1. Ogólna charakterystyka odbiorów i sieci rozdzielczych (struktury otwarte, zamknięte, układy i konfiguracje sieci
A. Podział sieci rozdzielczych:- Miejskie sieci elektroenergetyczne (MSE)[sieci niskiego napięcia (nn), średniego napięcia (sn) i ostatnio również sieci 110kV; w MSE wyróżnia się osiedlowe sieci elektroenergetyczne (OSE); w skład OSE wchodzą: sieci nn i sieci rozdzielcze SN na terenach osiedli mieszkaniowych]- Rejonowe sieci elektroenergetyczne (RSE)[sieci zasilające wsie, małe miasta oraz niewielkie zakłady przemysłowe znajdujące się poza terenami miejskimi; w skład RSE wchodzą: sieci 110kV, sieci średniego napięcia(SN) i sieci niskiego napięcia (nn); sieci nn oraz SN zasilające wyłącznie wsie nazywa się często wiejskimi sieciami elektroenergetycznymi (WSE)]- Przemysłowe sieci elektroenergetyczne (PSE)[sieci w zakładach przemysłowych; w zależności od wielkości zakładu i zużycia energii są to: sieci niskiego napięcia (nn), średniego napięcia (SN), i 110kV; w dużych kombinatach przemysłowych na terenie zakładu mogą znajdować się również elementy sieci 220kV, a nawet 400kV(nie są to jednak sieci rozdzielcze); sieci nn w halach przemysłowych często nazywa się instalacjami elektroenergetycznymi]- Sieci elektroenergetyczne wnętrzowe (SEW)[sieci w budynkach mieszkalnych oraz w budynkach użyteczności publicznej; najczęściej są to tylko sieci niskiego napięcia (nn), znacznie rzadziej średniego (SN); również te sieci często nazywamy instalacjami elektroenergetycznymi]
B. Struktury otwarte:Cechy[brak rezerwowania odbiorów, uszkodzenie sieci w dowolnym miejscu powoduje zanik dostawy energii elektrycznej do części odbiorów; wznowienie dostawy energii jest możliwe dopiero po naprawieniu uszkodzenia; w układach tych niezbędne jest stosowanie selektywnie działających zabezpieczeń; można stosować tam gdzie istnieje duża niezawodność występujących w nich elementów oraz małe wymagania niezawodnościowe odbiorców]- układ promieniowy[energia elektryczna odbioru jest pobierana tylko w jednym punkcie sieci i doprowadzana może być do odbioru tylko po jednej drodze(jest to linia od stacji zasilającej do odbioru na końcu tej linii; układ promieniowy bez rozgałęzień powiązany jest ze stacją zasilającą odrębną specjalnie dla niego przeznaczoną linią]- układ promieniowy rozgałęziony- układy magistralne
C. Struktury zamknięte:Cechy [siec zamknięta ma możliwość zasilania każdego z odbiorów z kilku niezależnych źródeł, co najmniej z 2; źródłami tymi mogą być oddzielne stacje zasilające lub sekcje szyn zbiorczych w tych samych stacjach, przy czym każda z sekcji musi być zasilana z oddzielnych transformatorów; Ciągi liniowe w tych sieciach prowadzone muszą być między niezależnymi źródłami, cecha ta wynika z konieczności rezerwowego zasilania odbiorców w celu spełnienia podstawowego wymagania stawianego sieciom: pewność dostawy energii Ele]- układ pętlowy:- układ kłosowy:- układ wrzecionowy:- układ dwuliniowy zamknięty (dwumagistralny):- układ kratowy
2.Zasady obliczania rozpływu mocy i spadków napięć w sieci (podstawowe pojęcia i wzory):
-promieniowej i rozgałęźniej
-dwustronnie zasilanej
Strata napięcia –jest to różnica geometryczna wektorów napięcia pomiędzy dwoma punktami sieci-jest to wielkość wektorowa
dU12=U1-U2
Spadek napięcia-to różnica modułów (wartości skutecznych) napięć między dwoma punktami sieci –jest to wielkość skalarna
DU12=U1-U2
Wzdłużna strata napięcia (moduł)
Poprzeczna strata napięcia (moduł)
Strata mocy czynnej
Strata mocy biernej
Straty poprzeczne mocy (jałowe)
-Mocy czynnej
-Mocy biernej
Do obliczenia rozpływu prądów
-dla dwustronnie zasilanej
100%
3. Regulacja napięcia i kompensacja mocy biernej w układach sieciowych
- Zadaniem regulacji napięcia jest ograniczenie odchyleń wartości napięcia u odbiorców, poprzez regulowanie wartości fazy i napięcia. W sieciach zamkniętych zmiana modułu napięcia i jego fazy powoduje zmiany rozpływu prądów i zmiany napięć w całej sieci. Zmiana fazy w sieciach otwartych nie powoduje zmian rozpływu prądów.
- Napięcie można regulować przez:
o Zmianę sił elektromotorycznych generatorów i przekładni transformatorów
o Zmianę impedancji sieci (-zmiana przekroju przewodów / wprowadzanie połączeń równoległych / stosowanie baterii kondensatorów szeregowych)
o Wprowadzanie do sieci dodatkowych mocy biernych ( równoległe kondensatory i dławiki)
- Środki regulacji napięć
o Regulacja pierwotna – działa w ramach indywidualnego urządzenia oparte na lokalnym pomiarze wielkości fizycznej , realizowane przez:
§ Regulatory napięcia generatorów
§ Przełączniki zaczepów transformatorów
§ Dławiki, kondensatory, kompensatory
o Regulacja wtórna – koordynacja działania regulacji pierwotnej grupy urządzeń relalizowana przez automatyczne układy:
§ ARNE – regulacja na szynach przyelektrownianych rozdzielni NN i 110KV
§ ARST – regulacja grup transformatorów NN/110kV
o Regulacja nadrzędna – utrzymanie bezpiecznego i w miarę optymalnego stanu systemu realizowane ręcznie lub automatycznie
- Regulacja napięcia przez zmianę położenia przełącznika zaczepów transformatorów – Uzwojenia pierwotne wszystkich faz, posiadają odczepy, umożliwiające zmianę przekładni całego transformatora. Wyprowadzenia te są podłączone do przełącznika zaczepów. Zmiana położenia przełącznika zwiększa, lub zmniejsza liczbę zwojów czynnych po stronie pierwotnej, a tym samym obniża lub podwyższa wartość napięcia po stronie wtórnej transformatora.
Zmiana zaczepów w stanie beznapięciowym:
Zmiana zaczepów pod obciążeniem:
Dobór przekładni transformatorów – dla stanu obciążenia maksymalnego i minimalnego sprowadza się do spełnienia nierówności:
DUddop – dopuszczalne dolne odchylenie napięcia
DUgdop – dopuszczalne górne odchylenie napięcia
DUNTi – przyrosty napięcia na i-tym transformatorze wynikające z przekładni
DUZTi – przyrosty napięcia na i-tym transformatorze uzyskane w wyniku regulacji zaczepowej
DUj – spadek napięcia na j-tym elemencie
DUszz – odchylenie napięcia na szynach zasilających
Zasada regulacji napięcia za pomocą kondensatorów szeregowych
Wykres poziomów napięcia wzdłuż linii przy U1 = const
A – stan pierwotny B – stan po załączeniu kondensatorów
Kondensatory szeregowe – ograniczenie spadku napięcia
Spadek napięcia przed zainstalowaniem baterii kondensatorów
Spadek napięcia po zainstalowaniu baterii kondensatorów
Przyrost napięcia po zainstalowaniu baterii kondensatorów
Zasada regulacji napięcia za pomocą kondensatorów równoległych - zmiana rozpływu mocy biernej
Kompensacja mocy biernej - bateria kondensatorów równoległych
Przez linię przepływa moc S, współczynnik mocy:
W celu zwiększenia współczynnika do wartości cosj2’ dołączono baterię kondensatorów pobierającą moc pojemnościową Qc
Moc baterii wynosi gdzie
Qc’ – moc bierna przepływająca przez linię po załączeniu baterii kondensatorów
Kompensacja indywidualna mocy biernej – Kondensator jest dołączony bezpośrednio przy odbiorniku
Kompensacja grupowa mocy biernej – Bateria kondensatorów dołączona do rozdzielni zasilającej kilka urządzeń
Kompensacja centralna mocy biernej - Bateria kondensatorów dołączona do stacji transformatorowej po stronie górnego lub niskiego napięcia
Korzyści stosowania kompensacji mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych
- zmniejszanie spadków napięcia
- Zmniejszanie strat mocy czynnej
- Zwiększanie przepustowości układów zasilających
4. Normy dotyczące obliczeń zwarć
- PN-74/E-05002 dobór aparatów wysokonapięciowych w zależności od warunków zwarciowych
- PN-EN 60909-0 Prąd zwarciowy w sieciach trójfazowych prądu przemiennego.
Założenia uproszczone:
- Podczas zwarcia nie występuje zmiana liczby obwodów dotkniętych zwarciem tzw. w całym rozpatrywanym okresie występuje ten sam rodzaj zwarcia,
-Przełączniki zaczepó transformatora znajdują się w położeniu podstawowym,
- Pomija się rezystancję elementów , jeżeli X/R≥3
- Pomija się pojemności linii i kabli oraz admitancje poprzeczne autotransformatorów
- pomija się wpływ prądów obciążeniowych, zakładając stan bezprądowy sieci na chwilę przed zwarciem
- zakłada się symetrię układu trójfazowego.
Charakterystyka zwarć odległych od generatora
Charakterystyka zwarć powstałych w pobliżu generatora.
graviora