Prvy přenosových a distribučních soustav Vedení s rovnoměrně rozloženými parametry Homogenní vedení parametry R, L, G, C jsou rovnoměrné po celé jeho délce.
4 záladní (primární) el. parametry (pro ázi) činný odpor (rezistance) R (Ω/m) provozní indučnost L (H/m) svod (ondutance) G (S/m) provozní apacita C (F/m) Seundární parametry induční reatance X L L ( / m) apacitní vodivost (susceptance) B C C (S/ m) podélná impedance Ẑl R jx ( / m) příčná admitance G jb (S/ m) Ŷq
vlnová impedance Ẑ v Ẑ Ŷ l q ( ) onstanta přenosu ˆ ẐlŶq j (m α měrný útlum β měrný posuv pozn. - uvažujeme souměrné napájení a zatížení - sítě nn převažuje R vn R, L (při poruchách C) vvn R, L, G, C (rozprostřené par.) )
Vodiče venovních vedení - plný průřez nebo lana ( nebo více materiálů) - lana Cu, Al, slitiny, ompozity, opticá vlána, vysooteplotní materiály - AlFe (Fe nosná duše, Al vodivý plášť) = ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinorced) S 0 ; 800mm - př. označení 38-AL/49-STA 350AlFe4 AlFe450/5 Lano Konstruce Fe Al Lano poč.dr. Prům.dr Prům.duše Průřez poč.dr. Prům.dr Průřez Půměr Průřez RDC+0 s mm mm mm s mm mm mm mm m - 350 AlFe 4 +6+/+8 9,36,80 83, 30 3,75 33,34 6,80 44,45 0,087 450 AlFe 8 3+9/8+4+0,36 9,90 5,49 8+34,90+3,75 46,55 8,70 479,05 0,0674 AlFe 450/5 3+9/+8+4,36 9,8 5,49 54 3,5 447,97 9,3 500,46 0,0646 38-AL/49-STA +6/+8+4 7 3,00 3,00 49,48 54 3,00 38,70 7,00 43,8 0,0758 476-AL/6-STA +6/+8+4 7 3,35 0,05 6,70 54 3,35 475,96 30,5 537,66 0,0608
Rezistance (činný odpor) Veliost ovlivňují: materiál vodiče, teplota, sineet, prodloužení dély roucením dílčích vodičů, rozložení proudové hustoty po vrstvách, průhyb, nerovnoměrnost průřezu, spojy Při průchodu ss proudu (při 0C) 0 R dc0 ( / m) S Vliv teploty (T T T 0 ) (T T 0 ) ( ) V atalogu obvyle Rdc0 R Rdc0 T ac ( / m) cca R dc0 0,05 ; / m
AlFe4 Rdc0 ~ 0,7 Ω/m AlFe0 Rdc0 ~ 0,4 Ω/m AlFe70 Rdc0 ~ 0,4 Ω/m AlFe350 Rdc0 ~ 0,09 Ω/m AlFe95 Rdc0 ~ 0,3 Ω/m AlFe450 Rdc0 ~ 0,07 Ω/m AlFe0 Rdc0 ~ 0, Ω/m AlFe680 Rdc0 ~ 0,04 Ω/m
Indučnost a podélná impedance Soustava n vodičů Uspořádání smyče n sutečných vodičů a země se nahradí n sutečnými a n itivními vodiči ve vzájemné vzdálenosti Dg.
Vlastní indučnost (smyča - ) Dg M 0,46 log (mh / m; m, m) r r poloměr -tého vodiče ξ činitel nerovnoměrnosti rozložení proudové hustoty po průřezu a permeability vodiče 0,809 ; 0,86 pro obvylá AlFe lana Dg hlouba itivního vodiče v zemi, Dg ~ 00x m, tj. h<<dg Vzájemná indučnost (smyčy -, m-m ) Dg M m 0,46 log M m (mh / m; m, d Obecně M Lˆ a aa m M bb M cc M ab M bc M ac Lˆ b Lˆ c m)
nestejné úbyty napětí (veliost i áze) napěťová nesymetrie, předávání činného výonu mezi ázemi elmag. vazbou bez dalšího zatěžování zdrojů transpozice Transpozice 3 vedení = výměna poloh vodičů ta, že výsledně je aždý v určité poloze v /3 dély Výsledně L L a L b L c 0,46 log d r (mh / m)
Vedení se svazovými vodiči Svazový vodič - jednu ázi tvoří n dílčích vodičů spojených paralelně - uspořádání v pravidelném n-úhelníu - zvyšuje počáteční napětí oróny - od napětí 400 V výše U (V) 400 750 50 800 n 3 4 8 6 - a400v = 40 cm
ČR: 400 V trojsvaze
Kladno 0 V (), Kanada 750 V (4), Čína 000 V (8)
Provozní indučnost d L 0,46 log (mh / m) ere evivalentní poloměr svazu n r n e R r R evivalentní činitel n e svazový vodič snižuje L, snižuje R (vodiče paralelně) a zvyšuje C V X ~ 0,35 /m 0 V X ~ 0,35 0,4 /m 0 V X ~ 0,4 /m 400 V X ~ 0,3 /m 750 V X ~ 0,5 /m
Svod Způsobuje činné ztráty svodem zemi (přes izolátory, orónou dominantní u venovního vedení). Závislé na napětí, povětrnostních podmínách (p, T, vlhost), vodičích. Málo závislé na zatížení. Výpočtem ze ztrát orónou P 3U I 3G U G U S S W m P G S (S/ m; W / m, V) U 8 6 G 0 S m x B 0 S m U (V) G (S/m) 0 (3,6 5) 0-8 0 (,5 3,6) 0-8 400 (,4 ) 0-8 750 (,3,5) 0-8 50 (,0 ) 0-8
Kapacity venovních vedení El. potenciál v bodě P v soustavě n rovnoběžných vodičů (d << l) a země s nulovým potenciálem metoda zrcadlení Û P n (Û P Û P ) n Qˆ ln d d P P (V / m; C / m, m, m)
' 0,04 0,04 log log h r Kapacita zemi 0 ' Kapacita mezi vodiči ' ' ' ' Transponované vedení (m / F) 4h d d (m / F) Provozní apacita (reálné číslo) C Ca Cb Cc 0 3' C '
Hodnoty B 3,5 4,5 S m 400 V - 0, 0 V - B,5 3S m V - B,4 S m Svod vůči apacitám zanedbatelný.
Stejné jao u venovních vedení. Eletricé parametry abelů Rezistance Indučnost U trojžilových stejná jao u transponovaných vedení. d L 0,46 log (mh / m) r 6 V X ~ 0,06 /m V X ~ 0, /m
Svod Dán dieletricými ztrátami. Trojázově P 3U P d d 3U I č CU 3U I j tg (W) tg CU Qc nabíjecí výon tg Q Svod na jednotu dély P G d (S / m; W / m, V) U Kapacity Kapacity abelů výrazně větší než u venovních vedení (cca 30 50rát) omezené dély abelových sítí vůli nabíjecím proudům (0x m). B 70 90 S m V - c tg
Tlumivy a ondenzátory v ES a) Tlumivy podélné (sériové) - reatory, pro omezení zratových proudů - v sítích do 35 V, jednoázové (In > 00A) nebo trojázové (In < 00A), obvyle vzduchové (malá L)
b) Tlumivy příčné (paralelní) - v soustavách UN > 0 V, olejové chlazení, Fe jádro - pro ompenzaci apacitních (nabíjecích) proudů vedení při chodu naprázdno a malých zatíženích regulace U: X tl U tl n 3 I tl n U Q tl n tl n Zapojení do soustavy: a) galvanicé spojení s vedením - vinutí do Y b) zapojení tlumivy do terciáru transormátoru - nižší Un 0 35 V
Kočín 400 V
c) Tlumivy uzlové - v sítích s nepřímo uzemněným uzlem pro ompenzaci proudů při zemním spojení - veliost proudu při poruše nezávisí na místu poruchy a je čistě apacitní - reatanci tlumivy Xtl ta, aby veliost indutivního proudu byla co do veliosti stejná jao apacitní proud zhasnutí oblouu - od 6 do 35 V (dimenzována na Un), jednoázová!, olejové chlazení - změna veliosti apacitního proudu (rozsah sítě) změna indučnosti (změna veliosti vzduchové mezery v mag. obvodu) = ompenzační (zhášecí) tlumiva
6 MVAr, 3 V, Soolnice
d) Kondenzátory sériové - ondenzátory v ES = ond. baterie = sériové a paralelní řazení - pro zlepšení napěťových poměrů (vn) nebo úpravu parametrů (dlouhá vedení vvn) - napětí a výon ond. se mění se zatížením - při zratech a nadproudech se na ond. objevuje přepětí (ochrany s velmi rychlým působením) Û C j C - ond. se musí izolovat proti zemi (izolační podpěry, plošiny) na něm napětí - lze s nimi dosáhnout rozdělení proudů na paralelní přenosové cesty Î
Kanada 750 V
- v průmyslových sítích do V - zapojení do: a) hvězdy Y b) trojúhelnía D e) Kondenzátory paralelní Q Q U IC U CY Q U IC U C 3U CY U CY Q 3U C - při stejném Q C Y 3C spíše D zlepšení účiníu, menší ΔP, úbyty napětí
Parametry transormátorů
350 MVA, 400/0 V YNauto - d, Soolnice
a) Dvojvinuťové TRF - zapojení vinutí Y, Yn, D, Z, Zn, V Yzn distribuční TRF vn/nn do 60 VA, pro nesouměrné zatížení Dyn distribuční TRF vn/nn od 400 VA Yd bloové TRF v eletrárnách, nepřenáší 3. harmonicou Yna-d, YNyd, YNynd síťové transormátory - lze uvažovat aždou ázi zvlášť (zanedbána nesymetrie) - náhradní schéma: T článe Ẑσp R p jxσp Ẑσs R s jx Ŷ σs q Gq jbq - hodnoty jednotlivých veličin výpočtem, ověření zoušou naprázdno a naráto: P0 (W), i0 (%), P (W), z = u (%), Sn (VA), Un (V) u 4 4% (roste s výonem TRF) p 0, % (lesá s výonem TRF) p0 0,0 0,% (lesá s výonem TRF)
- příčná větev zouša naprázdno: g q ΔP S n 0 i 00 0% y q bq yq gq - podélná větev zouša naráto: ΔP u r % z S 00 n - lademe Ẑσp 0,5Ẑσps Ẑσs x z r
Komplexní výon ve střídavých sítích 3 P 3U Icos 3UI cos (W) Q 3U Isin 3UI sin (VAr) S 3U I 3UI Komplexně () Ŝ P jq U I cos Znaméno dle onvence. Indutivní zatížení ju Û U e, Î Ie Komplexní sdružení proudu * j u Ŝ Û Î U Ie Ŝ Û Î * P P Q (VA) j jsin S e j i j jq i U IND KAP Ie
Trojázová vedení nn, vn Uplatní se podélné parametry, pro nn X 0. 3 vedení vn, zátěž na onci Symetricé zatížení jednoázové schéma, provozní parametry. Komplexní úbyte napětí Û Ẑ Î l IND KAP R jx I č ji j Û RI č XI j j XI č RI j IND KAP veliost áze
Fázorový diagram (zadáno U, I, φ) (úhel υ obvyle malý, do 3) Po zanedbání imaginární části a úpravách R3U Ič X3U I j RP XQ U 3U 3U 3 ztráty činného výonu Ŝ P 3Û 3 Î * 3Ẑ Î Î l R jxi 3RI j3xi 3RI 3R * 3Ẑ I l I I (W;, A)! I jalový proud způsobuje činné ztráty! ompenzace jalového výonu č j
3 vedení vn jednostranně napájené Konstantní podélná impedance R jx ( / m) Ẑ l Úbyte napětí na onci (nemusí být největší, záleží na charateru odběrů) ÛAn Ẑl lî Ẑ l n n l superpozičně adičně l () n y Î y
Po zanedbání imag. části KAP IND I l X I l R U n j n č An KAP IND 3U Q l X P l R U n n An Úbyte napětí do bodu X (superpozičně) n X AX l X l AX Î l Ẑ Î l Ẑ Û Pozn. Ztráty lze počítat pouze adičně! ) A m,, m m, (W; I l l R P ) ( n P P
3 vedení vn dvoustranně napájené Oružní vedení, vyšší spolehlivost dodávy. Oruh: napáječ jao záporný odběr, nulový úbyte napětí B l n l B A AB Î l Ẑ Î l Ẑ 0 Û Û Û
Momentové věty l Î l Î n B l Î l l Î n A n y y B A Î Î Î (V principu jde o proudový dělič pro aždý odběr.) Změna znaména činného a jalového proudu může být v různých bodech maximální úbyte napětí ontrolovat ve všech bodech sítě.
Zraty v ES Zrat: příčná porucha, prudá havarijní změna v ES nejrozšířenější porucha v ES Vzni zratu: poruchové spojení ází navzájem nebo áze (ází) se zemí v soustavě s uzemněným uzlem Hlavní příčiny zratu: porucha izolace způsobená přepětím přímý úder blesu zestárnutí izolačních materiálů přímé pošození venovních vedení a abelů
Následy zratu: celová Z zratem postižené části sítě se zmenšuje zvětšují se proudy => tzv. zratové proudy I snížení napětí v místech blízých zratu účiny I způsobují oteplení zařízení a silové namáhání problémy s vypínáním I, eletricý oblou, přepětí vznilá při zratu porušení synchronismu paralelně spolupracujících ES rušení sdělovacích vedení => induovaná napětí
Druh zratu Schéma Pravděpodobnost výsytu (%) VN 0 V 0 V 3 5 0,6 0,9 0 4,8 0,6 zemní 0 3,8 5,4 * 9 93,
Časový průběh zratového proudu U = Umax v oamžiu zratu I začíná z nuly (min. hodnoty) Složy zratového proudu ( = 50 Hz): rázová - exponenciální obála, T přechodná - exponenciální obála, T ustálená - onstantní amplituda
Způsobeno proměnlivým chováním synchronního stroje při zratu výraznější při zratech blízo zdrojů. U = 0 v oamžiu zratu I začíná z max. hodnoty
Účiny zratových proudů Silové účiny Vliv zejména u pevně uložených tuhých vodičů, podpěrných izolátorů, odpojovačů, onstručních prvů, U AC revence sil dynamicé namáhání. Síla na vodič v mag. poli F B Ilsin I Ilsin a I a l (N) Nejvyšší síla odpovídá nejvyšší oamžité hodnotě proudu nárazový zratový proud Im (první amplituda po vzniu zratu) I (A) κ nárazový činitel podle druhu sítě (κnn =,8; κvvn =,7) teoreticý rozsah κ = Im 0
Tepelné účiny Rozhodující zejména u volně uložených vodičů. Dány aumulací tepla působením časové proměnného proudu po dobu trvání zratu t (adiabaticý děj). Teplo vyvinuté ve vodičích Q t 0 R( ) i (t)dt (J) Evivalentní oteplovací proud eetivní hodnota proudu, terá za dobu zratu vyvolá stejné tepelné účiny sutečný zratový proud I e t t 0 i (t) dt I e i t t 0 (t)dt e I
Výpočet zratů pomocí poměrných hodnot Poměrné hodnoty vztažené na dohodnutý zálad, eliminace různých napěťových hladin. vztažný výon (3) Sv (VA) vztažné napětí (sdružené) Uv (V) vztažný proud Iv (A) vztažná impedance Zv (Ω) S v Z v U 3U I v v v I v Poměrná impedance Z Z z Z U v I v v Z I U v v 3U 3U v v Z S 3U v v Z S U v v
Počáteční rázový zratový proud (3 zrat) A 0 Ẑ Û Î I v v S U Z z v v v v v v 0 I z 3U S z S U z 3 U I Počáteční rázový zratový výon v v v 0 v 0 S z z I 3U I 3U S