito body:. hodotu povozí kapacity pvího úseku eu 6 kv až po ejbižší místo možého podéého ozpojeí tohoto eu dopíme tvae připojeým tzv. ozaďovacím kodezátoem (tab.), mi. kapacitu tohoto ozaďovacího kodezátou zvoíme tak, aby s povozí kapacitou ejkatšího úseku eu 6 kv vytvořia spou s áhadí eaktací tasomátou /6 kv T L obvod aaděý pod kmitočet. hamoické, tedy pod 550 Hz, 3. jakékoiv podoužeí déky eu 6 kv v tomto případě síží oačí kmitočet dáe pod 550 Hz, 7

8 4. po zabáěí přechodu TNS jako ceku v případě záiku takčího odběu do kapacitího účiíku je uto paaeě k ozaďovacímu kodezátou připojit tvae tumivku, jejíž jaový výko bude kompezovat eje jaový výko ozaďovacího kodezátou, ae i jaový výko povozí kapacity ejkatšího úseku eu 6 kv, 5. patí zákadí předpokad, že povozí kapacita daších úseků eu 6 kv bude ve svých odpojiteých dékách kompezováa samostatými tumivkami, umístěými vždy v každém odpojiteém úseku eu 6 kv. S L T mi [kva] [mh] [mf] 00 57,3, ,8,34 50,9 3, ,3 5, ,9 9, tab. tasomáto /6 kv, u 5 % ELETRI SITUATION ON ABLE DISTRIBUTION Summay The esoat eect i the 6 kv A e ies o eedig o the sigaig system was oud out i the case o eedig om the kv A busbas o the D tactio substatio. The pape descibes the soutio based o usig a L - cicuit that cuts dow the esoat equecy beow 550 Hz. Liteatua Vezich V.: Rezoačí jevy v apájecích vedeích 6 kv, 50 Hz po eéová zabezpečovací zařízeí ČD a ŽSR Nová žeezičí techika, č.4/994, st Vachoušek J.: Viv takčích apájecích staic 3 kv a apájeí zabezpečovacího zařízeí ČD (se zaměřeím a poměy a kocích eového vedeí) Dipomová páce Západočeské uivezity v Pzi, akuty eektotechické, 998, (vedoucí. Hava) Doeček R.: Viv takčích apájecích staic 3 kv a apájeí zabezpečovacího zařízeí ČD (se zaměřeím a půběh apětí podé eového vedeí) Dipomová páce Uivezity Padubice, Dopaví akuty Jaa Peea, 999, (vedoucí Hava) Hava.:Pobematika apájeí odběů z přípojic kv TNS stejosměé Soustavy Sboík předášek Modeizace eektických zařízeí a II. žeezičím koidou st