ZWARCIA W SYSTEMACH ELEKTROENERGETYCZNYCH - ANDRZEJ KANICKI.pdf

(2617 KB) Pobierz
377839024 UNPDF
ANDRZEJ KANICKI
WYZNACZANIE
WIELKOŚCI ZWARCIOWYCH
W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM
ŁÓDŹ 2001
A. Kanicki: Zwarcia w sieciach elektroenergetycznych
- 2 -
A. Kanicki: Zwarcia w sieciach elektroenergetycznych
SPIS TREŚCI
Str
1.
WSTĘP .........................................................................................................................
7
2.
WIADOMOŚCI OGÓLNE O ZWARCIACH ..........................................................
8
2.1.
Określenia .....................................................................................................................
8
2.2.
Częstość występowania zwarć ....................................................................................
9
2.3.
Przyczyny występowania zwarć .................................................................................
10
2.4.
Skutki zwarć .................................................................................................................
10
2.5.
Przebieg prądu zwarciowego ......................................................................................
13
2.5.1. Wprowadzenie...............................................................................................................
13
2.5.2. Zwarcia odległe.............................................................................................................
13
2.5.3. Zwarcia pobliskie...........................................................................................................
21
2.5.4. Wyższe harmoniczne prądu zwarciowego.....................................................................
28
2.5.5. Wpływ regulacji napięcia..............................................................................................
29
2.6.
Metoda jednostek względnych ....................................................................................
30
2.7.
Pytania kontrolne .........................................................................................................
34
2.8.
Zadania .........................................................................................................................
34
2.8.1. Zadanie 1.......................................................................................................................
34
3.
ZASADY OBLICZANIA PRĄDÓW I NAPIĘĆ PRZY ZWARCIACH
NIESYMETRYCZNYCH ...........................................................................................
37
3.1.
Element liniowy i jego macierz impedancyjna ..........................................................
37
3.2.
Podstawy teorii składowych symetrycznych .............................................................
39
3.3.
Schematy zastępcze dla składowych symetrycznych ................................................
44
3.4.
Transformacja składowych symetrycznych ..............................................................
48
3.5.
Zwarcie jednofazowe ...................................................................................................
53
3.6.
Zwarcie dwufazowe .....................................................................................................
59
3.7.
Zwarcie dwufazowe doziemne ....................................................................................
64
3.8.
Zwarcie trójfazowe doziemne, zwarcie trójfazowe ...................................................
69
3.9.
Porównanie prądu początkowego dla różnych rodzajów zwarcia ..........................
69
Wpływ stosunku
X
()
( 1
0
ma wartość prądu początkowego i napięcia .......................
3.10.
71
X
3.11. Modele trójfazowe elementów układu elektroenergetycznego dla analizy
zakłóceń niesymetrycznych ..........................................................................................
74
3.12. Pytania kontrolne .........................................................................................................
77
4.
IMPEDANCJE ELEMENTÓW SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ
W UKŁADZIE SKŁADOWYCH SYMETRYCZNYCH ........................................
79
4.1.
Maszyny synchroniczne ...............................................................................................
79
4.2.
Maszyny asynchroniczne .............................................................................................
80
4.3.
Dławiki przeciwzwarciowe ..........................................................................................
81
4.4.
Impedancje wzdłużne napowietrznych linii elektroenergetycz-
nych ...............................................................................................................................
81
4.4.1. Linia jednotorowa bez przewodu odgromowego..........................................................
81
4.4.2. Linia jednotorowa z jednym przewodem odgromowym...............................................
82
4.4.3. Linia jednotorowa z dwoma przewodami odgromowymi.............................................
84
4.4.4. Linia dwutorowa z dwoma przewodami odgromowymi...............................................
85
4.5.
Pojemności linii napowietrznej ...................................................................................
89
4.6.
Impedancje wzdłużne linii kablowych .......................................................................
90
- 3 -
377839024.001.png
A. Kanicki: Zwarcia w sieciach elektroenergetycznych
4.6.1. Linia kablowa zbudowana z kabli ekranowanych jednofazowych................................. 90
4.6.2. Linia kablowa zbudowana z kabla z izolacją rdzeniową................................................ 92
4.7. Pojemności kabli ........................................................................................................... 92
4.7.1. Kabel trójfazowy z izolacją rdzeniową........................................................................... 92
4.7.2. Kabel ekranowany jednofazowy..................................................................................... 93
4.8. Transformatory dwuuzwojeniowe .............................................................................. 93
4.8.1. Wstęp.............................................................................................................................. 93
4.8.2. Transformator YNd......................................................................................................... 94
4.8.3. Transformator YNyn....................................................................................................... 5
4.8.4. Transformator YNy......................................................................................................... 97
4.8.5. Impedancja magnesująca transformatora dla składowej zerowej................................... 98
4.9. Transformatory trójuzwojeniowe ............................................................................... 99
4.10. Transformatory dwuuzwojeniowe połączone w zygzak ............................................ 101
4.11. Autotransformatory ...................................................................................................... 102
4.11.1. Autotransformator bez uzwojenia kompensacyjnego z zamkniętą drogą dla
strumienia składowej zerowej......................................................................................... 102
4.11.2. Autotransformator z uzwojeniem kompensacyjnym i z zamkniętą drogą dla
strumienia składowej zerowej YN auto d........................................................................... 104
4.11.3. Autotransformator z uzwojeniem kompensacyjnym, z zamkniętą drogą dla
strumienia składowej zerowej oraz z nie uziemionym punktem neutralnym................. 106
4.11.4. Autotransformator trójkolumnowy bez uzwojenia kompensacyjnego........................... 107
4.11.5. Autotransformator trójkolumnowy z uzwojeniem kompensacyjnym............................ 107
4.12. Warunki skuteczności uziemienia punktu neutralnego sieci i sposoby pracy
punktów neutralnym transformatorów elektroenergetycznych ............................... 108
4.13. Zestawienie schematów zastępczych i impedancji transformatorów
elektroenergetycznych .................................................................................................. 109
4.14. Transformacja prądów zwarć niesymetrycznych przez transformatory ................ 112
4.15. Napięcia poza miejscem zwarcia ................................................................................. 115
4.16. Pytania kontrolne .......................................................................................................... 117
4.17. Zadania .......................................................................................................................... 122
4.17.1. Zadanie 1......................................................................................................................... 122
4.17.2. Zadanie 2......................................................................................................................... 123
4.17.3. Zadanie 3........................................................................................................................ 133
4.17.4. Zadanie 4......................................................................................................................... 139
4.17.5. Zadanie 5........................................................................................................................ 140
4.17.6. Zadanie 6........................................................................................................................ 140
5. ZWARCIA DOZIEMNE W SIECI Z NIESKUTECZNIE UZIEMIONYM
PUNKTEM NEUTRALNYM ...................................................................................... 142
5.1. Własności sieci z nieskończenie uziemionym punktem neutralnym ........................ 142
5.2. Prąd i napięcie w miejscu zwarcia doziemnego – sieć z izolowanym punktem
neutralnym ..................................................................................................................... 144
5.3. Rozpływ prądu zwarcia doziemnego – sieć z izolowanym punktem neutralnym ... 149
5.4. Kompensacja prądu doziemnego ................................................................................ 157
5.5. Uziemienie punktu neutralnego sieci przez rezystor ................................................. 162
5.6. Pytania kontrolne .......................................................................................................... 164
5.6.1. Sieć z izolowanym punktem neutralnym........................................................................ 164
5.6.2. Sieć z kompensacją prądu zwarcia doziemnego............................................................. 164
5.6.3. Sieć z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor................................................ 165
5.6.4. Różne typy sieci.............................................................................................................. 165
6.
ZASADY OBLICZANIA CHARAKTERYSTYCZNYCH PARAMETRÓW
ZWARCIOWYCH ........................................................................................................ 167
6.1.
Zasady obliczania charakterystycznych parametrów zwarciowych według
- 4 -
A. Kanicki: Zwarcia w sieciach elektroenergetycznych
normy PN-74/E-05002 .................................................................................................. 167
6.1.1. Postanowienia ogólne..................................................................................................... 167
6.1.2. Założenia upraszczające.................................................................................................. 167
6.1.3. Wybór konfiguracji systemu elektroenergetycznego...................................................... 168
6.1.4. Wybór miejsca i rodzaju zwarcia.................................................................................... 168
6.1.5. Składowa zgodna prądu początkowego w miejscu zwarcia I (1) ..................................... 169
6.1.6. Prąd początkowy I p w miejscu zwarcia.......................................................................... 169
6.1.7. Prąd zwarciowy udarowy i u w miejscu zwarcia............................................................. 169
6.1.8. Moc zwarciowa............................................................................................................... 171
6.1.9. Prąd wyłączeniowy symetryczny I ws .............................................................................. 171
6.1.10. Prąd wyłączeniowy niesymetryczny I wus ........................................................................ 172
6.1.11. Prąd zastępczy zwarciowy t z – sekundowy I tz ................................................................ 173
6.1.12. Wpływ silników asynchronicznych na charakterystyczne parametry prądu
zwarciowego................................................................................................................... 174
6.1.12.1. Prąd udarowy ................................................................................................................... 174
6.1.12.2 Prąd wyłączeniowy symetryczny ........................................................................................ 175
6.1.12.3 Prąd wyłączeniowy niesymetryczny ................................................................................... 176
6.1.12.4 Zastępczy prąd zwarciowy t z – sekundowy .......................................................................... 176
6.2. Metoda ogólnego i indywidualnego zanikania ........................................................... 178
6.3. Zasady obliczania charakterystycznych parametrów zwarciowych według
normy PN-EN 60909-0:2002 (U) .................................................................................. 179
6.3.1. Założenia do obliczeń..................................................................................................... 179
6.3.2. Maksymalny prąd zwarciowy......................................................................................... 180
6.3.3. Minimalny prąd zwarciowy............................................................................................ 181
6.3.4. Impedancje elementów systemu elektroenergetycznego i współczynniki korekcyjne
impedancji.......................................................................................................................
181
6.3.4.1. Sieć elektroenergetyczna zastępcza ..................................................................................... 181
6.3.4.2. Transformatory ................................................................................................................. 181
6.3.4.3. Generator synchroniczny ................................................................................................... 183
6.3.4.4. Silniki asynchroniczne ....................................................................................................... 185
6.3.4.5. Przekształtniki statyczne .................................................................................................... 187
6.3.4.6. Kondensatory i obciążenia niewirujące ............................................................................... 187
6.3.5. Prąd zwarciowy początkowy I ′ ..................................................................................... 187
6.3.6. Prąd zwarciowy udarowy i p ............................................................................................ 188
6.3.6.1. Zwarcie w sieci promieniowej ............................................................................................ 188
6.3.6.2. Zwarcie w sieci zamkniętej ................................................................................................. 189
6.3.7. Składowa aperiodyczna prądu zwarciowego i d.c. ............................................................ 190
6.3.8. Prąd wyłączeniowy symetryczny I b ................................................................................ 190
6.3.8.1. Zwarcie odległe ................................................................................................................. 190
6.3.8.2. Zwarcie pobliskie w sieci nie zamkniętej ............................................................................. 190
6.3.8.3. Zwarcie pobliskie w sieci zamkniętej .................................................................................. 192
6.3.9. Prąd zwarciowy ustalony I k ............................................................................................ 193
6.3.9.1. Uwagi ogólne ................................................................................................................... 193
6.3.9.2. Maksymalny prąd zwarciowy ustalony ................................................................................ 193
6.3.9.3. Minimalny prąd zwarciowy ustalony ................................................................................... 194
6.3.10. Prądy zwarciowe przy zwarciu na zaciskach silnika asynchronicznego........................ 195
6.3.11. Całka Joule'a i zastępczy prąd zwarciowy cieplny I th .................................................... 195
6.3.12. Zwarcia w sieci niskiego napięcia z jednoczesną przerwą po stronie średniego
napięcia...........................................................................................................................
198
6.3.13. Algorytm obliczania wielkości zwarciowych wg PN-EN 60909-0:2002....................... 199
6.4.
Prądy podwójnych, jednoczesnych i niezależnych zwarć doziemnych wg normy
PN-EN 60909-3: 2002 (U) ............................................................................................. 200
- 5 -

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin