4. Přenosová vedení. 4.1 Nastavení parametrů modelů Line/Cable

Podobné dokumenty
Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

3. Kmitočtové charakteristiky

2.6. Vedení pro střídavý proud

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

Cvičení 11. B1B14ZEL1 / Základy elektrotechnického inženýrství

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

Symetrické stavy v trojfázové soustavě

Přechodné jevy v elektrizačních soustavách

Provozování distribučních soustav

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA TECHNOLOGIÍ A MĚŘENÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK řešené příklady

Míra vjemu flikru: flikr (blikání): pocit nestálého zrakového vnímání vyvolaný světelným podnětem, jehož jas nebo spektrální rozložení kolísá v čase

1.1 Měření parametrů transformátorů

5. Elektrické stroje točivé

Západočeská univerzita v Plzni DIPLOMOVÁ PRÁCE

Zkraty v ES Zkrat: příčná porucha, prudká havarijní změna v ES nejrozšířenější porucha v ES při zkratu vznikají přechodné jevy Vznik zkratu:

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 8. TRANSFORMÁTORY

Stupeň Datum ZKRATOVÉ POMĚRY Číslo přílohy 10

Poruchové stavy vedení

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

STŘÍDAVÝ ELEKTRICKÝ PROUD Trojfázová soustava TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

FEROREZONANCE. Jev, který vzniká při přesycení jádra induktoru v RLC obvodu s nelineární indukčností (induktor s feromagnetickým jádrem).

Příloha 3 Určení parametrů synchronního generátoru [7]

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

KEE / MS Modelování elektrických sítí. Přednáška 2 Modelování elektrických vedení

Vznik střídavého proudu Obvod střídavého proudu Výkon Střídavý proud v energetice

Ochrany v distribučním systému

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Přehled veličin elektrických obvodů

VÝZKUMNÝ MODEL ČÁSTI DISTRIBUČNÍ SÍTĚ VYSOKÉHO NAPĚTÍ. Příručka s popisem

6. Transformátory. 6.1 Nastavení parametrů modelů

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

TEORIE ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

Měření výkonu jednofázového proudu

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

TROJFÁZOVÁ SOUSTAVA ZÁKLADNÍ POJMY

Transformátory. Teorie - přehled

Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu

Elektromagnetický oscilátor

Vítězslav Stýskala, Jan Dudek. Určeno pro studenty komb. formy FBI předmětu / 06 Elektrotechnika

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Základní vztahy v elektrických

Digitální učební materiál

3. Nelineární prvky. 3.1 Nastavení parametrů modelů (Branch Nonlinear)

C L ~ 5. ZDROJE A ŠÍŘENÍ HARMONICKÝCH. 5.1 Vznik neharmonického napětí. Vznik harmonického signálu Oscilátor příklad jednoduchého LC obvodu:

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Základy elektrotechniky

VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra elektroenergetiky

ATP EMTP. Miroslav Šafařík Doc. Ing. Karel Noháč Ph.D.

Studium tranzistorového zesilovače

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka

Měření závislosti indukčnosti cívky (Distribuce elektrické energie - BDEE)

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

Základní pasivní a aktivní obvodové prvky

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, Pardubice. ČÁST I: JIŠTĚNÍ ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ 15 Úvod 15

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Calculation of the short-circuit currents and power in three-phase electrification system

Ochrany bloku. Funkce integrovaného systému ochran

České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky. Komunikace po silových vedeních Úvod do problematiky

Impedanční děliče - příklady

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

Energetická bilance elektrických strojů

11. OCHRANA PŘED ÚRAZEM ELEKTRICKÝM PROUDEM. Příklad 11.1

7 Měření transformátoru nakrátko

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Základy elektrotechniky

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

Elektrotechnika. Václav Vrána Jan Dudek

Bakalářská práce. Nulový bod elektrických sítí - koncepce a konstrukční provedení

Synchronní stroje Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D., únor 2006

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY DIPLOMOVÁ PRÁCE

Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

Fyzikální praktikum...

Obvodové prvky a jejich

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

ELEKTROTECHNIKA 2 TEMATICKÉ OKRUHY

Měření hodinového úhlu transformátoru (Distribuce elektrické energie - BDEE)

Seminární práce. Proudový chránič. Vytvořil: Lukáš Zafer E Lukáš Zafer - 1 -

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření vlastní a vzájemné indukčnosti část Teoretický rozbor

Transformátor trojfázový

Strana 1 (celkem 11)

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

Elektrotechnická zapojení

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

Tel-30 Nabíjení kapacitoru konstantním proudem [V(C1), I(C1)] Start: Transient Tranzientní analýza ukazuje, jaké napětí vytvoří proud 5mA za 4ms na ka

Proudový chránič. Definice, značka. Konstrukce

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Karel Hlava. Klíčová slova: dvanáctipulzní usměrňovač, harmonické primárního proudu, harmonické usměrněného napětí, dělení usměrněného proudu.

v distribučních soustavách

Transkript:

4. Přenosová vedení Těžiště programu ATP je ve zpracování modelů přenosových vedení a kabelů. Přenosová vedení lze v programu ATP modelovat mnoha způsoby a to od nahrazení vedení prvkem RLC až po procedury Line a Cable Constants, které generují obvodové parametry vedení ze zadaných rozměrů a materiálových konstant. 4. astavení parametrů modelů 4.. Line/Cable Pomocí této procedury je možno vygenerovat požadovaný typ vedení postupným zadáváním jednotlivých parametrů. Po volbě Line/Cable se objeví roleta s nabídkou počtu fází pro navrhované vedení. Po zvolení počtu fázi následuje otevření dialogového okna. Dialogové okno obsahuje dvě záložky odel a Data. odel živatel volí typ přenosového vedení v nabídce System type: Overhead Line - venkovní vedení Single Core Cable -jednožilový kabel Enclosing Pipe - vícežilový kabel Data V záložce data se zadávají rozměry vedení a materiálové konstanty vodičů a izolantů. 4... Overhead Line Po zvolení venkovního vedení lze nastavit transponované vedení Transposed, pro respektování povrchového jevu označení položky Skin effect. Volbou nits se volí etric metrická soustava nebo English anglická soustava. ATP umožňuje modelovat vedení pomocí modelů jak se soustředěnými parametry tak s rozloženými parametry. Soustředěné parametry π článek (nominal π) Vlastnosti: Vysoká spolehlivost Pouze pro poměrně nízkou frekvenci nebo krátké vedení Časový krok výpočtu není limitován rekvenčně nezávislý (platí pro zadanou frekvenci) Rozprostřené parametry transponovaný model (Clark) Vlastnosti: Efektivnost číselného výpočtu

Prakticky postačující přesnost většiny výpočtů přechodných dějů v omezeném frekvenčním rozsahu Časový krok výpočtu je limitován (musí být kratší než doba chodu vlny po vedení) rekvenčně nezávislý (platí pro zadanou frekvenci) evhodný pro řešení nesymetrických stavů netransponovaný model (K. C. Lee) Vlastnosti: Stejné jako předchozí, počítá nesouměrnost vedení a je vhodný pro nesymetrické stavy frekvenčně závislé modely (J. arti, oda, Semlyen) Vlastnosti: Přesnost v širokém frekvenčním rozsahu Relativně efektivní číselný výpočet Časový krok výpočtu je limitován Pro velmi nízké hodnoty frekvencí může být nepřesný Typ modelu (Bergeron, π, J. arti, oda, Semlyen) se nastaví v nabídce Type. Položka Standard data obsahuje tři parametry. Rho je měrná rezistivita země (Ω m), reg. nit je frekvence, pro kterou budou parametry počítány a Length, je délka vedení v závislosti na zvoleném jednotkovém systému km/miles. Pro model Bergeron a π je nastavení v záložce odel ukončeno, avšak při volbě ostatních modelů je nutno nastavit req. SS odpovídající frekvenci ustáleného stavu a req. matrix maximální frekvenci při které budou parametry počítány (Hz), Decades je počet dekád frekvenčního rozsahu a Points/Dec. značí počet bodů v jedné dekádě. V záložce Data je Phase no pořadové číslo fáze, v případě zemního vodiče se nastaví. každého vodiče se zadává React/Resis reaktance/odpor vodiče na jeden kilometr délky (Ω/km), Rout vnější poloměr vodiče, poloměr celého vodiče nebo lana (cm), pokud se v předchozí nabídce odel nastaví požadavek Skin efektu, je třeba ještě určit vnitřní poloměr vodiče, poloměr ocelové duše vodiče - lana Rin (cm). Další tři položky popisují uložení a rozmístění jednotlivých fází a zemních vodičů, kde Horiz určuje horizontální vzdálenost lana od středu stožáru (m), Vtower je výška lana nad zemí u stožáru (m) a Vmid je výška lana nad zemí v místě největšího prověšení (m). Po ukončení zadávání je možno data uložit volbou Save as na dolní tlačítkové liště. Data je možno také importovat z již dříve vytvořených souborů pomocí mport. Pro ověření rozmístění jednotlivých vodičů lze použít View. Pro kontrolu správnosti zadání jednotlivých parametrů slouží Verify. Pokud je vše v pořádku, je možno přistoupit k vygenerování vedení resp. kabelu pomocí příkazu Run ATP a volbou OK. 4... Single Core Cable adávání parametrů kabelu je podobné jako v předchozím případě. Stejné je nastavení standardních dat v nabídce Standard data. ová je však nabídka Snaking, pro kroucený kabel tedy transponovaný. ložení kabelu se specifikuje v nabídce Cables in. Je možné uložení ve vzduchu (Air), v zemi (Ground) nebo na povrchu země (Surface). Označení nabídky atrix output umožňuje získat výslednou impedanci a data

admitanční matice (R, ωl, ωc). Pro volbu Add G, Add C vyznačí příslušné matice. V záložce Data se podobně jako v předchozím případě nastaví parametry týkající se vlastního kabelu. Standardně se nastaví nejprve parametry jádra (Core), kde Rin je vnitřní poloměr vodiče, Rout vnější poloměr vodiče (m). Rho je měrný odpor materiálu vodiče (Ω m), mu je poměrná permeabilita materiálu vodiče, mu (ins) je poměrná permeabilita izolace vně vodiče a eps (ins) je poměrná permitivita izolace vně vodiče. Pro nastavení parametrů pláště a pancíře kabelu je nutné nejprve označit v nabídce Conductors položky Sheath resp. Armor. Celkový poloměr kabelu (vnější izolace) se nastaví v Total radius (m). 4...3 Enclosing Pipe Jedná se o vícežilový kabel ve společném pouzdře. ová je zde proto nabídka zadávání Pipe data, kde se nastaví parametry trubice. Depth značí vzdálenost v metrech mezi středem trubice a povrchem země. Význam parametrů Rin, Rout, Rins, Rho a u je totožný jako v předchozím případě s tím rozdílem, že tentokráte se netýkají parametrů kabelu, ale trubice. Eps(in) je relativní permitivita vnitřní izolace, tedy izolace mezi kabelem a trubicí, Eps(out) je relativní permitivita vnější izolace, izolace kolem trubice. Označením nabídky infinite thickness je počítáno s nekonečnou tloušťkou vodivé trubice. 4. Provoz vedení 4.. Trojfázový zkrat napájený ideálním napěťovým zdrojem Je uvažován případ vzniku trojfázového zkratu podle Obr. 4.. Obvod je napájen ideálním napěťovým zdrojem harmonického napětí. Obr. 4. Trojfázový zkrat napájený ideálním napěťovým zdrojem Pro fázi A platí: () t sin( ω t α) u A m + (4.) kde m je amplituda sinusovky napětí, α je úhel fázoru napětí referenční fáze v okamžiku t. V souladu s Obr. 4. platí diferenciální napěťová rovnice:

dia ( t) dib ( t) dic ( t) ua ( t) R ia ( t) + L + + (4.) dt dt dt Po zjednodušení lze psát a pro výsledný proud pak platí rovnice: dia ( t) u A ( t) R ia ( t) + LK pro t (4.3) dt LK L (4.4) i t) i ( t) + i ( t) (4.5) A ( Au Av kde i Au (t) je partikulární řešení úplné rovnice 4.. Je označováno jako ustálená složka výsledného proudu fáze A a představuje střídavou periodickou složku zkratového proudu. Pro ideální napěťový zdroj, má ustálený zkratový proud konstantní amplitudu a jeho frekvence je dána frekvencí zdroje. i Av (t) je obecné řešení úplné rovnice 4.. azývá se přechodnou složkou výsledného proudu a představuje stejnosměrnou aperiodickou složku zkratového proudu. Její častější označení je volný proud. Stejnosměrná složka zkratového proudu doznívá s časovou konstantou τ K L K /R. Počáteční hodnota této složky je závislá na rozdílu velikosti předcházejícího ustáleného provozního stavu a ustáleného zkratového proudu. aximální velikost stejnosměrné složky zkratového proudu závisí jak na úhlu α tak na velikosti proudu předcházejícího provozního stavu. Pro složku i Au (t) platí: i m () t sin( ω t + α ϕ ) Au K (4.6) K kde K je impedance zkratového obvodu: K ( L ) R + ω (4.7) K ϕ K je úhel zkratové impedance: L K ϕ K arctan (4.8) R Pro složku i Av (t) platí: i Av τ K ( i A ( ) i ( ) ) e t ( t) [ u] Au (4.9) kde i A[u] (t) je proud předcházejícího provozního stavu v čase t a τ K časová konstanta.

Řešení programem ATP Je uvažováno jednoduché kv vedení Ale6 mm o délce km. K 3fázovému zkratu dojde ve vzdálenosti km od zdroje. Pro nastavení parametrů ideálního zdroje s frekvencí je nutné nejprve určit velikost amplitudy fázové hodnoty napětí Amp, pro kterou platí: max.. 89, 85 kv (4.) 3 3 Vedení je modelováno pomocí procedury Line Constants s uvážením Skin efektu a je nahrazeno frekvenčně nezávislým modelem π s parametry podle Tab. 4.. ení uvažováno prověšení lana a platí Vtower Vmid. Tab. 4. Parametry přenosového vedení kv, Ale6 mm o délce km Phase no Rin (cm) Rout (cm) Resis (Ω/km) Horiz (m) Vtower (m) Vmid (m) číslo fáze poloměr ocelové vnější poloměr odpor vodiče na jeden Horizontální vzdálenost výška lana nad výška lana nad zemí v místě duše vodiče vodiče-lana kilometr délky lana od středu stožáru zemí u stožáru největšího prověšení.58.565.34 -.75.58.565.34 3.58.565.34.75 ěrná rezistivita země Rho Ω m, frekvence reg. nit 5 Hz a délka poloviny vedení Length km. kljkl Obr. 4. Rozmístění vodičů na stožáru átěž je realizována pomocí 3fázového RLC obvodu v zapojení trojúhelník s parametry R R R3 3 Ω a L L L3, mh. Průběh proudu je sledován ve větvi fáze A. Obr. 4.3 Schéma zapojení v AtpDraw pro 3fázový kovový zkrat napájený ideálním zdrojem napětí

3 [ka] - - -3..3.6.9. [s].5 (file o48.pl4; x-var t) c:x3a-x7a Obr. 4.4 Průběh proudu před a po zkratu ve fázi A krat nastal v čase 5 ms při průchodu proudu ve fázi A nulou a zkratový proud má stejnosměrnou, rychle tlumenou složku. árazový zkratový proud činí 4,4 ka. V případě 3 fázového zkratu se jednalo o tzv. symetrický zkrat Tento druh zkratu je u venkovních vedení spíše ojedinělý. Častěji dochází k tzv. nesymetrickým zkratům. etoda souměrných složek V 3fázových soustavách lze každou hvězdici nesymetrických fázorů nahradit složením symetrických fázorů soustavy sousledné, zpětné a netočivé. Pokud je zvolena fáze A jako referenční, platí: A B C a a + + + a + a + + (4.) o j a e (4.) Po označení: A B C (4.3)

je možno soustavu přepsat do maticového tvaru: (4.4) kde pro matici platí: a a a a (4.5) Protože determinant matice je různý od nuly, je možno provést její inverzi a přejít od fázových hodnot k hodnotám stejnosměrných složek: (4.6) kde pro inverzní matici - platí: 3 a a a a (4.7) Symetrické články v podmínkách nesymetrického provozního stavu Budou zde uvedeny rozbory nesymetrických provozních stavů s omezením na případy jediné místní nesymetrie, tj. platí předpoklad, že nesymetrie je způsobena jediným nesymetrickým článkem a ostatní články ES jsou symetrické. Síť mezi zdroji a místem nesymetrie je možno vyjádřit kombinací symetrických pasivních článků zapojených podélně a příčně. apojení pro příčný symetrický článek odpovídají následující rovnice: + (4.8) pro jednotlivé matice platí: (4.9)

Obr. 4.5a apojení příčného symetrického článku Obr. 4.5b apojení podélného symetrického článku Po přechodu k souměrným složkám platí : P + (4.) C B A Proudy,, jsou složkové proudy sousledné, zpětné a netočivé. (4.) + + 3 P P je matice složkových impedancí příčného článku. (4.) apojení pro podélný symetrický článek odpovídají následující rovnice: Δ (4.3) odtud pro souměrné složky: s Δ (4.4) + s s je matice složkových impedancí podélného článku (4.5)

4.. Jednofázový zkrat Obr. 4.6 Schématické znázornění jednofázového zkratu Jedná se o nesymetrii příčnou a z výše uvedeného obrázku je zřejmé, že platí: A B C (4.6) Přechodem ke složkovým veličinám platí pro složkové proudy rovnice: A A (4.7) 3 A rovnice plyne: /3 A (4.8) Je možno sestavit náhradní složkové schéma: Obr. 4.7 áhradní složkové schéma pro jednofázový zkrat Pro složková napětí platí:

( + ) c c c c (4.9) c, c, c jsou celkové impedance složkové soustavy sousledné, zpětné a netočivé. Řešení programem ATP K řešení je použit obvod z předchozího příkladu (viz. Obr. 4.3), kde je v čase 5 ms spojena fáze A se zemí. [ka] 8 4-4 -8 - -6..3.6.9. [s].5 (file O48.pl4; x-var t) c:x9a-x7a Obr. 4.8 Průběh proudu před a po fázovém zkratu ve fázi A 4..3 Dvoufázový zemní zkrat Obr. 4.9 Schématické znázornění fázového zemního zkratu výše uvedeného obrázku je zřejmé, že platí: A B C (4.3) Přechodem ke složkovým veličinám platí pro složkové napětí rovnice:

A A (4.3) 3 A rovnice plyne: /3 A (4.3) Je možno sestavit náhradní složkové schéma: Obr. 4. áhradní složkové schéma pro fázový zemní zkrat Pro složkové proudy lze pomocí vzorců pro proudový dělič určit: c E + c c c c c c + + c c c + c (4.33) Řešení programem ATP K řešení je použit obvod z předchozího příkladu (viz. Obr. 4.3), kde je v čase 5 ms v souladu s Obr. 4.9 spojena fáze B a fáze C se zemí.

5. [ka] 8.75.5 6.5. -6.5 -.5-8.75-5...3.6.9. [s].5 (file O48.pl4; x-var t) c:x9b-x7b c:x9c-x7c Obr. 4. Průběh proudu před a po fázovém zemním zkratu ve fázi B a C 4..4 Dvoufázový zkrat Obr. 4. Schématické znázornění fázového zkratu výše uvedeného obrázku je zřejmé, že platí: A B C B - C (4.34) Přechodem ke složkovým veličinám platí pro složkové proudy rovnice: j 3 B j B (4.35) 3 3 rovnice plyne: - (4.36)

Je možno sestavit náhradní složkové schéma: Obr. 4.3 áhradní složkové schéma pro fázový zkrat Pro složkové veličiny je možno na základě náhradního schématu na Obr. 4.3 psát: E (4.37) + c c (4.38) c c Řešení programem ATP K řešení je použit obvod z předchozího příkladu (viz. Obr. 4.3), jiné je pouze umístění spínače. V čase 5 ms v souladu s Obr. 4. jsou vzájemně spojeny fáze B a fáze C. Obr. 4.4 Obvod fázového zkratu nohdy je účelné znát poměr velikostí zkratových proudů v jednom místě soustavy při různých druzích zkratů. V níže uvedených vzorcích je provedeno porovnání hodnot počátečních rázových proudů nesymetrických zkratů s proudem 3fázového symetrického zkratu. Porovnání budou provedena pro okamžik t. Při orientačních výpočtech mohou být zanedbány rezistance a je možno předpokládat symetrické celkové reaktance x c x c.

5. [ka] 8.75.5 6.5. -6.5 -.5-8.75-5...3.6.9. [s].5 (file O48.pl4; x-var t) c:x37b-x35b c:x37c-x35c Obr. 4.5 Průběh proudu před a po fázovém zkratu ve fázi B a C Trojfázový zkrat (3) k E X c (4.39) Jednofázový zkrat () (3) k 3 E 3 k X X (4.4) c + X c c + X c Dvoufázový zemní zkrat Při hodnotách (x c /x c ) blízkých nule platí: (,) k (3) k 3 (4.4) Při hodnotách (x c /x c ) blízkých nekonečnu platí: (,) 3 (3) k k (4.4)

Poměr reaktancí x c /x c se může měnit od až do nekonečna, proto může zkratový proud nabývat hodnot: (3) (, ) () k 5 (4.43) k Dvoufázový zkrat () (3) k 3 E 3 k X X (4.44) + c c 5. [ka] 8.75.5 6.5. -6.5 -.5-8.75-5..3.4.5.6.7.8.9 [s]. (file o48.pl4; x-var t) c:x9a-x7a c:x9c-x7c c:x3a-x7a c:x37c-x35c X9A-X7A fázový zkrat, X9C-X7C fázový zemní zkrat, X37C-X35C fázový zkrat, X3A-X7A 3fázový zkrat. Obr. 4.6 Srovnání průběhů proudů při různých druzích zkratů 4..5 Přerušení jedné fáze Přerušení jedné fáze lze chápat jako zapojení nesymetrického podélného článku (viz. Obr. 4.5b) v místě poruchy, charakterizovaného úbytky napětí v jednotlivých fázích. Obr. 4.7 Schématické znázornění přerušení jedné fáze

Podle Obr. 4.7 je možno psát: A Δ B Δ C (4.45) Po porovnání rovnic pro fázový zemní zkrat je zřejmá shoda, proto bude i podobný postup při odvození výsledných vztahů pro složkové napětí a proudy: Δ Δ Δ /3 Δ A (4.46) c E + c c c c c c + + c c c + c (4.47) Řešení programem ATP 5 [kv] 5-5 - -5 3 4 [ms] 5 (file o48podel.pl4; x-var t) v:xa-x5a v:x3a Obr. 4.8 Časová závislost zotaveného napětí v místě přerušení a napětí zdroje K řešení je opět jako v předchozích případech využito parametrů vedení obvodu na Obr. 4.3. V čase ms je přerušena fáze A (Viz. Obr. 4.9. Je snímán průběh zotaveného napětí v místě přerušení (XXA-XX5A), proudy procházející obvodem (XX3-XX), napětí na zátěži (XX8A-C) a napětí zdroje (XX3A).

X X5 X8 Obr. 4.9 Obvod přerušení jedné fáze [kv] 6 4-4 -5-9 3 4 [ms] 5 (file o48podel.pl4; x-var t) v:x8a v:x8b v:x8c Obr. 4. Časová závislost napětí na zátěži při přerušení fáze A 9 [A] 6 3-3 -6-9 3 4 [ms] 5 (file o48podel.pl4; x-var t) c:x3a-xa c:x3b-xb c:x3c-xc Obr. 4. Časová závislost proudů při přerušení fáze A

4..6 emní spojení V kapitole 4.. bylo vodivé spojené jedné fáze se zemí nazýváno jednofázový zkrat, ovšem za předpokladu, že k takovému vodivému spojení došlo v sítích provozovaných s přímo uzemněným uzlem. V sítích provozovaných s izolovaným uzlem, popřípadě v sítích kompenzovaných tj. v sítích, jejichž uzel je spojen se zemí přes zhášecí tlumivku nebo u nichž je vytvořen umělý bod pomocí zhášecích transformátorů, může vzniknout zemní spojení. Při fázovém zkratu je zkratový proud několikanásobně větší než provozní (nebo je blízký provoznímu), dále má induktivní charakter, kdežto v místě zemního spojení prochází pouze malý proud kapacitního charakteru a je nezávislý na vzdálenosti od zdroje. V izolovaných sítích v ustáleném provozním stavu procházejí kapacitami k zemi kapacitní proudy, jejichž součet při symetrické síti a symetrickém napětí je roven nule (viz. Obr. 4.). Obr. 4. Schématické znázornění sítě s izolovanou nulou V případě, že dojde v takovéto síti ke spojení některé fáze se zemí, uzavírají se kapacitní proudy zdravých fází přes zem, zemní spojení a vinutí transformátoru. emí procházejí proudy, které při rozsáhlejších sítích mohou dosahovat značných velikostí. Obr. 4.3 Schématické znázornění sítě s izolovanou nulou při zemním spojení

Pokud poruchový proud nepřekročí stanovenou hodnotu, může být síť s izolovaným uzlem ponechána v provozu. Komplikace nastávají při zemním spojení, kdy elektrický oblouk hoří nestabilně, tj. dochází k jeho uhasnutí a opětovnému zapalování (vznikne tzv. přerušované zemní spojení). V těchto případech může být přerušované zemní spojení zdrojem nebezpečných přepětí v síti. V sítích s větší rozlohou, kde poruchový zemní proud přesáhne hodnotu asi 5 A vzniká při zemních spojeních zpravidla oblouk, který se rozroste do značných délek. Bývá velice pohyblivý a téměř vždy zasáhne sousední fáze. Důsledkem toho jsou pak nebo 3fázové zkraty. Hořící obloukové zemní spojení přepaluje vodiče a dřevěné stožáry, ničí izolátory. Účinným prostředkem pro potlačení oblouku v místě zemního spojení je uzemnění nuly transformátoru přes tlumivku, jejíž indukčnost se dá nastavit tak, aby indukční proud jdoucí od ní k místu zemního spojení zde kompenzoval kapacitní proudy zdravých fází a aby tak došlo k uhašení oblouku. Obr. 4.4 Schématické znázornění vlivu zhášecí tlumivky Výpočet trvalého zemního spojení Výpočty zemního spojení se často provádějí ve fázových hodnotách. Jelikož kapacitní reaktance elektrického vedení jsou značně větší než rezistance a indukční reaktance článků, lze tyto rezistance a reaktance zanedbat. Pro řešení zemního spojení z Obr. 4.4, kde je uvažováno zemní spojení v síti s uzlem transformátoru uzemněným přes zhášecí tlumivku, vychází hodnota poruchového proudu, který protéká zemí: p X X L E (4.48) X X C 3 L C Pro nulovou hodnotu poruchového proudu je potřebná velikost indukčnosti tlumivky dána vztahem: L (4.49) 3ω C kde C je fázová kapacita izolované sítě.

Řešení programem ATP Obvod bude sestaven nejprve v souladu s Obr. 4.3, tedy bez použití tlumivky. deální zdroj napětí napájí transformátor / kv. a sekundární stranu transformátoru je připojeno vedení kv. K zemnímu spojení dojde na konci vedení v čase 3 ms. Pro nastavení parametrů ideálního zdroje s frekvencí je nutné nejprve určit velikost amplitudy fázové hodnoty napětí Amp, která se určila na základě předchozího vztahu (4.) a jejíž hodnota činí: Amp 89,85 kv. Byl použit transformátor / kv, 4 VA o těchto parametrech: S n 4 VA, u k,5%, ΔP k 5 kw, i,4%, ΔP 4 kw v zapojení Dy. odel transformátoru byl na základě těchto parametrů vygenerován pomocí procedury BCTRA. átěž je realizována pomocí 3fázového RLC obvodu v zapojení trojúhelník s parametry R R R3 6 Ω. Odpor místa zemního spojení má hodnotu Ω. Vedení kv je při řešení zemního spojení modelováno pomocí procedury Line/Cable Constants ekvivalentním π-článkem s uvážením Skin efektu s parametry podle Tab. 4.. Stejně jako v předchozích případech není uvažováno prověšení lana a je zadáno Vtower Vmid. ěrná rezistivita země Rho je volena Ω m, frekvence reg. nit 5 Hz a délka vedení Length je km. Po vygenerování modelu vedení (Run ATP) a uložení (Save as) je možno přistoupit k sestavení celkového schématu obvodu podle Obr 4.5. Tab. 4. Parametry vedení kv, Ale6 95 mm o délce km Phase no Rin (cm) Rout (cm) Resis (Ω/km) Horiz (m) Vtower (m) Vmid (m) číslo fáze poloměr ocelové vnější poloměr odpor vodiče na jeden Horizontální vzdálenost výška lana nad výška lana nad zemí v místě duše vodiče vodiče-lana kilometr délky lana od středu stožáru zemí u stožáru největšího prověšení,8,335,39 -.75,8,335,39 3,8,335,39.75 ohmu Obr. 4.5 Obvod sítě s izolovanou nulou při zemním spojení

3 [A] 5 5 5-5 5 5 5 [ms] 3 (f ile o44.pl4; x-v ar t) c:xa-xx4 Obr. 4.6 Průběh nekompenzovaného poruchového proudu při zemním spojení 3 [kv] - - -3 5 5 5 [ms] 3 (f ile o44.pl4; x-v ar t) v :XA v :XB v :XC Obr. 4.7 Průběh napětí v místě zemního spojení ndukčnost kompenzační tlumivky se určí z amplitudy poruchového proudu 6,7 odečtené v Obr. 4.6 a z amplitudy napětí 7,6 odečtené v Obr. 4.7 vztahem: L 3ω 7,6 7,57 H 3 6,7 34

ohmu Obr. 4.8 Obvod zemního spojení s použitím zhášecí tlumivky ásledným doladěním tlumivky lze dosáhnout prakticky nulové hodnoty poruchového proudu, který měl v tomto případě amplitudu menší než jeden ampér. Tlumivkou přitom protéká střídavý proud s přechodnou stejnosměrnou složkou. 5 [A] 5-5 - -5....3.4 [s].5 (f ile o47.pl4; x-v ar t) c: -XX8 Obr. 4.9 Výsledný průběh proudu kompenzační tlumivkou