eln_1.doc

                                                                                          19

Politechnika Poznańska

Instytut Elektroenergetyki

LABORATORIUM ELEKTROENERGETYKI

BADANIE ROZPŁYWU PRĄDÓW I SPADKÓW NAPIĘĆ

W PROSTYCH UKŁADACH SIECI ROZDZIELCZYCH

NA ANALIZATORZE PRĄDU STAŁEGO

1. CEL ĆWICZENIA

Zapoznanie się z analizatorem prądu stałego przez odwzorowanie linii 15 kV jednostronnie i dwustronnie zasilanej z kilkoma odbiorami o równym współczynniku mocy oraz pomiary wartości prądów rozpływu i wartości napięć w punktach podłączenia odbiorów [1].

2. ZASADY ODWZOROWANIA SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ

    NA ANALIZATORZE PRĄDU STAŁEGO

Podano w [1]  oraz w załączniku 2 do instrukcji rozpatrywanego ćwiczenia.

3. PROGRAM ĆWICZENIA

Dana jest przykładowa linia elektroenergetyczna o napięciu znamionowym 15 kV zasilana dwustronnie, jak na rysunku 1. Parametry linii i obciążeń podaje prowadzący zajęcia.

Rys. 1. Przykładowy schemat sieci zasilającej linię 15 kV

W celu zamodelowania układu (dla przykładu) z przewodami typu AFL-6 70 należy przyjąć wartość R0 = 0,4397 W/km (wg PN-74/E-90083) oraz X0 = 0,4 W/km, a następnie wykonać obliczenia:

=

y = 42°18’

Jednostki podstawowe:

-sieciowe (założone):

Up = 15 kV,    Ip = 50 A,      ,      Zp = 173,21 W

-analizatorowe:

Uap = 25V,    Rap = 2500 W,     ,       Iap = 10 mA

Po obliczeniu impedancji procentowych według zależności:

otrzymuje się schemat uproszczony podany na rysunku 2.

Rys. 2. Schemat uproszczony przykładowej sieci

Do odwzorowania elementów podłużnych i poprzecznych linii elektroenergetycznej oraz odbiorów można przyjąć współczynniki odwzorowania ms=1 i m=1. Przy analizatorowym odwzorowaniu sieci wstępne wartości rezystancji odbiorów (gdy pobierany jest prąd o stałej wartości natężenia) można obliczyć z zależności:

Zakładając, że wartości prądu analizatorowego podstawia się w mA:

gdzie: Iao – prąd analizatorowy odbioru:

Io – prąd odbioru na poziomie napięcia 15 kV, Si - skala prądowa:

Na podstawie podanego sposobu modelowania należy na analizatorze prądu stałego odwzorować schemat sieci podany przez prowadzącego zajęcia. Odwzorowanie przykładowego układu sieci (rys. 1) pokazano na rysunku 3.

Rys. 3. Odwzorowanie analizatorowe przykładowego układu sieci

Po zamodelowaniu rozpatrywanej linii na analizatorze prądu stałego należy pomierzyć:

a) wartości prądów w poszczególnych gałęziach linii,

b) wartości napięć w miejscach podłączenia odbiorów, dla następujących

   konfiguracji i warunków pracy linii:

-         zasilanie dwustronne, równe wartości napięcia w punktach zasilających: UAa=UBa=25 V,

-         zasilanie dwustronne, różne wartości napięcia w punktach zasilających, dla przykładu: UAa=25 V, UBa=26,25 V),

-         zasilanie jednostronne ze stacji A: UAa=25 V, UBa=0 V,

-         zasilanie jednostronne ze stacji B: UAa=0 V, UBa=25 V.

Pomiary należy wykonać, zgodnie z zadaniem, w czterech etapach.

Etap I - Należy podłączyć linię obustronnie do szyny zasilającej oznaczonej jako: szyny „+” – ZASILANIE I i dokonać regulacji wartości  napięcia fazowego w stacji A i B:

UWAGA

Należy zmierzyć wartości prądów odbiorów, które mogą różnić się od wartości wymaganych, gdyż wyznaczone zostały przy założeniu, że wartość analizatorowego napięcia znamionowego odbiorów Uao=25V. W rzeczywistości wartości napięcia u odbiorców będą inne ze względu na występujące spadki napięcia. Należy zatem kolejno regulować wartości rezystancji odbiorów, aż do uzyskania wartości prądów zgodnych z obliczonymi.

Następnie przy pomocy amperomierza rozpływowego AR należy dokonać pomiaru wartości prądów w poszczególnych odcinkach linii, a przy pomocy woltomierza VW zmierzyć wartości napięcia w punktach podłączenia odbiorów (załącznik 2).

Etap II – Należy odwzorować stację transformatorową A na szynie zasilającej oznaczonej jako szyny„+” – ZASILANIE I, a stację B na szynie zasilającej oznaczonej jako szyny„+” – ZASILANIE II i dokonać regulacji wartości napięcia fazowego zgodnie z poleceniem prowadzącego zajęcia, dla przykładu w stacji A, UAa=25 V, a w stacji B:

Po wyregulowaniu wartości prądów odbiorów należy dokonać pomiaru rozpływu prądów i wartości napięć w sieci.

Etap III – Należy odłączyć zasilanie szyn odwzorowujących stację transformatorową B (UBa=0 V, UAa=25 V), wyregulować wartości prądów odbiorów i dokonać pomiaru rozpływu prądów i wartości napięcia w sieci.

Etap IV – Należy odłączyć zasilanie szyn odwzorowujących stację transformatorową A (UAa=0V), a włączyć zasilanie szyn odwzorowujących stację transformatorową B (UBa=25V), następnie wyregulować prądy odbiorów i dokonać pomiaru rozpływu prądów i wartości napięcia w sieci.

Po wykonaniu pomiarów na analizatorze należy wyznaczyć rzeczywiste wartości prądów płynących w poszczególnych gałęziach danej linii oraz rzeczywiste wartości spadku napięcia.

Wartości prądów w gałęziach sieci 15 kV wyznacza się z zależności:

gdzie: Ia - wartości prądów w gałęziach sieci  analizatorowej

Stratę napięcia w procentach oblicza się następująco:

Spadek napięcia wyznacza się z zależności:

Wyniki pomiarów i obliczeń dla analizowanych konfiguracji pracy sieci należy zestawić w tablicach (wzór – tablica 1, p.IV).

Następnie należy sprawdzić warunki techniczne rozpatrywanych wyżej sposobów pracy linii.

Dla sprawdzenia warunków technicznych należy przyjąć kryteria podane przez prowadzącego, dla przykładu:

-         moc znamionowa transformatorów Snt=6300 kVA,

-         dopuszczalne długotrwałe obciążenie przewodów AFL-6 70, Idd=235 A,

-         dopuszczalny spadek napięcia przy normalnej pracy sieci DUdop(n)%=4,5%,

-         dopuszczalny spadek napięcia przy awaryjnej pracy sieci DUdop(a)%=7%,

Opierając się na wynikach pomiarów i obliczeń należy dobrać optymalne wartości mocy transformatorów potrzebnych do zasilania danych odbiorców.

4. OPRACOWANIE WYNIKÓW

W sprawozdaniu należy:

a) zamieścić schemat sieci rzeczywistej i sieci analizatorowych oraz podać

     obliczenia pomocnicze,

b) podać wyniki pomiarów w skali analizatorowej i dla sieci rzeczywistej,

c) wykonać obliczenia analityczne wartości prądów w sieci i wartości

     napięć u odbiorców dla rozpatrywanych czterech wariantów jej pracy,

d) dokonać porównania wyników uzyskanych z pomiarów oraz obliczeń

    analitycznych,

e) sprawdzić czy spełnione są warunki techniczne pracy sieci,

f) podać stopnie obciążenia stacji transformatorowych,

g) porównać spadki napięcia z wartościami poziomów dopuszczalnych, dla

    wszystkich przypadków zasilania,

h) porównać straty mocy czynnej w sieci dla wszystkich przypadków

    zasilania,

i) porównać warianty pracy sieci z punktu widzenia odbiorcy oraz z punktu

   widzenia zakładu energetycznego,

j) wykonać wykres wektorowy prądów i napięć dla zasilania

     jednostronnego.

     Tablica 1

Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń dla rozpatrywanego wariantu pracy sieci