UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET OBRAZOVNI PROFIL: Elektro energetika Katedra za energetik
SE!INARSKI RA" IZ ELEKTROENER#ETSKI$ POSTRO%EN%A
U Ni&
Stdent
+0 Zadatak: Na slici 1 je jednopolnom jednopolnom šemom prikazan prikazan elektroenergetski elektroenergetski sistem. Prekidači: od 1 do 13 su zatvoreni.
Slika 1. Jednopolna šema posmatranog dela elektroenergetskog elektroenergetskog sistema
Podaci o elementima mreže:
#+: n! " k# Sn! &'1& (#) '--! $.&1 '- ! $.&+ a ! $.3& s T,: m ! 11$%1$ k# Sn ! "3 (#) ' ! $.1&
#,: n ! 1$ k# Sn! *+ (#) '--! $.& '- ! $.&& a ! $.3 s T.: m ! +$$%11$ k# Sn ! &'3$$ (#) ' ! $.1&
!re2a ,,/ kV: / ! &&$ k# 00 S ! **$$ (#) 0 S ! +$$ (#) k u ! 1,2& K
K
T+: m ! 11$%" k# Sn ! &'1&,* (#) ' ! $.1&
T1: m ! &&$%11$ k# Sn ! &'1*$ (#) ' ! $.1&*
!re2a 1// kV: / ! +$$ k# 00 S ! 3$$ (#) 0 S ! 2$$$ (#) k u ! 1. K
K
Rt= 0,1 Xt
I0 Izra)nati: a udarnu struju i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na sa4irnicama A 5ili na elementima koji se oda4iraju6 4 potre4nu struju i snagu isključenja prekidača 3 . 7varovi na strani 110 k# se isključuju za 0.12 s, a na strani / k# za / s. 8azmatrano postrojenje se nalazi u mreži sa direktno uzemljenim zvezdištem . 8aspored polja razmatranog postrojenja, sa nji9ovim maksimalnim snagama optereenja i smerovima, dat je na slici &.
Slika &
II0
a
Nacrtati uprošenu principijelnu šemu celog postrojenja, usvajajui sistem od 1 glavne i % pomone sa4irnice;
4
c
d
Nacrtati potpunu principijelnu šemu datog polja;
e
Nacrtati dispoziciju datog polja u dve projekcije;
Postrojenje o4u9vata površinu od 100 ' 60 5m. Speci=ična otpornost tla iznosi 6 Ωm, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi !=1020 ) i isključuje se za 0.12 s.
III0 Predložiti skicu zaštitnog uzemljenja postrojenja.
,0 P R O R A 3 U N I PRORA3UN ELE!ENATA EKVIVALENTNI$ ŠE!A /imenzionisanje elektroenergetski9 aparata vrši se na osnovu režima kratkog spoja, koji je okarakterisan udarnom strujom i toplotnim impulsom. /a di se odredila udarna struja i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na sa4irnicama ), dati >>S se predstavlja ekvivalentnom šemom na slici 3. Posmatraemo paralelno su4tranzijentni i tranzijentni režim. 8eaktanse koje su date u zagradama važe za tranzijentni režim. 8eaktanse pojedini9 veličina svedene na naponski nivo mesta kvara a to je 11$ k# : ? @eneratori: &
′′ = % ′′1
$ n
′ = % ′ 1
$ n
X #1
#
X #1
R#1
m" 1
S n
′′ = %′′ &
= 1$*.2* Ω
X # &
&
#
=
&
&
m" 1
S n
′′
X #1
ω"
#
′ = % ′ &
= 1&1Ω
X # &
= 1.$*32 Ω
R# &
&
$ n S n
=
a
= ++.1 Ω
&
= +A.&A" Ω
&
$ n
#
&
m" &
S n
′′
X # &
ω " a
m" &
= $.+2* Ω
? rans=ormatori: &
&
$ n
= %
X " 1
" 1
= *.$ Ω
S n
X " &
R" 1 = $.1 ⋅ %" 1 = *.$ Ω
$ n
= %
" &
= &3.$* Ω
R" & = $.1 ⋅ %" & = &.3$* Ω
&
&
$ n
X " 3
= %
R" 3
= $.1⋅ %" 3 = $.&+&Ω
" 3
S n
= &.+& Ω
S n
X " +
= %
" +
$ n S n
= *.$+ Ω
R" + = $.1 ⋅ %" + = $.*$+ Ω
? #odovi: = l & & ⋅ %& = 1*.A" Ω
X & 1
= l & 1 ⋅ %& = &1.& Ω
X & &
R& 1
= r v ⋅ l 1 = ".2& Ω
8 # & = r v ⋅ l & = *.$+ Ω
B # 3 = l # 3 ⋅ ' # = 1&.A" Ω
B # + = l # + ⋅ ' # = ".$ Ω
8 # 3 = r v ⋅ l 3 = +.$ Ω
8 # + = r v ⋅ l + = 1.A& Ω
? (reža +$$ k#: (reža /: $ '
&
1
$ '
&
1
′′
&
&
1
&
+$$& 11$ ′ = 0 & = X (' = 1.&* Ω S k m" 3 2$$$ +$$ − $.$1 − $.$1 = = $.$+*+* ) " a ' = ln5k ud −1 ln51."" −1
′′ =
X ('
S k m" 3
&
&
+$$ 11$ = 3$$ +$$
= 1.*+&1Ω
R ('
=
′′
X ('
⋅
ω " a '
=
1.*1& 31+ ⋅ $.$&+$*
= $.1$ Ω
(reža C: ′ = X (*
$ *
&
S k ′ m" +
=
&.*& Ω
" a *
=
− $.$1 = $.$3$+ ln5k ud −1
)
′′ =
X (*
$ *
&
1
′
&
S k m" +
= &.& Ω D
R (* =
X (* ω ⋅" a *
=$.&3
Slika 3. >kvivalentna šema celog >>S?a
)ko trougao koji o4razuju impedanse voda trans=ormišemo u zvezdu, kako za tranzijentni tako i za su4tranzijentni režim, onda do4ijamo sledeu ekvivalentnu šemu 5slika +.
Slika +. >kvivalentna šema celog >>S?a 7ako je: X &A
X &+
X &,
=
=
⋅
X & 1 X & & X & 1
= ".2" Ω
+ X & + X
& 3
&
⋅
X & 1 X & 3 X & 1
=
= *.+A+ Ω
+ X & + X
& 3
&
⋅ X 3 = +.1& Ω X X + + 1 & 3 X & &
X &
&
&
&
Ea su4tranzijentni režim:
′′ = X ′′1 + X 1 = 1"3.A** Ω
X A
#
X +′′ =
B ! ′′
=
"
′′ 5 X # ′′ & + X " & + X & + 5 X " 3 + X (' X " 3
′′ + X #′′ & + X " & + X & + + X ('
5B&A + B′)′ 5B&+
′′ + B +
B&A + B′ A′ + B&+
′′ + B +
= 3.2" Ω
= .2 Ω
B′e′
′′ = X " + + X (* ′′ = X ,
=
5B #>
′′ + B′F′ ⋅ B ,
′′ B&, + B ! ′′ + B ,
=
2.*" Ω
+.2""* Ω
Ea tranzijentni režim:
′ = X ′ 1 + X 1 = 12A.$ Ω
X A
#
X +′ =
B ! ′
=
"
′ 5 X #′ & + X " & + X & + 5 X " 3 + X (' = +.$1" Ω
′ = X " + + X (* ′ = X ,
′ + X #′ & + X " & + X & + X " 3 + X ('
5B&A + B′) 5B&+ + B +′ B&A
′ + B′ A + B&+ + B +
= A.$*1Ω
B′e
=
5B #>
′ + B′F ⋅ B ,
′ B&, + B ! ′ + B ,
=
2.*" Ω
+.$3 Ω
Prilikom odreGivanja udarne struje kratkog spoja ne mogu se zanemariti aktivne otpornosti, ako se radi o kratkom spoju nešto dalje od generatora, jer 4i to dovelo do znatne
greške, s o4zirom na prisustvo jednosmerne komponente struje kratkog spoja. Fmajui u vidu ω!&π⋅*$!31+ rad%s, da je =rekvencija mreže =!*$ Hz, kao i:
Slika *. Na osnovu izračunati9 aktivni9 otpornosti =ormira se ekvivalentna šema kao na slici ".
Slika "
+ R& & + R& 3 = 1* .+ Ω
R&A
R&+
R&,
=
= =
⋅
R& 1 R& &
= &.13 Ω + R & + R 3 R 1 ⋅ R 3 = 1.231Ω + + R R 1 & 3 R & ⋅ R 3 = 1.&A Ω + + R R 1 & 3
R& 1
&
&
&
R&
&
&
&
&
R&
&
&
&
/aljim sreGivanjem i izračunavanjem do4ija se ekvivalentna šema sa slike ". @de je: 8 ) = 8 @1 + 8 1 = "."12 Ω R +
=
8 ! =
8 e =
+ R 5 R & + R & + R + = $.3&*2 Ω R R R R + + + + 3 & & +
5 R" 3 R"
('
#
"
&
('
#
"
&
5 8 &A + 8 ) 58 &+ + 8 + 8 &A + 8 A + 8 &+ + 8 +
58 #> + 8 F ⋅ 8 , 8 &, + 8 ! + 8 ,
8 >
= 8 + + 8 (C = $.23+ Ω
= 1."23 Ω
= $.*A Ω
PRORA3UN U"ARNE STRU%E I TOPLOTNO# I!PULSA STRU%E KVARA Pošto
je
D
X e
0
,
izračunato
,
X e
Re
na mestu kvara
5sa4irnice ), ekvivalentna vremenska konstanta e 4iti:
D
" a ekv =
X e
+.2""* = 31+ ⋅$.*A
ω ⋅ Rekv
Na osnovu ovoga, udarni koe=icijent je: −
k ud
≅1+e
$.$1 " a ekv
= 1."
7ako je: !
D
,
D
1.1
$ n
= = ⋅⋅ = D
X e
3
0
0
,
D
X e
1.1 ⋅$
1+.2
kA
=$.
darna struja na sa4irnicama ) e 4iti: D
! ud = & ⋅ k ud ⋅ ! = 3+.A& kA oplotni impuls se do4ija iz sledee relacije: A
=⋅ ⋅ !
D&
" a
1
elv
Pošto je na naponskom nivou 11$ k# vreme isključenja kvara t i!$.1& s, onda je: &t i " a
=
ekv
& ⋅ $.1& $.$&"
>3
tj. A.&3 I 3 pa možemo primeniti skraeni o4lik relacije za izračunavanje toplotnog impulsa:
A
= !
D&
" a ekv
+ !
0&
⋅t i
=+1.*3
PRORA3UN POTREBNE STRU%E I SNA#E ISKL%U3EN%A PREKI"A3A .
/a 4i odredili potre4nu struju i snagu prekidača 3 iskoristiemo šemu su4tranzijentnog perioda za slučaj kvara na sa4irnici ). Na osnovu pred9odno uvedeni9 oznaka i sračunati9 vrednosti za reaktanse pojedini9 grana možemo odredeti desnu komponentu struje kvara.
Slika 2
′′ = 1.1 ⋅$ = A.&*$ kA 3 ⋅ X ′′
′′
n
! - 51
! - 5 &
=
,
1.1 ⋅ $ n
′′ 3 ⋅ 5 X ! ′′ + X &,
= *.+&& kA
7ritična je kvar u tacki 3: ! ′′3 = A.&*$kA ako da struja isključenja iznosi prekidača 3 iznosi: ! 3 = ! ′′3 = A.&*$ kA jer je µi =1 . Snaga isključenja prekidača 3 iznosi: S = 3$ ! 3 =12"$.&2* (&A -
i-
i- 3
n
-
i-
Struja tranzijentnog perioda koja prolaz kroz prekidač 3: ! ′ 5 & = -
1.1$ n
3 5 X ′ + X !
oplotni impuls struje na prekidacu 3 za vreme isključenja od
&
& ′ a e + - ⋅ i =
&,
t i = $.1& s iznosi:
&
A -1$ = ! .′ ⋅ " ! t 1.1""35kA ) darna struja je: ! = Jednosekundarna struja: ud
& ⋅ k ud ⋅ ! - ′′ = 1& .+3" kA ! 1 ) -
3
=
A - 3
=1.$A3& kA
Nominalna radna struja prekidača 3 je: ! 3 n
=
S n
= $.13132 kA 3$ n
UPROŠ4ENA PRIN(IPI%ELNA ŠE!A POSTRO%EN%A A
= 1.2*A kA
Fz4or preseka sa4irnica se vrši na osnovu maksimalne trajno dozvoljene struje optereenja, a proverava na kratkovremena termička i me9anička naprezanja. )ko se radi o sa4irnicama na otvorenom prostoru, tada se još vrši i provera na koronu. Pod maksimalnom trajno dozvoljenom strujom u normalnom pogonu, merodavnom za iz4or preseka sa4irnica, podrazumevamo najveu struju koja u normalnom pogonu teče kroz najoptereeniji deo sa4irnica. Prema najviše optereenom delu de=inišu se sa4irnice.
Sa4irnice su isto opterecene, odnosno najoptereceniji deo sa4irnice nosi snagu: S ma'r !1$$ (#) Struja najopterecenije deonice 5radna struja je: F ma' =
Sma' 3 n
= *&+."3 )
svajamo uže )l?e: &+$%+$ F td = *3$ ) )ko se predpostavi da je temperatura am4ijenta θa!+$°K, a trajno dozvoljena temperatura sa4irnica θtd!$°K i usvoji rezerva da se sa4irnice mogu zagrejati do θd!2$°K, onda e termički koe=icijent korekcije 4iti: k t
=
θ d θ td
− θ = − θ a
2$ − +$
a
$ − +$
= $.""
Sada je trajno dozvoljena struja: ! td
=
! ma' r k t
=
*&+."3 $.""
= "$".$2 A
Na osnovu trajno dozvoljene struje usvajamo )l?e uže, preseka: S!3$$%*$ mm& i d!&+.& mm Ea ovaj presek trajno dozvoljena struja iznosi F td!"$".$2 ). Pomonu sa4irnicu 4iramo da 4ude isti9 dimenzija.
> α ⋅
k ) ⋅ A
za kružni presek k s!1 S min
> 1& ⋅ 1⋅ +1,*3 = 22.33 mm& 3$$
mm
&
> 22.33 mm
&
>lektroenergetska postrojenja
Seminarski rad
IZBOR KO!UTA(IONI$ APARATA I !ENI$ TRANSFOR!ATORA ZA "ALEKOVO"NO POL%E n = 11$ k# S n1$ = A$ (#)
F n1$ =
S n1$ 3 n
= $.+2&3 k)
Na osnovu ovi9 podataka F pret9odno izračunati9 podataka imamo: ! i = A.&*$ kA
! ud = 1&.+3" kA
S i =12"$.&2* (&A
! 1 ) = 1.$A3& kA
Liramo malouljni prekidač proizvoGača -- (FN>M-- Leograd: n = 11$ k#
F n =1&*$ )
Si = 3*$$ (#) F1s =1.3 k)
Fz ta4ele 4iramo rastavljač sledei9 karakteristika: ?Nazivni napon 1&3 511$ k# ?Nazivna struja 1&*$ ) ?/ozvoljena jednosekundarna struja +$ k) #rsta:jednopolni sa dva izolatora u spoljašnjoj montaži ProizvoGač: (FN>MO Leograd ?Fz4or strujnog trans=ormatora Strujni trans=ormator služi da redukuje velike struje na vrednost pogodnu za merenje pomou instrumenata ili ureGaja zaštite.Snaga trans=ormatora mora da pokrije gu4itke priključni9 instrumenata i spoljni9 provodnika i kontakta. Snaga jezgra za merenje: (erni instrument
>lektroenergetska postrojenja Na osnovu sekundarna struja
Seminarski rad
F r = +2&.3 ) primarna nazivna struja strujnog trans=ormatora je *$$ *)
. Prenosni odnos je
*$$ ) % *)
.
#eza izmeGu strujnog trans=ormatora i instrumenata se odvija provodnikom preseka
&.* mm & i
Ku ,
duzine 1$$ m .
Snaga jezgra za merenje:
S /
= ∑ S + R ⋅ ! & + ) ⋅ ! k
n
v
v
Pod uslovom da su kontakti do4ro izvedeni poslednji sa4irak se može zanemariti, pa imamo: S /
= ∑S i + S vm ⋅ l v
Podužna snaga gu4itaka u vodovima za merenje, preseka s!&.* mm&, za struju F!1 ) iznosi: ) vm
= ρ ⋅ 0u
1 ) 0u
⋅ ! & = $.$12* ⋅
1 &.*
⋅ * & = $.$$2 &A % m
Prosečna dužina ka4lova za instrumente je: lvm!1$$ m Enačli, snaga jezgra za merenje strujnog mernog trans=ormatora je: S m
Fz ta4ele usvajamo SKu Fz4or jezgra za zaštitu: Eaštitni relej Prekostrujni relej
= ∑S i + )vm ⋅ ! vm = &$ + $.$$2 ⋅1$$ = &$.2 &A
= +* #) , klasa tačnosti k e
J>
=1
, =aktor sigurnosti
Cs
=
*
Potrošnja po =azi 3
Prekostrujni relej 4ez vremenske konstante /istantni relej
J >>
3 "
kupno
E> 5#)
1&
Ra4ela &. Ea vezu koristimo 4akarno uže preseka ) vz = ρ 0u ⋅
1 )0u
&
" mm & dužine l # =1$$ m ,
⋅ ! = $.$12* ⋅
1 "
tako da je:
&
⋅1 = $,$$&A1"" &A % m
Enačli, snaga jezgra za merenje strujnog mernog trans=ormatora je: S m
= ∑S z + )vz ⋅ ! vz =1& + $,$$&A1"" ⋅1$$ =1&.&A1"" &A
Fz ta4ele T S E = +* #) , granični =aktor učestanosti CE =1* i klase tačnosti k e =1 . Na osnovu ovi9 podataka 4iramo potporni uljni stujni trans=ormator sa dva jezgra 8ade 7ončarO Eagre4: ?Nazivni napon 11$ k#
Q
>lektroenergetska postrojenja
Seminarski rad
?Nazivna struja F n = *$$ ) > F r = +2&.3 ) .* kA > 1&.+3" kA ?/ozvoljena udarna struja : ! = &*$ ! = 31&* kA > ! 1 =1.$A3& kA =1$$ ! =1&* ? /ozvoljena ednosekundarna struja ! 1 ?Prenosni odnos *$$ % * ) ud
n
) doz
Fz4or naponskog trans=ormatora: (erni instrument
/istantni relej
E<
kupno Ra4ela 3.
5#)
n
)
Potrošnja po =azi * * * 2 3 3 3 * 1.* + 1 +&.*
Snaga naponskog mernog trans=ormatora je: S
= ∑S + )v ⋅ ! v = +&.* + $.$$2 ⋅1&$ = +3.3+ &A
Na osnovu proračunati9 podataka iza4ran je sledei naponski merni trans=ormator: − Jednopolno izolovan − Nazivni napon: 11$ k# − Nominalna snaga: S n = 1&$ #) − 7lasa tačnosti: k e = $.&
POTPUNA PRIN(IPI%ELNA ŠE!A POL%A V+
>lektroenergetska postrojenja
Seminarski rad
"ISPOZI(I%A POL%A V+
>lektroenergetska postrojenja
ZAŠTITNO UZE!L%EN%E POSTRO%EN%A
Seminarski rad
>lektroenergetska postrojenja
Seminarski rad
Postrojenje o4u9vata površinu od 1$$'"$ 5m. Speci=ična otpornost tla iznosi ρ!2" Ωm, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi F!1&$$ ) i isključuje se za $.1& s. Po preporuci predmetnog nastavnika ovo vreme tre4a iznositi $.* s. /ozvoljeni napon dodira i napon koraka su: t i
= $.* )
⇒
$ dk
= $ =
2*
dd
t i
= 1*$
&
/ozvoljeni napon dodira i napon koraka su: , dd , dk
= (1 + 1.* ⋅ ρ ⋅1$ −3 ) ⋅$ = 1"2.1 & = (1 + " ⋅ ρ ⋅1$ −3 ) ⋅ $ = &1.+ & dd
dk
Ea predpostavljeni koe=icijenat dodira k d!1.A3, potre4na dužina trakastog uzemljivača iznosi: 1
= k ⋅ d
⋅
ρ ! uz , dd
= AA.& m
<4im postrojenja iznosi: - !&U51$$V"$!3&$ m
Sada emo izvršiti proveru kon=iguracije: k d =$.A +$.1 ⋅
S 2
−&.* +$.$&+ ⋅
S −1$
$.2&
=
a1 ⋅ a &
= 1$ ⋅1$ = 1$ m
gde su a1 i a& dimenzije okca. Ea širinu okaca uzemljivača stavljamo: a1!1$ m, a&!1$ m (oraju 4iti ispunjeni sledei uslovi:
>lektroenergetska postrojenja
Seminarski rad
1$ m ≤ S
=
1$$ ⋅ "$
=
22.*
S
≤ &$$ m
&≤
i
S 2
≤
, S W površina koju za9vata uzemljivač
m
Sada je: S
= 2.2
2
pa su o4a uslova ispunjena i k d se može izračunati. k d
=
$.A +$.1 ⋅ 2.2 −&.*
+
$.$&+ ⋅ 22.* −1$
$.2&
1.A+
=
Stvarna dužina uzemljivača je: = " ⋅1$$ + 11 ⋅ "$ = 1&"$ m
1 )
svojiemo sledei o4lik uzemljivača: svaja se traka dužine M!1&"$ m, CeEn &*'+ mm i du4ine ukopavanja H!$. m. Sada je stvarni potencijal dodira sledei: , dd = k d ⋅
ρ ⋅ ! uz
= 1+$.+1& <1"2.1&
1 )
svajamo vrednost koe=icijenta koraka k k! $.1*. Stvarni potencijal koraka je:
, dk ) = k k ⋅
ρ ⋅ ! uz 1 ) ⋅ 3
= 13.*2& < &1.+ &
-ro4ena otora uzemljiva5a −
Prva Moranova =ormula:
R 11
=
ρ & ⋅ 'e
+
ρ 1 )
−
+ ⋅ S
π
=
+ ⋅1$$ ⋅ "$
π
⇒
R 11 = $.+A* Ω
/ruga Moranova =ormula: R 1 &
−
= 2. + m
= 1." ⋅
ρ -
+ $." ⋅
ρ 1 )
= $.+1" Ω
Xvarcova =ormula:
ρ M′ 8 = ln + ) &π M deH &
S
Ea traku dimenzija
&*' + mm & do4ija
se
d e
=
&
5 &* + + = 1.+213
π
Fz ta4ele sledi da je ) = && .2 pa je 8 S = $.3$" Ω 7omentar: /o4ijene vrednosti su proračunske. ačna vrednost otpornosti do4ija se na terenu.
>lektroenergetska postrojenja
Seminarski rad
