Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Elektrotechnikai-Elektronikai Tanszék

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Elektrotechnikai-Elektronikai Tanszék

Villamosmérnöki szak Villamosenergetika szakirány Hálózati modell vizsgálata Szakdolgozat

Csörgő Ádám HMIL2Y 2013

2013 Eredetiségi nyilatkozat

Alulírott Csörgő Ádám (neptun kód: HMIL2Y) a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy a Hálózati modell vizsgálata című szakdolgozatom saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályi szerint történt. Tudomásul veszem, hogy plágiumnak számít: - szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; - tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; - más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén a szakdolgozat visszavonásra kerül.

Miskolc, 2013.11.29

Tartalomjegyzék Bevezető .................................................................................................... 1 1.Hálózati modell célja. ............................................................................ 2 2. Hálózati modell felépítése, az áramköri modulok leírása................... 4 2.1. Mögöttes hálózatok. ......................................................................................... 4 2.2 Gyűjtősín. ............................................................................................................ 5 2.3 Távvezeték modell. ........................................................................................... 5 2.4 Transzformátor modell. .................................................................................... 6 2.5 Feszültségváltó modell ..................................................................................... 7 2.6 Áramváltó modell .............................................................................................. 8 3. Modulok mért villamos jellemzői. ....................................................... 9 3.1 A mögöttes hálózatok ....................................................................................... 9 3.1.1 A szabályozható mögöttes hálózat belső impedanciájának a meghatározása . 9 3.1.2 A fix feszültségű mögöttes hálózat belső impedanciájának a meghatározása 14

3.2 A távvezetékek ................................................................................................. 15 3.2.1 Az 1. számú 120kV-os távvezeték.................................................................... 15 3.2.2 A 2. számú 120kV-os távvezeték. .................................................................... 17 3.2.3 A 3. számú 120kV-os távvezeték. .................................................................... 18 3.2.4 A 4. számú 120kV-os távvezeték. .................................................................... 19

3.3 Az áramváltó ..................................................................................................... 20 3.4 A feszültségváltó .............................................................................................. 21 3.5 A transzformátor .............................................................................................. 24 3.5.1 Üresjárási mérés ............................................................................................ 24 3.5.2 Rövidzárási mérés .......................................................................................... 25

3.5.3.Zérus sorrendű impedancia mérése................................................................ 28

4. Valóságos hálózat és a modell jellemzőinek átszámítása. .................. 30 4.1 Távvezetékek impedanciáinak átszámítása ............................................. 30 4.2 A mögöttes hálózatok impedanciáinak átszámítása ................................ 33 4.2.1 A szabályozható hálózat ................................................................................. 33 4.2.2 A fix feszültségű hálózat. ................................................................................ 33

4.3 A transzformátor paramétereinek átszámítása. ......................................... 34 4.3.1 Az üresjárási impedanciák átszámítása.......................................................... 34 4.3.2 A rövidzárási és zérus sorrendű impedanciák átszámítása ............................ 35

5. Tipikus mérés összeállítások kidolgozása........................................... 36 5.1 1FN zárlatszámítás .......................................................................................... 36 5.2 2F zárlat ............................................................................................................. 42 5.3 3F zárlat ............................................................................................................. 45 5.4 A táblázatos zárlatszámítás bemutatása ..................................................... 47 6. Mérési utasítás minta elkészítése ........................................................ 50 Összefoglalás ............................................................................................ 53 Summary.................................................................................................. 55 Irodalomjegyzék ...................................................................................... 57 Mellékletek............................................................................................... 58

Bevezető A szakdolgozatom témájaként az egyetem számára készült három (120kV, 20kV, 10kV) hálózati modell közül a 120kV-os mérőpadot választottam. A szakdolgozatom célja az volt, hogy erről a modellről egy átfogó leírást készítsek az egyes elemek paramétereinek megadásával, továbbá az egyes mellékletekkel segítse a hallgatók munkáját. Nagyon jónak tartom ezen mérőpadokat, mivel a hallgatók az előadásokon szerzett ismereteket valamint a gyakorlatokon számolt példákat megfigyelhetik, lemérhetik és ellenőrizhetik, hogy hogyan is alakul ez a valóságos hálózaton.

1. ábra. A 120kV-os hálózati modell.

Az elkészült szakdolgozat jó alapot szolgáltathat majd a másik két (20kV, 10kV) modell méréseihez is, továbbá számadatokkal mutatja majd meg mennyire hűen sikerült modellezni a 120kV-os hálózati viszonyokat a mérőpad segítségével.

1 / 78

1.Hálózati modell célja A modell alkalmas az erőátviteli hálózat zárlati, valamint üzemi feszültség- és áramviszonyainak fizikai modellezésére. A fizikai jellemzők transzformálásával lehetővé teszi a szimmetrikus összetevőkön alapuló számításokat. A tápfeszültsége 230V~, háromfázisú, 50 Hz. Működtető feszültsége 220Vdc. A modell tervezésekor egyes elemeket a magyar villamosenergia-rendszerben elterjedt berendezések valóságos adataiból számították át a modell névleges értékeire. A modell névleges feszültsége 100V, névleges árama 1A. Ennek köszönhetően egy 120/10 kV-os és egy 120/20 kV-os transzformátor modelljének 120, 20 és 10 kV-os oldalán is 100V a mérhető feszültség. A transzformátor fázisforgatását, dropját is helyesen mutatja. A hálózati modell a következő hálózati elemek modelljeit tartalmazza: mögöttes hálózat, generátor, gyűjtősín, távvezeték, transzformátor, megszakító, zárlati hibahelyi ellenállás, csillagponti impedancia, fogyasztói impedancia, feszültségváltó, áramváltó. A modell elemei egymástól függetlenül is használhatók, összekapcsolásukkal tetszőleges hálózatkép alakítható ki. Minden elem beállítási és csatlakozási lehetőségei az előlapon vannak elhelyezve. Az összes modell tartalmaz feszültségváltó és áramváltó csatlakozási pontokat, illetve a hibahelyi impedanciák részére a csatlakoztatás lehetőségét is biztosítja.

2. ábra. A hálózati modell elrendezése.

2 / 78

A magyar villamosenergia-rendszerre jellemző 120 kV-os hálózati elemek modelljeit tartalmazza. A modell lehetőséget biztosít üzemi viszonyok pl. feszültségesés, árameloszlás, meddőteljesítmény kompenzálás bemutatására, mérésére. Lehetővé teszi a hálózatok szimmetrikus, aszimmetrikus hibáinak bemutatását pl. a földelt csillagpontú transzformátorok visszatáplálását 1FN-re is helyesen modellezi. Biztosítja a szükséges jártasság megszerzését konkrét mérések összeállításával, elvégzésével pl. egy mérőváltó szekunder oldalán hogyan lehet méréssel ellenőrizni a tekercsek helyes bekötését. Fizikailag is helyesen modellezi a hálózati jelenségeket, többek között a földzárlati maradékáram modellezését és mérését. Zárlati jelenségek bemutatásához a modell terhelhető és lineáris a névleges feszültség kétszeres- és a névleges áram hússzoros értékéig. A modellben alkalmazott transzformátorok dropja tudja ezt fizikailag is korlátozni. A hálózati elemek áramainak, feszültségeinek mérése fiktív mérőváltókon keresztül történik. A hálózati elemek mindegyike tartalmaz beépített fiktív mérőváltókat. Ezek lehetnek 1/1 áttételű mérőváltók, vagy ahol az áramkör lehetővé teszi, ott közvetlen műszer csatlakozásra is van lehetőség (100V, 1A). A mért mennyiségek átszámítása a „valóságos” értékekre a fiktív mérőváltó áttétel segítségével történik. Például az áramot a 120 kV-os modellen közvetlenül 0,8A-nek mérve, 100/1 A-es fiktív áramváltóval 80A-re adódik, ez egy 16MVA transzformátor névleges árama. Ugyanez a terhelő áram a transzformátor modell 20 kV-os oldalán 0,8 A, ami „valóságos” értékre átszámítva: 120/20*80=480 A lesz. Ehhez a transzformátor 20kV-os oldalán alkalmazandó fiktív áramváltó áttétele a i=100/1*120/20=600/1A. A modellben megvalósított mögöttes hálózati impedancia alkalmas a mögöttes zárlati teljesítmény biztosítására, és a mögöttes hálózatról táplált 120 kV-os zárlatok áram- és feszültségviszonyainak modellezésére.

3 / 78

2. Hálózati modell felépítése, az áramköri modulok leírása 2.1. Mögöttes hálózatok

a.) b.) c.) 3. ábra. a.) végtelen-, b.) szabályozott-, c.) fix feszültségű mögöttes hálózat.

A mögöttes hálózat modellje a labor 400V, 3F betáplálását használja. A hálózati modell biztonságos használatához el van látva a szükséges zárlat-, és érintésvédelemmel a labor hálózat csatlakozási pontjánál. A mögöttes hálózat modelljének feszültsége változtatható 0...200V között. A feszültségszintnek és a zárlati teljesítményeknek megfelelően a méréshez szükséges mögöttes impedancia Z1, Z2, Z0 beállítható a feszültségszinteknek megfelelő, jellegzetes értékekre.

4. ábra. Egyfázisú rajz a mögöttes hálózat felépítéséről.

A gyári toroid transzformátor 240V-os és az volt a cél, hogy a mögöttes hálózat lineáris, valamint szabályozható legyen 150V-ig, ne csak a névleges értékig

4 / 78

2.2 Gyűjtősín

5. ábra. Gyűjtősín elrendezés.

A gyűjtősínek egysínes diszpozíciót modelleznek. Legalább 6 leágazás csatlakoztatását biztosítják. Banánhüvelyes csatlakozással teszik lehetővé különféle hálózati alakzatok létrehozását, a hálózati elemek összekapcsolását pl. sugaras, hurkolt hálózat, párhuzamos vezetékek, transzformátorok csatlakoztatása, megszakítók, hibahely beiktatása, stb.

2.3 Távvezeték modell

6. ábra. A négy távvezeték közül az 1. számú 120kV-os távvezeték

A vezetékmodellek funkciója, hogy a hálózati modellhez illeszkedve valósítsa meg a 120kV-os szabadvezeték elektromos jellemzőit. A távvezeték modell soros és párhuzamos impedanciája, illetve a fázis és földvezetők fázisszögei átköthetők a kívánt feszültségszintnek megfelelő értékekre.

5 / 78

Z1 A

A'

Z1 B

B'

Z1 C

C'

ZF 0

0'

7. ábra. A távvezeték felépítése.

A távvezeték szakaszok különböző hosszúságra (impedanciára) állíthatók be pl. 10, 20, 40km. A földérintéses zárlatok pl. 1FN, 2ff, stb. helyes modellezéséhez a ZF föld visszavezetés impedanciája is be van építeni. Üzemi áramok okozta feszültségesés mérésére is alkalmasak.

2.4 Transzformátor modell.

8. ábra. A transzformátor modell.

A tipikus 120/20 és 120/10 kV-os (25, 16MVA) transzformátorok villamos jellemzőit modellezi. Az univerzális felhasználhatóság érdekében Y/y6/d11 kapcsolásúvá lett elkészítve. Ezzel biztosítja a tercier transzformátorként történő használatot. Az óraszámnak megfelelő fázisforgatást helyesen végzi el. A rövidzárási feszültségük a gyakorlatban előforduló értéket mutatja. Rövidzárási-, valamint zérus sorrendű impedancia mérésekor a tipikus érték mérhetők, 6 / 78

valamint átkapcsolható a modellezett transzformátor teljesítményének, kapcsolási csoportjának megfelelő értékekre. A modell alkalmas 20/0,4kV-os és 10/0,4kV-os csillagpont képző transzformátor vizsgálatára, a földzárlati áramok, feszültségek számítására, mérésére. A modell szintén alkalmas 20/0,4kV-os és 10/0,4kV-os (1,6MVA) fogyasztói transzformátor modellezésére, fogyasztó csatlakoztatására. A modellben a primer névleges feszültség 100 V, a szekunder névleges feszültség 100 V±15% szabályozható ezzel is segítve a párhuzamos üzem jelenségeinek vizsgálatát. A modell transzformátor névleges árama a lA, azonban a hálózati modell különböző pontjain fellépő zárlatok elviselésére, mérésére tartósan is alkalmasnak kell lennie.

2.5 Feszültségváltó modell

9. ábra. A feszültségváltó kialakítása.

A feszültségváltó modell képes a modell "hálózati" feszültségének (100/1,73V) fogadására, és a szekunder oldalán biztosítja a vonali (100V), a fázisfeszültség (100/1,73V), és az U0 feszültség 100/3V-os értékeit, egymástól függetlenül. Minden feszültségváltó modell 3db egyfázisú feszültségváltóból áll. A primer és szekunder oldali tekercsek csatlakoztatása a hálózatra és a műszerekre mérőzsinórral történhet, hogy a feszültségváltó megfelelő bekötése bemutatható-, illetve méréssel ellenőrizhető, legyen pl. U0 mérése nyitott deltakapcsolással. A feszültségváltó primer tekercs névleges feszültsége változtatható a gyakorlatban előforduló áttételeknek megfelelően, pl. 20/0,1kV, 22/0,1kV, stb.

7 / 78

2.6 Áramváltó modell

10. ábra. Az áramváltó kialakítása.

Minden áramváltó modell 3db egyfázisú áramváltóból áll. Az áramváltó a hálózati modell primer üzemi és zárlat, fázis- és csillagponti áramait a szekunder oldal kötésének megfelelően adja vissza lA névleges értékkel. Az áramváltó modell primer tekercse átköthető, ezáltal a szokásos névleges áramértékeknek megfelelő – fiktív – áramváltó áttétel állítható be pl. 100/1, 150/1...750/1, stb. A primer és szekunder oldali tekercsek csatlakoztatása a hálózatra és a műszerekre mérőzsinórral történik, s így az áramváltó megfelelő bekötése bemutatható-, illetve méréssel ellenőrizhető.

11. ábra. Az áramváltó működése.

A fenti ábra az áramváltó működését hivatott bemutatni a 120/20 kV-os hálózaton alkalmazott áramváltó áttételek mellett, s láthatjuk, hogy milyen áramok folynak a körben, ha névleges árammal terheljük az áramváltókat.

8 / 78

3. Modulok mért villamos jellemzői 3.1 A mögöttes hálózatok 3.1.1 A szabályozható mögöttes hálózat belső impedanciájának a meghatározása A mögöttes hálózatok belső impedanciájának meghatározásához hozzátartozik, hogy ha a hálózat valamely fázisának belső impedancia értékét szeretnénk meghatározni, ahhoz tudni kell a rajta eső feszültséget és a körben folyó áramot. Így először üres járásban kell megmérni a generátor feszültségét, majd egy terhelés segítségével, ami jelen esetben az egyik 120 kV-os távvezeték volt és egy vele sorba kötött ampermérővel rövidre zárva az áramkört megmérni a terhelésen eső feszültséget és az áramkörben folyó áramot. Ez után, hogy a mért értékekből a megfelelő eredményt lehessen meghatározni, ismernünk, kell a feszültségek és az áram fázishelyzetét, ezt a végtelen impedanciájú mögöttes hálózatot felhasználva is meg lehet állapítani. A mögöttes hálózat csillagpontját összekötve a végtelen impedanciájú hálózat csillagpontjával, az egyik fázisfeszültsége szolgáltatta a referenciaértéket és ehhez képest lett megmérve a másik két feszültség fázishelyzete, továbbá az áram fázisszöge. Miután minden érték Zb adott volt komplex alakban már kiszámolható a belső impedancián eső feszültség,

mégpedig úgy, hogy az üres járásban mért feszültségből kivonva a terhelésen mért potenciálkülönbséget megkaphatjuk a belső impedancián eső feszültséget. Végezetül ezt az értéket elosztva az áram komplex értékével megkapjuk a belső impedancia értékét, majd a belső impedancia és az áram közti fázisszög segítségével könnyedén kiszámolható a belső ellenállás valamint a mögöttes hálózatba beépített fojtótekercsek értékei. Iz

Zm

Zm

Uz Ug

U

Ug

Ut

a.) b.) 12. ábra. a.) üresjárás, b.) impedancián keresztül történő rövidzár.

9 / 78

Uz

Zt

Végtelen impedanciájú mögöttes hálózat

φ

A V1 Uref

Ref

V2

I1

C

B

I2

Za

Zm

A

A U

Zm

Zb

C

V

0

ZF

B

B Zc

C Zm

Szabályozható mögöttes hálózat

13. ábra. Üres járási mérés összeállítása. Végtelen impedanciájú mögöttes hálózat

φ

A V1 Uref

Ref

I1

V2 I2

Iz

C

B

Za

Zm

A

A

A Ug

Uz

Zm

Ut

Zt

V

0

ZF

Zm

C

Zb

B

Zc

C

B

Szabályozható mögöttes hálózat

14. ábra. Rövidzárási mérés összeállítása.

Az ampermérő és fázisszögmérő közötti szaggatott vonal azt hivatott bemutatni, hogy először a referencia és a fázisfeszültség közötti szögeltérést kell mérni, majd ezután a V2 kapocsról leválasztani a feszültségjelet és csak ezután csatlakoztatjuk az áramjelet a szögmérőhöz.

10 / 78

Uag Za Ubg

Ucg

Uab

Zb

A

Zt

B

Uca Ubc

Zc

Zf

C

0

15. ábra. Az "a" és "b" fázis impedanciájának meghatározása.

U ab  3,1728  159o V Ia  2, 07133o A U ab0  16,588  148o V U ab0  U ab 16,588V  148o  3,1728V  159o Za  Z b    6,5181,57 o  o 2, 07A133 Ia Uag Za Ubg

Ucg

Uab

Zb

A

B

Zt

Uca Ubc

Zc

Zf

C

0

16. ábra. Az "b" és "c" fázis impedanciájának meghatározása.

U bc  3,13  79o V I b  2, 0510o A U bc0  16, 449  90o V U bc0  U bc 16, 449  90o  3,13  79o Z b  Zc    6,5382,55o  o 2, 0510 Ib Uag Za Ubg

Ucg

Uab

Zb

A

B

Zt

Uca Ubc

Zc

Zf

C

0

17. ábra. Az "b" és "c" fázis impedanciájának meghatározása.

11 / 78

U ca  3, 09  39o V Ic  2, 01  108o A U ca 0  15, 78  29o V

Zc  Za 

U ca 0  U ca 15, 78  29o  3, 09  39o   6,34281, 41o  o 2, 01  108 Ic Uag Za

A

Zt

Zf

0

18. ábra. Az "a" és "0" fázisvezető impedanciájának meghatározása.

U a  3, 02  11o V Ia  1,98  76o A U a 0  9, 238  1o V

Z F  Za 

U a 0  U a 9, 238  1o  3, 02  11o   3,174679, 78o  o 1,98  76 Ia

12 / 78

Az egyes fázisokra vonatkozó impedanciák megadását a mérések során kapott impedanciákból felírható egyenletek alapján behelyettesítésekkel végeztem:

Zb  Zc  6,5382,55o  Zb  6,5382,55o  Zc Zc  Za  6,34281, 41o  Za  6,34281, 41o  Zc

Za  Zb  6,5181,57o  6,34281, 41o  Zc  6,5382,55o  Zc  6,5181,57 o  Zc  3,1882, 41o  Zb  3,1882, 41o  6,5382,55o  Zb  3,3582, 68o  3,1882, 41o  Za  6,34281, 41o  Za  3,16380, 404o  ZF  Za  3,174679, 78o  ZF  3,16380, 404o  3,174679, 78o  ZF  0, 0368,9o 

Re Uref

Uca0

dU Uca φ=-39o

φ=-29 Im

φ=-109o Ia

19. ábra. A szabályozott hálózat mért jellemzőinek vektorábrája.

13 / 78

3.1.2 A fix feszültségű mögöttes hálózat belső impedanciájának a meghatározása A fix feszültségű mögöttes hálózat belső impedanciáink meghatározása ugyanazzal a módszerrel történt, amit már fentebb kifejtettem, azzal a változtatással, hogy ezen hálózat a „b” fázisa szakadt, így ennek a belső impedanciájára csak következtetni lehetett. A részletes számítások a mellékletekben megtalálhatók.

Za  1,3384,19o  Zb  1, 27678,08o  Zc  1, 23971,52o  ZF  0,028115,69o 

Re Uref Uca0

dU Uca

φ=-73o

φ=-3o Im

20. ábra. A fix feszültségű hálózat mért jellemzőinek a vektorábrája.

A mérések során kapott ZF értékek, azaz a 0 fázisvezető impedanciáiból kiderült, hogy nem került beépítésre tekercs a hálózatok csillagpontjába.

14 / 78

3.2 A távvezetékek 3.2.1 Az 1. számú 120kV-os távvezeték 1. táblázat. Az 1. számú 120kV-os távvezeték paraméterei.

0 fázis

C fázis

B fázis

A fázis

Kapcsoló

1

2

3

4

5

6

Uaf (V) Iaf (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω) Ubf (V) Ibf (A)

0,3905 5,362 21 0,0728 0,0680 0,0261 0,3834 5,173

0,6548 4,9286 36 0,1329 0,1075 0,0781 0,6412 4,398

0,9535 4,3701 46 0,2182 0,1516 0,1570 0,9483 4,3763

1,0175 2,4971 54 0,4075 0,2395 0,3297 0,9945 2,504

0,9548 1,1966 60 0,7979 0,3990 0,6910 0,9339 1,2063

1,566 1,0023 64 1,5624 0,6849 1,4043 1,5389 1,0128

φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω) Ucf (V) Icf (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω) U0f (V) I0f (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω)

20 0,0741 0,0696 0,0253 0,4318 4,9966 18 0,0864 0,0822 0,0267 0,5051 5,395 8 0,0936 0,0927 0,0130

35 0,1458 0,1194 0,0836 0,6765 4,9366 33 0,1370 0,1149 0,0746 0,3652 5,219 22 0,0700 0,0649 0,0262

44 0,2167 0,1559 0,1505 0,9575 4,3831 43 0,2185 0,1598 0,1490 0,4781 4,5063 33 0,1061 0,0890 0,0578

54 0,3972 0,2334 0,3213 1,0028 2,5058 52 0,4002 0,2464 0,3154 0,4831 2,6672 43 0,1811 0,1325 0,1235

60 0,7742 0,3871 0,6705 0,9317 1,2062 59 0,7724 0,3978 0,6621 0,4506 1,352 53 0,3333 0,2006 0,2662

64 1,5195 0,6661 1,3657 1,5344 1,017 63 1,5088 0,6850 1,3443 0,8338 1,2301 61 0,6778 0,3286 0,5928

A távvezetékek által képviselt impedanciák értéke egy kapcsoló segítségével állítható 16 értékek között. A kapcsolóállásokról azt kell tudni, hogy minél nagyobb értékre állítjuk be a kapcsolót, annál több impedanciát kapcsol a hálózatra. Az 1. számú távvezetékhez készült egy linearitási vizsgálat, amely 1, 5, 10, 15, 20A áramok mellett mutatja be, hogyan változik az impedanciák értéke. A táblázatból és a diagramokból látható, hogy sajnos a terhelés növekedésével az impedanciák értéke folyamatosan csökken, ami a vasmagos tekercsek telítődésével magyarázható. Ez befolyásolhatja a mérési eredményeket.

15 / 78

Az 1. számú távvezeték linearitási vizsgálata 2. táblázat. Az 1. számú vezetéknél mért értékek. Ideális esetben Gyakorlatban Eltérés Z értéke [Ω] Z értéke [Ω] % 1 1,5585 1,5585 0 5 1,5585 1,4450 -7,2816 10 1,5585 1,4154 -9,1855 15 1,5585 1,3950 -10,4912 20 1,5585 1,3777 -11,6013 1 1,4930 1,4930 0 5 1,4930 1,4485 -2,9798 10 1,4930 1,4332 -4,0034 15 1,4930 1,4211 -4,8158 20 1,4930 1,4084 -5,6688 1 1,4987 1,4987 0 5 1,4987 1,4437 -3,6750 10 1,4987 1,4332 -4,3731 15 1,4987 1,4217 -5,1438 20 1,4987 1,4093 -5,9704 1 0,6725 0,6725 0 5 0,6725 0,6547 -2,6416 10 0,6725 0,6535 -2,8230 15 0,6725 0,6473 -3,7470 20 0,6725 0,6422 -4,5131

Áramerősség

0 fázis

C fázis

B fázis

A fázis

[A]

21. ábra. Az egyes fázisok impedanciáinak változása a terhelőáram növekedésével.

16 / 78

3.2.2 A 2. számú 120kV-os távvezeték

0 fázis

C fázis

B fázis

A fázis

3. táblázat. A 2. számú 120kV-os távvezeték paraméterei.

Kapcsoló Uaf (V) Iaf (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω) Ubf (V) Ibf (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω) Ucf (V) Icf (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω) U0f (V) I0f (A) φ (o) Z (Ω) R (Ω) jX (Ω)

1 0,3472 4,836 19 0,0718 0,0679 0,0234 0,4297 4,639 17 0,0926 0,0886 0,0271 0,3536 4,6386 19 0,0762 0,0721 0,0248 0,2427 4,6644 11 0,0520 0,0511 0,0099

2 0,6246 4,8161 34 0,1297 0,1075 0,0725 0,6324 4,8096 34 0,1315 0,1090 0,0735 0,6373 4,8076 33 0,1326 0,1112 0,0722 0,3824 4,8914 21 0,0782 0,0730 0,0280

3 1,0256 4,8073 45 0,2133 0,1509 0,1509 1,0454 4,8136 44 0,2172 0,1562 0,1509 1,0328 4,8054 44 0,2149 0,1546 0,1493 0,5321 4,932 32 0,1079 0,0915 0,0572

17 / 78

4 1,08 2,719 54 0,3972 0,2335 0,3213 1,0884 2,7125 54 0,4013 0,2359 0,3246 1,0768 2,712 54 0,3971 0,2334 0,3212 0,5202 2,8831 43 0,1804 0,1320 0,1231

5 0,9174 1,1771 61 0,7794 0,3778 0,6817 0,9178 1,1916 60 0,7702 0,3851 0,6670 0,9193 1,119 60 0,8215 0,4108 0,7115 0,448 1,3407 52 0,3342 0,2057 0,2633

6 1,5144 0,991 65 1,5282 0,6458 1,3850 1,5186 0,998 65 1,5216 0,6431 1,3791 1,5142 1,002 65 1,5112 0,6387 1,3696 0,8344 1,22 61 0,6839 0,3316 0,5982

3.2.3 A 3. számú 120kV-os távvezeték. 4. táblázat. A 3. számú 120kV-os távvezeték paraméterei.

0 fázis

C fázis

B fázis

A fázis


1 0,3404 4,716 19 0,0722 0,0682 0,0235 0,3413 4,7103 19 0,0725 0,0685 0,0236 0,3479 4,7129 19 0,0738 0,0698 0,0240 0,2413 4,7359 11 0,0510 0,0500 0,0097

2 0,5887 4,641 33 0,1268 0,1064 0,0691 0,5884 4,6323 34 0,1270 0,1053 0,0710 0,5938 4,6318 33 0,1282 0,1075 0,0698 0,3415 4,708 22 0,0725 0,0673 0,0272

3 0,9464 4,5055 43 0,2101 0,1536 0,1433 0,9494 4,5084 43 0,2106 0,1540 0,1436 0,9574 4,5187 44 0,2119 0,1524 0,1472 0,5006 4,6567 32 0,1075 0,0912 0,0570

18 / 78

4 1,0856 2,7906 53 0,3890 0,2341 0,3107 1,095 2,7852 53 0,3931 0,2366 0,3140 1,0971 2,7865 54 0,3937 0,2314 0,3185 0,5374 2,9472 43 0,1823 0,1334 0,1244

5 0,9245 1,2257 66 0,7543 0,3068 0,6891 0,9456 1,223 60 0,7732 0,3866 0,6696 0,9362 1,2231 60 0,7654 0,3827 0,6629 0,4625 1,3694 54 0,3377 0,1985 0,2732

6 1,5322 1,0373 64 1,4771 0,6475 1,3276 1,5571 1,03 64 1,5117 0,6627 1,3587 1,5476 1,0305 65 1,5018 0,6347 1,3611 0,8611 1,2447 62 0,6918 0,3248 0,6108

3.2.4 A 4. számú 120kV-os távvezeték 5. táblázat. A 4. számú 120kV-os távvezeték paraméterei.

0 fázis

C fázis

B fázis

A fázis


1 0,3277 4,659 19 0,0703 0,0665 0,0229 0,339 4,6593 19 0,0728 0,0688 0,0237 0,3525 4,6502 19 0,0758 0,0717 0,0247 0,2406 4,6839 11 0,0514 0,0504 0,0098

2 0,5636 4,5722 34 0,1233 0,1022 0,0689 0,5895 4,5565 34 0,1294 0,1073 0,0723 0,5867 4,5773 33 0,1282 0,1075 0,0698 0,3395 4,653 22 0,0730 0,0677 0,0273

3 0,9122 4,618 44 0,1975 0,1421 0,1372 0,945 4,4544 45 0,2121 0,1500 0,1500 0,9452 4,4467 44 0,2126 0,1529 0,1477 0,4904 4,5812 32 0,1070 0,0908 0,0567

19 / 78

4 1,021 2,6662 54 0,3829 0,2251 0,3098 1,0567 2,6522 54 0,3984 0,2342 0,3223 1,0456 2,6661 54 0,3922 0,2305 0,3173 0,5135 2,8302 43 0,1814 0,1327 0,1237

5 0,9067 1,214 60 0,7469 0,3734 0,6468 0,9341 1,2043 61 0,7756 0,3760 0,6784 0,9222 1,2057 60 0,7649 0,3824 0,6624 0,4651 1,3496 53 0,3446 0,2074 0,2752

6 1,5073 1,0263 64 1,4687 0,6438 1,3200 1,5461 1,0122 65 1,5275 0,6455 1,3844 1,5272 1,0161 65 1,5030 0,6352 1,3622 0,8346 1,2339 62 0,6764 0,3175 0,5972

3.3 Az áramváltó 6. táblázat. Az áramváltó áttételek.

Primer

Menetek

Szekunder 0-60 0-120

0-12 0-15 0-16 0-20 0-24 0-30 0-36 0-40 0-45 0-48 0-60 0-72 0-80 0-90 0-96 0-120 0-144 0-180 0-360

5 4 3,75 3 2,5 2 1,67 1,50 1,33 1,25 1,00 0,83 0,75 0,67 0,63 0,50 0,42 0,33 0,17

10 8 7,5 6 5 4 3,33 3,00 2,67 2,50 2,00 1,67 1,50 1,33 1,25 1,00 0,83 0,67 0,33

Az áramváltó úgy készült, hogy az egyes menetszámoknak megfelelő helyeken a tekercselés meg van csapolva és ide tudunk csatlakozni. Az áramváltó estén értelemszerűen a primer oldal kapcsolódik az összeállított kapcsolással, a szekunder oldalán pedig mérhetjük a kívánt áttételű áramértéket. A használatához tudnunk kell, hogy a mérőpad névleges árama 1A és a 120kV-os hálózatra nézve az áramváltó névleges áttétele: aiM=100/1. Például, ha ai120kV=250/1A áttételű áramváltót szeretnénk akkor: a i 120kV 250 /1   2,5 aiM 100 /1

Vagyis a táblázatból kinézve a primer oldali 0-24 és a szekunder oldali 0-60 kapcsokat kell igénybe vennünk.

20 / 78

Uc

0

3.4 A feszültségváltó

V2

U

V1

V

100% 10% 10% 22. ábra. A feszültségváltó felépítése.

A feszültségváltó szekunder oldalán U-V2 kapcsai között a levehető feszültség a primer feszültség 100%-a, majd tovább haladva a V1 és a V kapcsokon, 10%-al nő a feszültség értéke.

A fázis

7. táblázat. Az „a” fázis paraméterei.

Kapcsok U-V U-V1 U-V2

UP[V] 121,08 110,98 100,76

US[V] 100,96 100,66 100,32

UT[V] 58,2893 58,1161 57,9198

au 1,20 1,10 1,00

Az áttétel értékek megfelelnek az elvártaknak.

B fázis

8. táblázat. A „b” fázis paraméterei.

Kapcsok U-V U-V1 U-V2

UP[V] 121,34 110,84 100,6

US[V] 100,83 102,83 100,25

UT[V] 58,2142 59,3689 57,8794

au 1,20 1,08 1,00

Az áttétel értékek az U-V1 kapcsok esetén minimális értékben térnek csak el az elvártaktól.

C fázis

9. táblázat. A „c” fázis paraméterei.

Kapcsok UP[V] US[V] U-V 120,59 100,423 U-V1 110,342 101,39 U-V2 100,122 100,9

UT[V] 57,9792 58,5375 58,2546

au 1,20 1,09 0,99

Az áttétel értékek az U-V1 és U-V2 kapcsok esetén minimális értékben térnek csak el az elvártaktól. Három különböző áttételű feszültségváltót tudunk összeállítani.

21 / 78

120/100 kV U

V2

V1

V

u

v

e

n

Ua

Ub

Uc

U/ 3

U/3

U/ 3

0

23. ábra. 120/100kV áttételű feszültségváltó kapcsolása. 110/100 kV U

V2

V1

V

u

v

e

n

Ua

Ub

Uc

U/ 3

U/3

U/ 3

0

24. ábra. 110/100kV áttételű feszültségváltó kapcsolása.

100/100 kV U

V2

V1

V

u

v

e

n

Ua

Ub

Uc

U/ 3

U/ 3

U/3

0

25. ábra. 110/100kV áttételű feszültségváltó kapcsolása.

A feszültségváltóról azt kell tudni, hogy a primer és szekunder oldalon vonali, míg a tercier tekercsen fázisfeszültséget mérhetünk.

22 / 78

Megvizsgáltam, hogy az egyes tekercsvégek esetleg nincsenek e felcserélve. Ehhez egy külön mérést kellett összeállítani.

U

V

Ua

u

v

e

n

Ub V

Uo

Uc

26. ábra. Esetleges tekercsvég cserék megállapítása.

A tercier tekercselés deltába lett kötve, ezáltal a két szabad kapcsa között mérhető volt az U0 feszültség. Az e-n és U-V kapcsok között fellépő feszültségek iránya megegyezett, így kijelenthető, hogy a tekercsvégek megfelelően vannak kötve. Re

UUV

Ua

Uen Im

27. ábra. A mért feszültségek fázishelyzetei.

A vektorábrából is jól látszik, hogy az egyes feszültségek iránya megegyezik.

23 / 78

3.5 A transzformátor 3.5.1 Üresjárási mérés Először a transzformátor üresjárási mérését végeztem el az A’-B’-C’ kapcsok csillagba kötésével. A

A'

B

C

B'

C'

28. ábra. A transzformátor. 10. táblázat. A primer tekercs üresjárási mérése.

Kapcsok A-A' B-B' C-C'

U [V] 57,19 58,69 58,12

I [A] Z [Ω] 0,0434 1317,74 0,0642 914,17 0,1007 577,16

Az üresjárási impedanciákból látszik, hogy a primer tekercs egyes fázisai nem a legszimmetrikusabbak. 11. táblázat. A szekunder tekercs üresjárási mérése


U [V] 56,6 56,58 56,75

I [A] 0,102 0,101 0,103

Z [Ω] 554,90 560,20 550,97

A szekunder tekercs esetében már sokkal jobb a helyzet primerrel összehasonlítva. 12. táblázat. A tercier tekercs üresjárási mérése


U [V] 58,59 58,6 58,9

I [A] 0,083 0,137 0,1619

Z [Ω] 705,90 427,74 363,80

Ennél a tekercselésnél is már megfigyelhető, hogy a szimmetrikustól viszonylag nagyobb mértékben térnek el az egyes fázisok üresjárási impedanciának értékei.

24 / 78

A transzformátor feszültség áttétele egy 6 fokozatú kapcsolóval állítható. Ezen fokozatok áttételének meghatározására végigmértem az egyes kapcsolóállásoknál az egyes fázisok feszültségét. 13. táblázat. Az egyes fokozatállásoknál mérhető feszültségek.

Áttételkapcsoló állása T tekercs feszültsége [V] S tekercs feszültsége [V] P tekercs feszültsége [V]

1 109,5 63,33 56,71

2 105,15 60,75 57,48

3 97,48 56,66 57,52

4 96,88 56,18 57,6

5 93,78 54,11 57,36

6 90,44 52,34 56,93

Ezután már a primer és szekunder, valamint a primer és tercier tekercs közötti áttételek már könnyen meghatározhatók. 14. táblázat. Az egyes fokozatok által képviselt áttétel értékek.

Kapcsoló P-T P-S

1 1,93 1,12

2 1,83 1,06

3 1,69 0,99

4 1,68 0,98

5 1,63 0,94

6 1,59 0,92

3.5.2 Rövidzárási mérés A transzformátor 3 fokozatú drop kapcsolóval rendelkezik és

az egyes

kapcsolóállásoknak megfelelő teljesítmények 16, 25 és 40 MVA. Következő lépésben a transzformátor rövidzárási mérést végeztem el először is a szekunder és tekercsek között 3 fázisú gerjesztéssel. S

Iz

T

A

A'

A

A'

B

B'

B

B'

C

C'

C

C'

Uf

29. ábra. Rövidzárási mérés összeállítása a szekunder és tercier tekercsek között.

25 / 78

15. táblázat. A szekunder és tercier tekercsek közötti drop meghatározása.

A fázis B fázis C fázis

U [V] I [A] φ (o) Z [Ω] ϵ[%] 0,51 2,07 -18 0,246 0,4262 0,74 2,73 -14 0,271 0,4689 0,85 2,82 -19 0,301 0,5215

A két tekercs közötti drop meghatározása a X tr 



Un 2 képlet segítségével történt, 100 Sn 

azaz a képlet átrendezésével megkaphatjuk a drop értékét. X tr 



Un 2 3  Uf 2  ( 3  Uf )2   Uf          Xn 100 Sn 100 Sn 100 3  Uf  If 100 If 100 

átrendezve az  értéke:  

és innen

X tr U 100 / 3 100 , ahol Xn értéke X n  f   57, 73 . Xn If 1

Az összeállítás megegyezik a primer és szekunder, valamint a primer és tercier tekercsek között elvégzett mérésekre is, természetesen a tekercselnevezések megváltoztatásával. 16. táblázat. A primer és a szekunder tekercsek közötti drop meghatározása.

C fázis

B fázis

A fázis

Drop kapcsoló UA [V] IA [A] φ (o) Z [Ω] ϵ[%] UB [V] IB [A] φ (o) Z [Ω] ϵ[%] UC [V] IC [A] φ (o) Z [Ω] ϵ[%]

1 6,79 2,002

2 8,3 1,54

3 9,09 1,28

-83 3,39 5,87 7,88 2,18 -80 3,61 6,25 7,98 2,279 -82 3,50 6,06

-76 5,39 9,32 9,44 1,7 -89 5,55 9,61

-86 7,10 12,29 10,41 1,41 -84 7,38 12,77 10,61 1,51 -85 7,03 12,16

**

**- „c” fázisnál a drop kapcsoló 2-es fokozata szakadt és így a 0 fázisvezetőn folyt az áram. 26 / 78

17. táblázat. A drop értékek összegzése és ezeknek megfelelő teljesítmények.

Kapcsoló ϵ[%] Sn[MVA] Z0 [Ω] Z0/Z1 1 6,060 40 6,52 1,86 2 9,465 25 438,017 46,28 3 12,405 16 8,78 1,23 Végül a primer és tercier tekercsek közötti mérés eredményei. 18. táblázat. A primer és a tercier tekercsek közötti drop meghatározása.

C fázis

B fázis

A fázis

Drop kapcsoló UA [V] IA [A] φ (o) Z [Ω] ϵ[%] UB [V] IB [A] φ (o) Z1 [Ω] ϵ[%] UC [V] IC [A] φ (o) Z [Ω] ϵ[%]

1 6,98 2,01 -84 3,47 6,01 8,05 2,2 -81 3,66 6,33 8,138 2,305 -83 3,53 6,11

2 8,56 1,57 -77 5,45 9,43 9,59 1,72 -90 5,58 9,65

**

3 9,28 1,295 -86 7,17 12,40 10,46 1,42 -85 7,37 12,74 10,72 1,52 -85 7,05 12,20

Itt ugyanazon jelenség áll fenn a drop kapcsoló 2-es fokozatánál a „c” fázisban. 19. táblázat. A drop értékek összegzése és ezeknek megfelelő teljesítmények.

Kapcsoló ϵ[%] Sn[MVA] Z0 [Ω] Z0/Z1 1 6,149 40 6,52 1,83 2 9,539 25 438,017 45,92 3 12,447 16 8,78 1,22 A legkisebb drop értékekhez tartoznak a legkisebb impedancia értékek, így ekkor folyik a legnagyobb áram a modellen. Azaz, ekkor a legnagyobb a teljesítménye. Ezek alapján az 1-es kapcsolóálláshoz a 40MVA, a 2-es fokozathoz a 25MVA, míg a 3-hoz a 16 MVA teljesítmény tartozik.

27 / 78

3.5.3.Zérus sorrendű impedancia mérése Első körben egyfázisú táplálással gerjesztve a primer tekercs rövidre zárva, a tercier tekercsek pedig zárt deltakapcsolásba voltak kapcsolva. 20. táblázat. Zárt deltakapcsolásban a zérus sorrendű impedancia meghatározása.

Kapcsoló U [V] I [A]

1 4,39 2,02

2* 10,454 0,0716

3 5,212 1,78

-84

-52

-85

6,52 438,0168 *- szakadt áramkör

8,78

φ (o) Z0[Ω]

T

P A

A'

A

A'

B

B'

B

B'

C

C'

C

If

Uf 0 30. ábra. Zérus sorrendű impedancia mérés zárt deltakapcsolással.

Ezután pedig a mérés meg lett ismételve nyitott deltakapcsolás mellett is. 21. táblázat. Zárt deltakapcsolásban a zérus sorrendű impedancia meghatározása.

Kapcsoló U [V] I [A] φ (o) Z0 [Ω]

1 4,74 1,908

2* 10,459 0,073

3 5,47 1,682

-85

-52

-86

7,45 429,8219

9,76

*- szakadt áramkör A táblázatokból is kitűnik, hogy nem számottevő a különbség a két kapcsolás során elvégzett mérés eredményeképpen kapott impedancia értékek között. Mivel a Z0, zérus sorrendű impedancia értéke a vártnál (Z1*3) kisebb értékre jött ki, így meg kellett vizsgálni, hogy mitől is lehet ez a számottevő eltérés. Egy újabb mérés során a hálózat feszültség és áramalakját vizsgáltuk oszcilloszkóp segítségével. 28 / 78

T

P A

A'

A

A'

B

B'

B

B'

C

C'

C

C’

If 1,5Ω

Uf

I

U

0

31. ábra. Zérus sorrendű impedancia mérés zárt deltakapcsolással.

A 1,5Ω-os ellenállásra azért volt szükség, mivel az oszcilloszkóp csupán feszültség jelet képes mérni.

a.)

b.) 32. ábra. Az a.) áram és a b.) feszültség alakja.

Az áram képéből megállapítható, hogy a 3. felharmonikus igencsak nagy értékű, ezen az sem segített, amikor a csatolókondenzátor ki lett iktatva az oszcilloszkópból. A feszültség- és áramképének a szinusztól való eltérést az is okozhatja, hogy az egyetem betápláló hálózatának transzformátora a régi 220V-os feszültségszintre lett méretezve, és amikor áttértek a 230V-os feszültségszintre transzformátor nem lett kicserélve, így az folyton telítődik. Továbbá a modellbe épített tekercsek vasmagjának mágnesezési görbéje nem a legszimmetrikusabb. A modellen elvégzett mérések során egyidejűleg két ampermérőt is használtam (az egyik egy lakatfogós, a másik egy direktben mérő multiméter), és feltűnt, hogy sok esetben igencsak eltérő értéket mutatnak, így sort kerítettem a műszerek összehasonlítására, ami a mellékletben részletesen meg is található. Végeredményben azt sikerült megállapítani, hogy a műszerek egy bizonyos áramérték alatt már eléggé bizonytalanná, pontatlanná kezdtek válni. Így csak egy adott áramérték felett lehet megbízhatóan

mérni

velük,

különben

igencsak

eredményeket. 29 / 78

meghamisíthatják

a

mérési

4. Valóságos hálózat és a modell jellemzőinek átszámítása Az átszámítás alapja a névleges áttételek meghatározása. A 120kV-os hálózat esetén a névleges áram értéke 100A. A modell névleges feszültsége 100V, míg névleges árama 1A. Ezek alapján:

au 

U n 120   1200 U n M 0.1

ai 

I n 100   100 In M 1

az 

a u 1200   12 ai 100

4.1 Távvezetékek impedanciáinak átszámítása 22. táblázat. Az 1. számú távvezetékmodell paraméterei.

Kapcsoló 1 3 4 5 6 M Z1 [Ω] 0,078 0,218 0,402 0,782 1,530 φZ1(o) 19,67 44,33 53,33 59,33 63,67 M ZF [Ω] 0,0936 0,1061 0,1811 0,3333 0,6778 φZF(o) 8 33 43 53 61 M Z0 [Ω] 0,359 0,536 0,945 1,781 3,564 φZ0(o) 10,52 37,60 47,39 55,78 62,15 A Z0 értékét a távvezetékek zérus sorrendű helyettesítő képletéből kaphatjuk meg: Z0=3*ZF+Z1. Ezután az impedancia áttétel segítségével könnyedén átszámolhatók a távvezetékek 120kV-os hálózatra értendő névleges értékei. 23. táblázat. Az 1. számú távvezeték valóságos paraméterei.

Kapcsoló 1 3 4 5 6 Z1 [Ω] 0,93 2,61 4,82 9,38 18,36 l(km) 1,73 4,85 8,94 17,39 34,05 φZ1(o) 19,67 44,33 53,33 59,67 63,67 ZF [Ω] 1,12 1,27 2,17 4,00 8,13 l(km) 0,61 0,69 1,17 2,16 4,39 φZF(o) 8 33 43 53 61 Z0 [Ω] 4,304 6,433 11,340 21,376 42,765 l(km) 3,46 5,18 9,13 17,20 34,42 o φZ0( ) 10,523 37,601 47,389 55,924 62,145

30 / 78

A távvezetékek hosszának megadása a gyártó által szolgáltatott fajlagos adatok segítségével történt. Az előbb említett számítási módszer segítségével a többi szabadvezeték paramétereinek átszámítása már értelemszerűen megtehető. 24. táblázat. A 2. számú távvezetékmodell paraméterei.

Kapcsoló Z1M [Ω] φZ1(o) ZFM [Ω] φZF(o) Z0M [Ω] φZ0(o)

1 0,0802 18,33 0,0520 11 0,236 13,49

2 0,1313 33,67 0,0782 21 0,366 25,54

3 0,2151 44,33 0,1079 32 0,539 36,92

4 0,3985 54,00 0,1804 43 0,940 47,66

5 0,7904 60,33 0,3342 52 1,793 55,67

6 1,5203 65,00 0,6839 61 3,572 62,70

Ezekből pedig a „valóságos” hálózatra értendő adatok: 25. táblázat. A 2. számú távvezeték valóságos paraméterei.

Kapcsoló 1 2 3 4 5 6 Z1 [Ω] 0,962 1,575 2,582 4,782 9,484 18,244 l(km) 1,78 2,92 4,79 8,87 17,59 33,83 o φZ1( ) 18,33 33,67 44,33 54,00 60,33 65,00 ZF [Ω] 0,62 0,94 1,29 2,17 4,01 8,21 l(km) 0,34 0,51 0,70 1,17 2,16 4,43 φZF(o) 11 21 32 43 52 61 Z0 [Ω] 2,836 4,390 6,466 11,278 21,514 42,866 l(km) 2,28 3,53 5,20 9,08 17,31 34,50 φZ0(o) 13,488 25,538 36,920 47,662 55,673 62,702 A 3. számú távvezeték esetén: 26. táblázat. A 3. számú távvezetékmodell paraméterei.


1 0,0728 19,00 0,0510 11 0,226 13,58

2 0,1273 33,33 0,0725 22 0,345 26,18

3 0,2109 43,33 0,1075 32 0,533 36,48

31 / 78

4 0,3919 53,33 0,1823 43 0,939 47,31

5 0,7643 62,00 0,3377 54 1,778 57,44

6 1,4969 64,33 0,6918 62 3,572 62,98

Az átszámítás után: 27. táblázat. A 3. számú távvezeték valóságos paraméterei.

Kapcsoló 1 2 3 4 5 6 Z1 [Ω] 0,874 1,528 2,530 4,703 9,172 17,962 l(km) 1,62 2,83 4,69 8,72 17,01 33,31 φZ1(o) 19,00 33,33 43,33 53,33 62,00 64,33 ZF [Ω] 0,611 0,870 1,290 2,188 4,053 8,302 l(km) 0,33 0,47 0,70 1,18 2,19 4,48 o φZF( ) 11 22 32 43 54 62 Z0 [Ω] 2,708 4,139 6,400 11,268 21,330 42,868 l(km) 2,18 3,33 5,15 9,07 17,17 34,50 φZ0(o) 13,579 26,180 36,477 47,311 57,439 62,978 A 4. számú távvezetékre: 28. táblázat. A 4. számú távvezetékmodell paraméterei.


1 0,0730 19,00 0,0514 11 0,227 13,57

2 0,1267 33,67 0,0730 22 0,346 26,27

3 0,2074 44,33 0,1070 32 0,529 36,83

4 0,3912 54,00 0,1814 43 0,935 47,60

5 0,7625 60,33 0,3446 53 1,796 56,11

6 1,4997 64,67 0,6764 62 3,529 63,13

S ezekből a valóságos paraméterei: 29. táblázat. A 4. számú távvezeték valóságos paraméterei.

Kapcsoló 1 2 3 4 5 6 Z1 [Ω] 0,876 1,520 2,489 4,694 9,150 17,997 l(km) 1,62 2,82 4,61 8,70 16,97 33,37 o φZ1( ) 19,00 33,67 44,33 54,00 60,33 64,67 ZF [Ω] 0,62 0,88 1,28 2,18 4,14 8,12 l(km) 0,33 0,47 0,69 1,17 2,23 4,38 o φZF( ) 11 22 32 43 53 62 Z0 [Ω] 2,725 4,147 6,342 11,226 21,556 42,347 l(km) 2,19 3,34 5,10 9,03 17,35 34,08 o φZ0( ) 13,569 26,277 36,835 47,597 56,112 63,133 A táblázatban kapott vezetékhosszak alapján megállapítható, hogy az eredeti tervekben szereplő 10, 20, 40km hosszúságoktól a megvalósult értékek némileg eltérnek. Ez betudható a nem megfelelő nagyságú tekercsek elkészítésének.

32 / 78

4.2 A mögöttes hálózatok impedanciáinak átszámítása 4.2.1 A szabályozható hálózat 30. A szabályozható hálózat fázisimpedanciái modell szinten.

Abs. érték

φ(o)

A fázis

ZMa [Ω]

3,163

82,41

B fázis

ZMb [Ω]

3,35

82,68

C fázis

ZMc [Ω]

3,18

80,4046

0 fázis

ZMF [Ω]

0,036

8,9

A mögöttes hálózatok belső impedanciáinak mérésekor említettem, hogy a csillagpontba nem lett tekercs beépítve, így emiatt a Z0 értelemszerűen nem határozható meg. A fenti táblázatból a három fázist szimmetrikusnak feltételezve a szabályozható hálózat impedanciája: ZMm= 3, 23181,83o  . Ezt 120kV-ra megadva: Zm= 3, 23181,83o 12  38,77281,83o  4.2.2 A fix feszültségű hálózat 31. táblázat. A fix feszültségű hálózat fázisimpedanciái modell szinten.

Abs. érték

φ(o)

A fázis

ZMa [Ω]

1,33

84,19

B fázis

ZMb [Ω]

1,276

78,08

C fázis

ZMc [Ω]

1,239

71,52

0 fázis

ZMF [Ω]

0,028

115,69

A fentebb említett oknál fogva itt sem lehet megállapítani a zérus sorrendű impedanciát. Itt szintén szimmetrikusnak feltételezve az egyes fázisokat a hálózat mögöttes impedanciája: ZMm= 1, 2877,93o  . Átszámítva a „valóságos” hálózatra ezen értéket: Zm= 1, 2877,93o 12  15,3877,93o 

33 / 78

4.3 A transzformátor paramétereinek átszámítása A már fentiekben bemutatott impedancia áttétel segítségével tudjuk átszámítani a modell értékeket a „valóságos” hálózatra. 4.3.1 Az üresjárási impedanciák átszámítása 32. táblázat. A primer tekercs fázis impedanciáinak átszámítása.

A-A' B-B' C-C'

U [V] 57,19 58,69 58,12

I [A] ZM [Ω] 0,0434 1317,742 0,0642 914,1745 0,1007 577,1599

ZM*12

Z [Ω] 15812,9 10970,09 6925,919

33. táblázat. A primer tekercs fázis impedanciáinak átszámítása.

A-A' B-B' C-C'

U [V] 56,6 56,58 56,75

I [A] ZM [Ω] 0,102 554,902 0,101 560,198 0,103 550,9709

ZM*12

Z [Ω] 6658,824 6722,376 6611,65

34. táblázat. A tercier tekercs fázis impedanciáinak átszámítása.

A-A' B-B' C-C'

U [V] 58,59 58,6 58,9

I [A] ZM [Ω] 0,083 705,9036 0,137 427,7372 0,1619 363,8048

ZM*12

Z [Ω] 8470,843 5132,847 4365,658

Igazából ezen értékek csupán a módszer szemléltetésére alkalmasak, mivel a későbbi zárlatszámításokhoz nincs rájuk semmilyen formában szükség.

34 / 78

4.3.2 A rövidzárási és zérus sorrendű impedanciák átszámítása 35. táblázat. A primer és szekunder tekercsek fázis impedanciáinak átszámítása.

1 2 3

ϵ[%] Sn[MVA] ZM0 [Ω] 6,060 40 6,52 9,465 25 438,017 12,405 16 8,78

Z0/Z1 1,86 46,28 1,23

ZM*12

Z0 [Ω] 78,24 5256,2 105,41

36. táblázat. A primer és tercier tekercsek fázis impedanciáinak átszámítása. 1 2 3

ϵ[%] Sn[MVA] Z0 [Ω] 6,149 40 6,52 9,539 25 438,017 12,447 16 8,78

Z0/Z1 1,83 45,92 1,22

M

Z *12

Z0 [Ω] 78,24 5256,2 105,41

A zölddel jelzett értékeknél a drop kapcsoló 2-es fokozatában lévő szakadás okozza hibás értékeket. Értelemszerűen az átszámítás során az ϵ és a Z0/Z1 értékei nem változnak. A gyakorlatban megszokott aránytól való eltérésre már kitértem a zérus sorrendű impedancia mérésekor.

35 / 78

5. Tipikus mérés összeállítások kidolgozása Próbáltam először a lehető legegyszerűbb kapcsolásra elvégezni a három leggyakoribb zárlatfajtának a bemutatását (3F, 1FN, 2F), hogy minél áttekinthetőbb és érthetőbb legyen a számolás menete. Az érdekesség kedvéért az egyes zárlatfajták számításait elvégeztem abszolút, illetve vektoros értékekkel is, hogy valójában az elhanyagolások nélkül milyen eredményeket is kapnánk. A korlátozott oldalszám miatt csupán az 1FN vektoros számításait vezettem le részletesen, míg az abszolút értékes számítása, valamint a másik két zárlatfajta részletes levezetései mind abszolút, mind vektoros értékekkel megtalálhatók a mellékletek között. Továbbá a számításoknál megadott kapcsoláson keresztül az egyes zárlatfajtákat mérésekkel is leellenőriztem, hogy összehasonlíthatók legyenek a számított és mért értékek.

5.1 1FN zárlatszámítás

A

B

Zm

Zv

Un Iz 33. ábra. A vizsgált kapcsolás.

UM n  100 V

o ZM V 1.számú távvez 6  os kapcsoló állás   1,530263, 6 Ω o ZM m  szabályozható   3, 2181,83 Ω o ZM F  0, 677861 Ω

Egyfázisú helyettesítő kép: Zm1

A

Zv

B h1

1

Un

Iz

Ua1A

Zm2 Ua2A Zm0

Ua1B Zv2 Ua2B Zv0

n1 h2 n2 h0

Ua0A

Ua0B

n0

34. ábra. Az 1FN zárlatra érvényes helyettesítő vázlat.

36 / 78

A hibahelyre érvényes feltételek: Ua  0 Ib  Ic  0 U a 0  U a1  U a 2  0 Ia 0  Ia1  Ia 2 

Ia 3

Az adatok átszámítása névleges (120 kV) értékekre: au 

U n 120   1200 U n M 0.1

ai 

I n 100   100 In M 1

az 

a u 1200   12 ai 100

A kezdeti paraméterek átszámítása az áttételi értékekkel:

Un  UM n *1200  100*1200  120 kV o o Z v  ZM v *12  1,530263, 6 *12  18,3663, 6 Ω

Zm  ZmM *12  3,11981, 654o *12  38,5281,83o Ω Pozitív sorrendű impedancia:

Zv1  18,3663, 6o Ω Zm1  38,5281,83o Ω Ze1  Zv1  Zm1  18,3663, 6o  38,5281,83o  56,5275,97 o Ω Negatív sorrendű impedancia:

Zv2  18,3663, 6o Ω Zm2  38,5281,83o Ω Ze2  Zv2  Zm2  18,3663, 6o  38,5281,83o  56,5275,97o Ω Zérus sorrendű impedancia:

Zv0  Ze0  3* ZF  Zv1  3*8,133661o  18,3663,6o  42,7662, 28o Ω Az eredő impadancia:

Ze  Ze1  Ze2  Ze0  56,5275,97o  56, 275,97o  42,7662, 28o  154,3372,17o Ω

37 / 78

Az áram: Ia1 

Un 120   0, 45  72,17o kA o 3  Ze 3 154,3372,17

Ia 0  Ia1  Ia 2  0, 45  72,17o kA Ia  Ia 0  Ia1  Ia 2  0, 45  72,17 o  0, 45  72,17 o  0, 45  72,17 o  1,35  72,17 o kA

Sorrendi feszültségek a „B” gyűjtősínen: U a1B 

Un 120  ( Ia1  Ze1 )   (0, 45  72,17 o  56,5275,97o )  44,12  2,17o kV 3 3

U a 2 B  ( Ia 2  Ze2 )  (0, 45  72,17 o  56,5275,97 o )  25, 25  176, 2o kV U a 0 B  ( Ia 0  Ze0 )  (0, 45  72,17 o  42, 7662, 28o )  19,18169,95o V

Fázisfeszültségek a „B” gyűjtősínen: U a B  U a1B  U a 2 B  U a 0 B  44,12  2,17o  25, 25  176, 2o  19,18169,95o  0 U b B  U a 0 B  a 2  U a1B  a  U a 2 B  19,18169,95o  (0,5  j0,866)  44,12  2,17o  (0,5  j0,866)  25, 25  176, 2o  61,85  117, 26o kV U c B  U a 0 B  a  U a1B  a 2  U a 2 B  19,18169,95o  (0,5  j0,866)  44,12  2,17o  (0,5  j0,866)  25, 25  176, 2o  70,92113,54o kV

Sorrendi feszültségek az „A” gyűjtősínen: U a1A 

Un 120  ( Ia1  Zm1 )   (0, 45  72,17 o  38,5281,83o )  52,32  3,18o kV 3 3

U a 2 A  ( Ia 2  Ze2 )  (0, 45  72,17 o  38,5281,83o )  17, 29  170,34o kV U a 0 A  ( Ia 0  Ze0 )  0 V

38 / 78

Fázisfeszültségek az „A” gyűjtősínen: U a B  U a1B  U a 2 B  U a 0 B  52,32  3,17o  17, 29  170,34o  0  35, 66  9,35o V U b B  U a 0 B  a 2  U a1B  a  U a 2 B  0  (0,5  j0,866)  52,32  3,17o  (0,5  j0,866) 17, 29  170,34o  59, 75  107,13o kV U c B  U a 0 B  a  U a1B  a 2  U a 2 B  0  (0,5  j0,866)  52,32  3,17o  (0,5  j0,866) 17, 29  170,34o  65,31105, 63o kV

A zárlati teljesítmény:

Sz  3  Un  Iz  3 120 1,35  72,17o  279,92  72,17o MVA A vektorábrából is jól látható, hogy a zárlatos fázis feszültsége 0, míg a másik két fázis feszültsége fokozatosan távolodik a szimmetrikus feszültségek vektoraitól. Re

Ua

Ua A Ia Im

UcA

UbA

UcB

UbB

Uc

Ub 35. ábra. Az 1FN zárlat esetén feszültségek és az áram fázishelyzetei.

39 / 78

Modell szinten: Ia

M

Ia 1,35  72,17 o    13,5  72,17 o A ai 100

U a BM  0V

Ub

BM

U b B 59, 75  107,13o    49, 79  107,13o V au 1200

U c BM 

U c B 65,31105, 63o   54, 43105, 63o V au 1200

U a AM 

U a A 35, 66   29, 72  9,35o V au 1200

U b AM 

U b A 61,85  117, 26o   51, 54  117, 26o V au 1200

Uc

AM

U c A 70,92113,54o    59,10113,54o V au 1200

SzM 3  U M z  I M z  3 100 13,5  72,17 o  2,33  72,17 o kVA 37. táblázat. Az 1FN zárlatszámításnál a két számítási mód eredményeinek összehasonlítása.

Modell szintre IaM [A] UaBM [V] UbBM [V] UcBM [V] UaAM [V] UbAM [V] UcAM [V] SzM [kVA]

Absz. értékekkel 13,28 0 55,3 55,3 29,48 52,1 52,1 2,3

Vektorosan 13,5 0 49,79 54,43 29,72 51,54 59,10 2,33

40 / 78

Az eltérés [%] 1,657 0 9,964 1,573 0,814 1,075 13,436 1,304

Az 1FN zárlat mérése során kapott eredmények:

Ia M  11,8  76o A U a BM  0V U b BM  62, 62  120o V U c BM  63120o V U a AM  24, 2  8o V U b AM  59, 02  121o V U c AM  58, 63120o V Az egyes eltérések abból is adódhatnak, hogy 1FN zárlat esetén a földimpedanciát modellező ZF távvezetéken is esik feszültség (a mérés során U F=7,2V), azaz a távvezeték két oldalán eltérő a feszültségszint. A gyakorlatban is sokszor elhanyagolják ezt a jelenséget, hogy a két földelő hálózatot összekötő vezetéken is esik feszültség. Továbbá eltérést okozhat még az is, hogy a mérések során egy kijelölt referencia feszültségvektorhoz lett viszonyítva (jelen esetben a végtelen impedanciájú hálózat „a” fázis feszültségéhez) a többi mért mennyiség fázishelyzete.

41 / 78

5.2 2F zárlat Értelemszerűen a bemenő paraméterek megegyeznek az 1FN-nél felírtakkal. Egyfázisú helyettesítő kép: A

Zm1 Un

Iz

Ua1A

Zm2 Ua2B

Zv1

B

h1

Ua1B n1 Zv2 Ua2B

h2 n2

36. ábra. A 2F zárlatra érvényes helyettesítő vázlat.

Modell szinten: Ia M  Ib

M

Ia  0A ai

Ib 1, 07  165,97 o    10, 67  165,97 o A ai ai

Ic M 

Ic 1, 07  165,97 o   10, 67  165,97 o A ai ai

U a BM 

U a B 69, 28   57, 74V au 1200

U b BM 

U b B 34, 64   28,87180o V au 1200

Uc

BM

U c B 34, 64    28,87  180o V au 1200

U a AM 

U a A 69, 28   57, 74V au 1200

U b AM 

U b A 43, 29  153, 78o   36, 08  153, 78o V au 1200

Uc

AM

U c A 35,96147,86o    29,96147,86o V au 1200

M SzM 3  U M 3 100 10, 67  165,97 o  1,85  165,97 o kVA n  Iz 

42 / 78

A következő vektorábrán tökéletesen megfigyelhető a 2F zárlat során kialakuló feszültségek és áram viszonyai. Látható, hogy a zárlatos gyűjtősínen a feszültségek nagysága megegyezik és 180 o-os szöget zárnak be az „a” fázis feszültségéhez képest. Míg haladva az „ép” gyűjtősín felé látszik, hogy annak feszültségei már közelítik a szimmetrikus fázisfeszültségek helyzeteit.

Re

Ua Ua A

Ua B

Im

UcA

Ib Uc

B

Ub

B

UbA Ub

Uc

37. ábra. A 2F zárlat esetén feszültségek és az áram fázishelyzetei.

38. táblázat. A 2F zárlatszámításnál a két számítási mód eredményeinek összehasonlítása.

Modell szintre IaM [A] IbM [A] IcM [A] UaBM [V] UbBM [V] UcBM [V] UaAM [V] UbAM [V] UcAM [V] SzM [kVA]

Absz. értékekkel 0 10,5 10,5 57,74 28,87 28,87 57,74 33,07 33,07 1,82

Vektorosan 0 10,67 10,67 57,74 28,87 28,87 57,74 36,08 29,96 1,85

43 / 78

Az eltérés [%] 0 1,593 1,593 0 0 0 0 8,343 10,381 1,622

A 2F zárlat mérése folyamán kapott értékek: Ia M  0A Ib M  11, 09  168o A Ic M  11, 09  12o A U a BM  60,5  1o V U b BM  29, 48179o V U c BM  29, 48179o V

U a AM  60, 4  1o V U b AM  35, 4  153o V U c AM  31, 4150o V Itt már nagyon hasonló értékek jöttek ki, az apró eltérések is csak annak tudhatók be, hogy nem pontosan 100V a névleges feszültség a mérés folyamán.

44 / 78

5.3 3F zárlat Egyfázisú helyettesítő kép: A

Zm

Zv

B

Iz Un UA 38. ábra. A vizsgált kapcsolás egyfázisú helyettesítő képe.

Modell szinten a kiszámolt értékek:

Iz M 

Iz 1, 23  75,97 o   12,32  75,97o A ai 100

Sz M  3  U nM IzM 3 100 12,32  75,97 o  2,13  75,97 o kVA U

AM

UA 22,58  12,37o    18,85  12,37o V 1200 1200

Re

Ua

U AM Iz

Im

Uc

Ub

39. ábra. 3F zárlat esetén feszültségek és az áram fázishelyzetei.

45 / 78

39. táblázat. A 3F zárlatszámításnál a két számítási mód eredményeinek összehasonlítása.

Modell szintre IzM [A] UAM [V] SzM [kVA]

Absz. értékekkel 12,2 18,64 2,11

Vektorosan 12,32 18,85 2,13

Az eltérés [%] 0,974 1,114 0,939

Az összehasonlító táblázatokból kitűnik, hogy bizonyos esetekben észrevehető eltéréseket is okozhat, ha élünk az elhanyagolásokkal, de összességében kijelenthető, hogy nem olyan számottevő a különbség a két számítási módszer között. A 3F zárlat mérésének eredményei:

Ia M  12,85  78o A Ib M  12,85162o A Ic M  12,8544o A U a AM  19,12  8o V U b AM  18,53  127 o V U c AM  18,56112o V A mért feszültségértékekből is kitűnik, hogy a gyakorlatban nem mindig teljesen szimmetrikus a zárlat az egyes fázisokban. A kis eltérésekre a már fentiekben leírt magyarázatok szintén helytállóak. Ehhez a méréshez hozzátartozik még, hogy a földvezetőn is folyt egy csekély méretű áram (22mA), ez akkor fordulhat elő, ha a hálózatban valamilyen nagyságú aszimmetria áll fenn.

46 / 78

5.4 A táblázatos zárlatszámítás bemutatása Készítettem egy Excel táblázatot, amely a fentiekben bemutatott egyszerű és egy valamivel összetettebb hálózati kapcsolásra végez számításokat. Külön készült mindkét kapcsoláshoz egy abszolút értékekkel és egy vektoros értékekkel számoló „program”. Az első munkalapon történik az értékek bevitele, ezen mezők sárga színnel vannak jelölve. A többi munkalapon sorban a 3F, 2F és 1FN zárlatszámításokat folyamatosan végzi, miközben változtatjuk a bemenő paramétereket. Az eredmények a kék háttérrel jelölt cellákban jelennek meg. Továbbá a modellre vonatkozó értékeket egy színes 3 fázisú kapcsolási rajzon is feltűnteti. A korlátozott oldalszám miatt csupán az összetettebb kapcsolás 1FN zárlatára vonatkozó részét tudom bemutatni, a többi pedig megtalálható a CD mellékletben. Ezen táblázatok célja, hogy a zárlatszámításokat ellenőrizni lehessen, valamint, hogy a bemenő paraméterek változtatásával rögtön eredményekhez juthassunk. A UMn =

100 V

ZM m=

3,21 Ω

B

M

C

ZM0 =

3,56 Ω

ZM0 =

3,59 Ω

ZMv1 =

1,53 Ω

ZMv2 =

1,5203 Ω

Z 0=

6,52 Ω

ZMtr=

3,5 Ω

D

Iz U[kV]

ZMv1F = 0,677 Ω

120

20

a 2  -0,5-0,866i

ZMv2F = 0,689 Ω

a  -0,5+0,866i

41. ábra Értékbeviteli mezők

A gyűjtősín

D gyűjtősín

C gyűjtősín

B gyűjtősín

57,74 V 3,21 Ω

1,53 Ω

1,52 Ω

3,5 Ω

3,21 Ω

1,53 Ω

1,52 Ω

3,5 Ω

3,21 Ω

1,53 Ω

1,52 Ω

3,5 Ω

3,56 Ω

3,59 Ω

a 6,61 A 57,74 V b 57,74 V c

6,52 Ω

0 43,58 54,54 54,54 V

28,98 56,48 56,48 V

0,00 67,40 67,40 V

42. ábra. A modellre kiszámolt paraméterek bemutatása.

47 / 78

Az adatok átszámítása névleges (120 kV) értékekre: Ezek alapján:

au 

I 100 a i  nM   In 1

az 

Un = UMn *1200=

U n 120   1200 U n M 0.1

a u 1200   a i 100

120 kV

Zv1 = ZMv1 *12=

18,36 Ω

Zv1o=ZMv10*12=

42,73 Ω

100 v2

v2

Z = ZM *12=

18,24 Ω

Zv2o=ZMv20*12=

43,04 Ω

Zm= ZMm*12=

38,52 Ω

Ztr= ZMtr*12=

42,00 Ω

Ztro=ZMtr0*12=

78,24 Ω

12

43. ábra. Az átszámításhoz szükséges áttételek, valamint a már „valóságos” paraméterek Pozitív sorrendű impedancia:

Negatív sorrendű impedancia:

Zérus sorrendű impedancia:

Zv11=

18,36 Ω

Zv12=

18,36 Ω

Zv10=

42,73 Ω

Zv21 =

18,24 Ω

Zv22 =

18,24 Ω

Zv20 =

43,04 Ω

Zm1 =

38,52

Zm2 =

38,52

Ztr0=

78,24 Ω

Ze1=

75,13 Ω

Ze2=

75,13 Ω

Ze0=

164,02 Ω

Eredő impedancia: Ze=Ze1+Ze2+Ze0=

A zárlati áram : 314,27 Ω

I120kV a1 

Un  3  Ze

0,22 kA

I120kVa1=I120kVa2=I120kVa0=

0,22 kA

I120kVa=I120kVa1+I120kVa2+I120kVa0=

0,66 kA

44. ábra. A különböző sorrendű impedanciák és a zárlati áram értéke. Sorrendi feszültségek a "C" gyűjtősínen:

Fázisfeszültségek a "C" gyűjtősínen:

UCa1=

UaC=Ua1C+Ua2C+Ua0C=

52,72 kV

0,00 kV

a2=

-16,56 kV

U b C  U a 0 C  a 2  U a1C  a  U a 2 C 

UCa0=

-36,16 kV

U c C  U a 0 C  a  U a1C  a 2  U a 2 C 

U

C

Abs.érték

φ(o)

80,88 -132,11 kV 80,88 132,11 kV

45. ábra. Sorrendi- és fázisfeszültségek a „C” gyűjtősínen. Sorrendi feszültségek a "B" gyűjtősínen:

Fázisfeszültségek a "B" gyűjtősínen

UBa1=

56,74 kV

UaB=Ua1B+Ua2B+Ua0B=

a2=

-12,54 kV

U b  U a0  a  U

UBa0=

-9,42 kV

U

B

B

B

2

34,78 kV B a1

 a  Ua 2  B

Abs.érték

U c B  U a0 B  a  U a1B  a 2  U a 2 B  46. ábra. Sorrendi- és fázisfeszültségek a „B” gyűjtősínen.

48 / 78

φ(o)

67,77 -117,72 kV 67,77 117,72 kV

Sorrendi feszültségek az "A" gyűjtősínen:

Fázisfeszültségek az "A" gyűjtősínen:

UAa1=

60,79 kV

UaA=Ua1A+Ua2A+Ua0A=

UAa2=

-8,49 kV

Ub  Ua 0  a  U

UAa0=

0,00 kV

A

A

2

52,30 kV A a1

 a  Ua 2 

Abs.érték

A

φ(o)

65,45 -113,55 kV

U c A  U a0 A  a  U a1A  a 2  U a 2 A  47. ábra. Sorrendi- és fázisfeszültségek az „A” gyűjtősínen.

65,45 113,55 kV

A zárlati teljesítmény: Sz  3  Un  Iz 

137,46 MVA

48. ábra. A zárlati teljesítmény. Re

Ua

UaA Im

UcA

UbA

UcC

UbC

Uc

Ub

49. ábra. A feszültségek és az áram fázishelyzetei. Modell szinten a kiszámolt értékek:

Ia M 

Ia  ai

6,61 A

SMz  3  UMn  IMz 

U a CM 

Ua C  0,00 V au

U a BM 

Ua B  28,98 V au

U b CM 

UbC  67,40 V au

U b BM 

UbB  56,48 V au

U b AM 

UbA  54,54 V au

U c CM 

UcC  67,40 V au

U c BM 

UcB  56,48 V au

U c AM 

UcA  54,54 V au

1,15 kVA

50. ábra. A modell szintre átszámolt értékek.

49 / 78

U a AM 

Ua A  43,58 V au

6. Mérési utasítás minta elkészítése A laborban található műszerek közül, amelyeket én is használtam a mérések során:

51. ábra. Lakatfogós ampermérő.

A műszerről azt kell tudni, hogy a lakatfogóban található áramváltó áttétele 1000/1. Tehát, ha például a műszer 1mA-t mutat, akkor valójában az áramkörben folyó áram értéke 1A. A lakatfogó két kivezetése közül a fekete kerül a „COM” kapocsra, míg a piros a mérni kívánt áram nagyságától függően vagy az 500mA-es vagy a 10Aeskapocsra kerül. A lakatfogó használata rendkívül egyszerű és praktikus. Mérés közben is változtathatjuk az éppen mérendő pontok helyzetét. Fontos tudni azonban, hogy a lakatfogó vezetékeinek eltávolítása csak akkor történhet meg a digitális multiméterből, ha már a lakatfogót leválasztottuk az áramkörről. Ez azért fontos, mert a lakatfogó megszakított szekunder körrel nyitott áramváltóként működik és nagyméretű üresjárási feszültség alakulhat ki a nyitott kapcsok között, ami tönkre teheti a műszert.

52.ábra. Voltmérő (digitális multiméter).

Voltmérőként a multiméter „COM” és „V” kivezetéseit kell használnunk és a kapcsolót attól függően, hogy milyen feszültséget mérünk, DC/AC állásba kapcsoljuk. Ha fázisfeszültséget szeretnénk mérni, akkor a fázis és földpont között, míg vonali mennyiségek esetén két fázis között kell mérni. Egy kicsit visszautalva az áramérésre, az ilyen „direkt”-ben mérő műszereknél figyelni kell a megfelelő

50 / 78

méréshatárok megválasztására. Továbbá arra is kell figyelni, hogy mérőzsinórnak azt a végét kell először kihúzni, amelyikkel leválasztódik a feszültségről.

.

53. ábra. Fázisszögmérő.

A fázisszögmérőről azt kell tudni, hogy először is referencia pontját (fekete színnel) csatlakoztatni kell a kapcsoláson kijelölt referencia ponttal. Két feszültség közötti fázishelyzet vizsgálatára a „V1” és „V2” kivezetéseket kell használnunk, ezek csatlakoztatására hétköznapi mérőzsinórokat alkalmazhatunk. Míg két áram közötti fázisszög mérésre a „P1” és „P2” kivezetéseket vesszük igénybe és a kép jobbalsó sarkában lakatfogót helyezzük a mérni kívánt vezetékre. Ennél figyelnünk kell, az áram irányára ugyanis akkor mutat helyes értéket a műszer, ha a lakatfogón található piros körrel szemben folyik az áram. Ha pedig egy választott feszültség és áram között szeretnénk tudni a fázisszöget, akkor a „V1” és „P2” kivezetéseket kell, hogy használjuk. Egy 1FN zárlat összeállítását és mérést mutatom be. Szabályozható hálózat

120kV-os távvezeték

A

A

A'

B

B

B'

C

C

C'

0

0

0'

54. ábra. 1FN zárlat összeállítása.

1.) Első lépésben a generátor A-B-C-0 kivezetéseit összekötjük egy választott távvezeték (jelen esetben az 1. számú) azonos jelölésű kapcsaival. 51 / 78

2.) Ezután mivel 1FN zárlatról van szó az egyik vezeték impedanciáját (1FN zárlat esetén ez általában az „a” fázis) összekötjük a vezetéknek ugyanazon végén kivezetett földvezetőjével. 3.) Hibahelyi mennyiségek mérése: Tudjuk, hogy 1FN esetén a zárlatos fázisban a hibahelyen nincs feszültség, míg a másik két fázisban nem folyhat áram. Így az árammérést az „a” fázisban, míg a feszültségmérést a másik két fázis és a földvezető között végezzük el. Vagyis a lakatfogót rákapcsoljuk az „a” fázis vezetőjére, míg a feszültségmérő „COM” kivezetését a földvezető kapcsára kötjük s a „V” kivezetését vagy a „b” vagy a „c” fázis kapcsára kötjük attól függően melyik feszültségre vagyunk kíváncsiak. Ez a két feszültég elméletileg megegyezik. 4.) Feszültség alá helyezzük a műszereket és kiválasztjuk a méréshatárokat. A lakatfogós ampermérőnél méréshatárként kiválasztjuk a 100mA kapcsolóállást (primerben max=100) és AC mennyiséget szeretnénk mérni, a voltmérőnél szintén AC mennyiséget (max=400V) kell mérni. 5.) A mögöttes hálózat (betáplálás) feszültség beállító toroidját 0-ra állítjuk, utána bekapcsolhatjuk a feszültséget. 6.) Ha a zárlati áram fázishelyzetét szeretnénk megkapni, akkor a fázisszögmérő közös föld (referencia-) pontját a mögöttes hálózat 0 kivezetésére kötjük. (Bizonyos esetekben, például vonali feszültséghez viszonyított fázisszög mérésnél valamelyik fázisvezető is lehet ez a közös kapocs). A „V1” kapcsát összekötjük a generátor „a” fázisának kivezetésével, míg a szögmérő „P2” kapcsát a lakatfogójának segítségével, az áramirányával helyesen a zárlatos vezetékszakaszra kapcsoljuk. (Itt elvileg negatív szögértéket kell, hogy kapjunk mivel a vezeték induktív terhelésként van jelen). 7.) A feszültségek fázishelyzetének vizsgálatakor a „V1” kapcsot a generátor megfelelő („b” vagy „c”) fáziskivezetésére, míg a „V2” kapcsot a „b” vagy „c” fázisában lévő vezeték nyitott végére kötjük. 8.) Ha végeztünk a mérésekkel, akkor lekapcsoljuk a hálózati feszültséget, majd eltávolítjuk az áramkörből a műszereket. Miután megmértük a szükséges adatokat, a fentiekben leírt átszámítási módszerrel megvizsgálhatjuk, hogy milyen értékeknek is felel ez meg a 120kV-os hálózaton.

52 / 78

Összefoglalás A hálózati modell célja az, hogy az erősáramú hálózatok viselkedését bemutassa. A különböző hálózati elemeknél használatos (pl. mérőváltók, transzformátorok vagy vezetékek)

mérési

módszereket

segítse

elsajátítani,

gyakorolni.

Ezáltal

jó

tapasztalatszerzési lehetőséggel szolgál a későbbi, akár transzformátorállomásokban végzendő mérésekhez. A szakdolgozatom célja az volt, hogy az egyes hálózati modulokat végigmérjem, hogy miként sikerült kivitelezni a tervezéskor megfogalmazott paramétereket, és mérési módszereket dolgozzak ki. A modell paraméterek mérése, kiszámítása után kidolgoztam egy számítási eljárást, amivel a mért eredményeket át lehet számolni a „valóságos” hálózatnak megfelelő (120kV-os) értékekre. Ezután olyan példákat készítettem, amelyek bemutatják a zárlatszámítási módszereket, ugyanakkor a modellen létrehozott kapcsolásokkal ugyanaz a zárlat létrehozható és mérhető is. Értelemszerűen a számított és a mért értékeknek meg kell egyezniük. Ahhoz, hogy a zárlatszámításoknál használatos szimmetrikus összetevők módszerét tudjuk alkalmazni, először a modell mérhető villamos jellemzőiből a szimmetrikus helyettesítő

impedanciákat

kellett

meghatározni.

Egyes

moduloknál

azonban

nehézségekbe ütközött az impedanciák meghatározására, így azoknál külön mérési módszereket kellett alkalmazni. A modulok mérésénél az is nehézséget okozott, hogy a modulokban a beépített értékek (impedanciák, menetszámok, stb.), és a kialakított kapcsolások is lehettek hibásak, hiszen a beszerelésük után nem volt rajtuk ilyen jellegű mérés. Így például a transzformátor modell egyik fázis tekercsén kezdet-vég csere volt, az egyik betáplálás hálózati modellen pedig fázis sorrend hibát állapítottam meg. Az áram és feszültség effektív értékek mérése mellett a fázisszögeket is mértem. Így a komplex számokkal végzett számítások a modell tényleges impedanciáját adták eredményül és a vektorábrák megrajzolását is lehetővé tették. A mérések során tapasztaltam, hogy az árammérésre használt műszerek bizonyos esetekben eltérő értéket mutattak. Ennek kiderítésére elvégeztem a hitelesítésüket. Megállapítottam, hogy a hálózati modell névleges áramának fele alatt a lakatfogó hibája jelentősen megnő, tehát a használatuk során erre tekintettel kell lenni. A mögöttes hálózatok belső impedanciái nem voltak közvetlenül mérhetők, így először egy üresjárási, majd egy távvezetéket terhelésként felhasználva, terheléses mérést kellett 53 / 78

elvégezni, hogy ezen mérések eredményeiből számolni lehessen az impedancia értékét. A transzformátor zérus sorrendű impedanciájának meghatározásához is többféle mérést végeztem el, mivel az eredményt a tercier tekercs kapcsolási állapota (delta tekercs) is befolyásolta. Az első, nem várt mérési eredmények után derítettem ki, hogy a transzformátor kivezetéseknél elkötés van. A legegyszerűbb kapcsolásokon bemutatom a zárlatszámításoknál használatos szimmetrikus összetevők módszerét, és hogy miként kell átszámolni a mérésekből származó modell adatokat a 120kV-os hálózatra érvényes paraméterekké. Bemutatom, hogy a 120kV-ra elvégzett zárlatszámítások után kapott „valóságos” értékeket hogyan kell visszaszámolni modell szintre, hogy mérésekkel ellenőrizhetők legyenek az eredményül kapott értékek. Az előbbiek szerint a szakdolgozatban részletesen bemutatott zárlatszámításokat mérésekkel le is ellenőriztem és jól egyező értékeket kaptam. Összességében megállapítható, hogy a hálózati modellen műszerekkel végzett mérések megegyeznek egy transzformátorállomásban, áram- és feszültségváltón keresztül végzett mérésekkel. Tehát közvetlenül megszerezhető a gyakorlat, hogy a mért mennyiségekből hogyan számíthatók az erősáramú berendezések villamos mennyiségei.

54 / 78

Summary The network model is out to demonstrate the behavior of the heavy current networks. It helps to acquire, and practice the usual measuring methods which are used for the different network modules (e.g. instrument transformers, transformers, transmission lines). So this gives a good opportunity to gain some experiment for the near future, like measuring in substations. My ambition with the dissertation was to measure all the network modules, to see how the inventor could execute the planned parameters and to work out different measuring methods. After measuring and calculating the model parameters, I have worked out a counting procedure, which can be used for convert the measured values for the “realistic” network (120kV). Afterwards I have made some examples, to demonstrate the short circuit calculation methods, but at the same time on the model the short circuit is can be created or measured. Consistent with reason the measured and calculated values need to be matched. Thereto we can use the method of symmetrical components for the short circuit calculations; first it needed to specify the symmetric substitute impedances of the model measurable electrical parameters. Some of the model it was difficult to specify the impedances so there I needed to use different measuring methods. Measuring the model it was also a difficulty that the values which was built in the model (e.g. impedances, turns, etc.) and the preconceived circuit algebras are could be wrong, because there wasn’t any measure like I made on them. In this manner could happened that on one of the transformers phase coil they made a beginning-ending switch and one of the generator models I have find out a wrong phase order. Meanwhile I measured the effective value of the current and voltage I also viewed their phase angles. So the calculations, which have been made with complex numbers has given the model’s actual impedance value as a result, which also helped me to draw the vector diagrams. During the measurements, I have experienced that the used devices some time showed different values. To short out its reason I have made their calibration and I have appointed that under the half value of the model’s nominal current the clamp meter’s failure increased significantly, therefore this fact shouldn’t be disregarded while using them. 55 / 78

The generators built-in impedances couldn’t be measured directly, so first I needed to do an idle running-, then with using a transmission-line, a loaded measurement, and to after these measurements I could calculate the impedance’s value. To specify the transformer’s zero phase-sequence impedance I needed to do different kind of measuring, because the connection state of the tertiary coil (delta connection) has affected the value of the impedance. After the first unexpected results, I have figured out that some the transformer’s coils are have been built in wrongly. In the dissertation I demonstrate with the simplest circuit algebras how to use the method of symmetrical components, and how to convert the measured results of the model to be prevalent to the “realistic” (120kV) network. I demonstrate how to convert back the values which have been calculated at the 120kV network’ short circuit, concerning to the model, so it can be checked by measuring. According to the formers I have checked the demonstrated short circuit calculating which were shown as a part of the dissertation, by measuring. As a result I have got very similar results. After all, it can be verifiable, that the measurement which was made on the network model is equal to a measuring in a secondary substation, which was made by current and voltage transformers. Therefore it can be directly practiced, how to convert of the measured results to the heavy current equipment’s electrical features.

56 / 78

Irodalomjegyzék Nyomtatásban megjelent: 1. Dr. Novothny Ferenc: Villamosenergia-ellátás I.-II., Budapest, 2009. 2. Dr. Novothny Ferenc: Villamosenergia-ellátás I.-II. Példatár, Budapest, 2009. 3. Dr. Novothny Ferenc: Villamos energetika, Kandó Kálmán Műszaki Főiskola, Budapest,1998.

Online hivatkozások: Váradiné Dr. habil Szarka Angéla: 1. http://www.uni-miskolc.hu/~elkvsza/jegyzetek/Mereselmelet_v.pdf 2. http://www.uni-miskolc.hu/~elkvsza/jegyzetek/Meromuszerek_v.pdf 3. http://www.uni-miskolc.hu/~elkvsza/jegyzetek/Merestechnika_2013.pdf

57 / 78

Mellékletek 1. melléklet Műszerhitelesítési mérés Erre azért volt szükség, mivel a mérések során 2 különböző elven működő ampermérőt is alkalmaztam, viszont sokszor elég markánsan eltérő eredmények jöttek ki, így meg kellett vizsgálni, hogy melyik is mér pontosabban.

a.) b.) 55. ábra. a.) lakatfogós, b.) direktben mérő multiméter.

40. táblázat A két műszer által mért értékek.

Lakatfogó Multiméter Generátor [A] C.A 5260 [A] MX59HD [A] 0,0094 0,0095 0,01 0,0183 0,0189 0,02 0,047 0,0484 0,05 0,0972 0,0994 0,1 0,1945 0,1989 0,2 0,484 0,4982 0,5 0,976 1,004* 1 1,957 2,003 2 4,89 5,001 5 9,79 9,992 10 14,74 14,978 15 19,78 19,978 20 Egy jelgenerátoron a táblázatban látható áramértékeket beállítva mértünk lakatfogóval, majd direktben bekötött ampermérővel. 58

*-a jelzett pontban a lakatfogó méréshatárt váltotta műszer. 41. táblázat A két műszer mérési hibája.

Generátor[A] 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 15 20

Lakatfogó Multiméter [%] [%] -6 -5 -8,5 -5,5 -6 -3,2 -2,8 -0,6 -2,75 -0,55 -3,2 -0,36 -2,4 0,4 -2,15 0,15 -2,2 0,02 -2,1 -0,08 -1,733 -0,147 -1,1 -0,11

Az fenti táblázat pedig a generátor egyes áramerősségeinek értékéhez viszonyítva a 2 mérőműszer által mért értékek %-os eltérését mutatja. Látható, hogy 50mA és az alatti áramértékek esetén már jelentős hibaszázalékkal mért mindkét műszer, viszont a felett is a direktben mérő multiméter szolgáltatott pontosabb értékeket.

56. ábra. A műszerek hibája %-os mértékben a jelgenerátor által kibocsátott értékhez képest.

A hibagörbékből az a következtetés vonható le, hogy 100mA alatt már mindkét műszer elég durva hibával mér. A 100mA feletti áramok esetén már mindkét műszer megbízhatóan mér viszont ott is inkább a direktben mérő multiméter a pontosabb. A lakatfogó mellett szól viszont, hogy alkalmazása sokkal egyszerűbb és használatakor nem kell megbontani az áramkört és bizonyos mértékig a pontossága is javítható, ha több meneten keresztül mérjük a vezetékben folyó áramot. 59

2. melléklet A fix feszültségű hálózat belső impedanciáinak meghatározása Uag Za Ubg

Ucg

Uab

A

Zb

Zt

B

Uca Ubc

Zc

C

Zf

0

57.ábra. Az „a” és „c” fázis impedanciájának meghatározása.

U ca  67, 05  3o V Ic  15, 48  73o A U ca 0  106,390o V U ca 0  U ca 106,970o  67, 05  3o Zc  Za    2,55778, 08o  o 15, 48  73 Ic Uag Za

A

Zf

Zt

0

58.ábra. Az „a” és „0” fázisvezető impedanciájának meghatározása.

U a  47,133  4o V Ia  10,9  72o A U a 0  61, 460o V U a 0  U a 61, 460o  47,133  4o Z F  Za    1,35884,825o  o 10,9  72 Ia

60

Ucg Zc

C

Zf

Zt

0

59.ábra. A „c” és „0” fázisvezető impedanciájának meghatározása.

U c  47,548118o V Ic  11, 05250o A U c0  61, 45119o V

Z F  Zc 

U c0  U c 61, 45119o  47,548118o   1, 2672, 41o  o 11, 05250 Ic

Az egyes fázisokra vonatkozó impedanciák megadása fentiekben leírtak szerint behelyettesítésekkel:

ZF  Zc  1, 2672, 41o  Zc  1, 2672, 41o  ZF ZF  Za  1,35884,825o  Za  1,35884,825o  ZF Zc  Za  2,55778, 08o 

1, 2672, 41o  ZF  1,35884,825o  ZFc  2,55778, 08o  ZF  0, 028115, 69o  Zc  0, 028115, 69o  1, 2672, 41o  Zc  1, 23971,52o  Za  0, 028115, 69o  1,35884,825o  Za  1,3384,19o  Za  Zc 1,3384,19o  1, 23971,52o Zb    1, 27678, 08o  2 2 o Zb  1, 27678, 08 

61

3. melléklet Zárlatszámítások 3F zárlatszámítások 3F zárlat abszolút értékekkel számolva UMn= 100 V ZMv (1. számú távvez 6-os kapcsoló állás)= 1,5302 Ω ZM m= 3,21 Ω Egyfázisú helyettesítő kép: A

Zm

Zv

B

Iz Un UA 60. ábra. A vizsgált kapcsolás egyfázisú helyettesítő képe.

Az adatok átszámítása névleges (120 kV) értékekre: U 120 a u  nM   1200 Un 0.1 ai 

I n 100   100 In M 1

az 

a u 1200   12 ai 100

Ezek alapján: Un = UMn*1200= 100*1200= 120 kV Zv= ZMv*12= 1,5302*12= 18,36 Ω Zm= ZMm*12= 3,21*12= 38,52 Ω Az eredő impedancia: Ze= Zv+ Zm= 18,36+38,52= 56,88 Ω

62

A zárlati áram :

Iz 

Un 120   1, 22kA 3  Ze 3  56,88


Sz  3  Un  Iz  3 120 1, 22  253,12MVA „A” gyűjtősín feszültsége: UA= Iz*Zv= 1,22*18,36= 22,37 kV Modell szintre visszaszámolt értékek:

Iz M 

I z 1, 22   12, 2A a i 100

Un M 

U n 120   100V a u 1200

Sz M  3  U M n  I M z  3 100 12, 2  2,11kVA U AM 

UA 22,37   18, 64V 1200 1200

63

3F zárlat vektoros értékekkel számolva A kapcsolási rajz és a helyettesítő vázlat természetesen megegyezik az előzőekkel.

UM n  100 V

o ZM V 1.számú távvez 6  os kapcsoló állás   1,530263, 6 Ω o ZM m  szabályozható   3, 2181,83 Ω

Az előzőekben bemutatott átszámítás után:


Zm  ZmM *12  3,11981, 654o *12  38,5281,83o Ω Az eredő impedancia:

Ze  Zv  Zm  18,3663,6o  38,5281,83o  56, 2575,97o Ω A zárlati áram :

Iz 

Un 120   1, 23  75,97o kA o 3  Ze 3  56, 2575,97


Sz  3  Un  Iz  3 120 1, 23  75,97o  255,98o MVA Az „A” gyűjtősín feszültsége:

U A  Iz  Zv  1, 23  75,97o 18,3664o  22,58  12,37o kV Modell szinten a kiszámolt értékek:

Iz

M

Iz 1, 23  75,97 o    12,32  75,97o A ai 100

Un M 

U n 120   100V a u 1200

Sz M  3  U n M  Iz M  3 100 12,32  75,97o  2,13  75,97o kVA U

AM

UA 22,58  12,37o    18,85  12,37o V 1200 1200

64

2F zárlatszámítás 2F zárlatszámítás abszolút értékekkel

A kapcsolási rajz és a bemeneti paraméterek megegyeznek a fentiekben leírtakkal. Egyfázisú helyettesítő kép: A

Zm1 Iz

Un

Zv1

h1

Ua1B

Ua1A

Zm2

B

n1 Zv2 Ua2B

Ua2B

h2 n2

61. ábra. A 2F zárlatra érvényes helyettesítő vázlat.

A hibahelyre érvényes feltételek:

Ub  Uc Ia  0 Ib  Ic  0 Az adatok átszámítása névleges (120 kV) értékekre: au 

U n 120   1200 U n M 0.1

ai 

I n 100   100 In M 1

az 

a u 1200   12 ai 100

Ezek alapján: Un = UMn*1200= 100*1200= 120 kV Zv= ZMv*12= 1,5302*12= 18,36 Ω Zm= ZMm*12= 3,21*12= 38,52 Ω

65

Pozitív sorrendű impedancia: Zv1= 18,36 Ω Zm1= 38,52 Ω Ze1= Zv1+Zm1= 18,36+38,52 = 56,88Ω Negatív sorrendű impedancia: Zv2= 18,36 Ω Zm2= 38,52 Ω Ze2= Zv2+Zm2= 18,36+38,52 = 56,88Ω Az eredő impadancia: Ze= Ze1+ Ze2 = 56,88+56,88= 113,76Ω Az áram:

Ia1 

Un 120   0, 61kA 3  Ze 3 113, 76

Ia2=-Ia1=-0,61kA Hibahelyi zárlati áramok: Ia  Ia0  Ia1  Ia 2  0  0,61  0,61  0kA

Ib  Ia 0  a 2  Ia1  a  Ia 2  0  (0,5  j0,866)  0, 61  (0,5  j0,866)  0, 61   1, 05kA Ic  Ia 0  a  Ia1  a 2  Ia 2  0  (0,5  j0,866)  0, 62  (0,5  j0,866)  0, 62   1, 05kA Sorrendi feszültségek a „B” gyűjtősínen: U 120 U a1B  n  (Ia1  Ze1 )   (0, 61  56,88)  34, 64 kV 3 3

U a 2 B  (Ia 2  Ze2 )  (0, 61  56,88)  34, 64 kV

66

Fázisfeszültségek a „B” gyűjősínen: U a B  U a1B  U a 2 B  U a 0 B  0  34, 64  34, 64  69, 28kV U b B  U a 0 B  a 2  U a1B  a  U a 2 B  0  (0,5  j0,866)  34, 64  (0,5  j0,866)  34, 64   34, 64kV U c B  U a 0 B  a  U a1B  a 2  U a 2 B  0  (0,5  j0,866)  34, 64  (0,5  j0,866)  34, 64   34, 64kV

Sorrendi feszültségek az „A” gyűjtősínen: U 120 U a1A  n  (Ia1  Zm1 )   (0, 61 38,52)  45, 78 kV 3 3 U a 2 A  (Ia 2  Zm2 )  (0, 61 38,52)  23, 49 kV Fázisfeszültségek az „A” gyűjtősínen: U a A  U a1A  U a 2 A  U a 0 A  0  45, 78  23, 49  69, 27kV U b A  U a 0 A  a 2  U a1A  a  U a 2 A  0  (0,5  j0,866)  45, 78  (0,5  j0,866)  23, 49   39, 64kV U c A  U a 0 A  a  U a1A  a 2  U a 2 A  0  (0,5  j0,866)  45, 78  (0,5  j0,866)  23, 49   39, 64kV

A zárlati teljesítmény: Sz  3  Un  Iz  3 120 1,05  219, 21MVA A következő vektorábrán tökéletesen megfigyelhető a 2F zárlat során kialakuló feszültségek és áram viszonyai. Látható, hogy a zárlatos gyűjtősínen a feszültségek nagysága megegyezik és 180 o-os szöget zárnak be az „a” fázis feszültségéhez képest. Míg haladva az „ép” gyűjtősín felé látszik, hogy annak feszültségei már közelítik a szimmetrikus fázisfeszültségek helyzeteit.

67

Re

Ua Ua A

Ua B

Im

UcA

Ib A UcB Ub B Ub

Uc

Ub

62. ábra. 2F zárlat esetén feszültségek és az áram fázishelyzetei.

Modell szinten: Ia M 

Ia  0A ai

Ib M 

I b 1, 05   10,5A ai ai

Ic M 

Ic 1, 05   10,5A ai ai

Ua

BM

U a B 69, 28    57, 74V au 1200

U b BM 

U b B 34, 64   28,87V au 1200

U c BM 

U c B 34, 64   28,87V au 1200

U a AM 

U a A 69, 28   57, 74V au 1200

U b AM 

U b A 39, 69   33, 07V au 1200

U c AM 

U c A 39, 69   33, 07V au 1200

SM z  3  UM n  IM z  3 100 10,5  1,82kVA

68

2F zárlat vektoros értékekkel számolva

UM n  100 V

o ZM V 1.számú távvez 6  os kapcsoló állás   1,530263, 6 Ω o ZM m  szabályozható   3, 2181,83 Ω

Az előzőekben bemutatott átszámítás után:


Zm  ZmM *12  3,11981, 654o *12  38,5281,83o Ω Pozitív sorrendű impedancia:

Zv1  18,3663, 6o Ω Zm1  38,5281,83o Ω Ze1  Zv1  Zm1  18,3663, 6o  38,5281,83o  56, 2575,97 o Ω Negatív sorrendű impedancia:

Zv2  18,3663, 6o Ω Zm2  38,5281,83o Ω Ze2  Zv2  Zm2  18,3663, 6o  38,5281,83o  56, 2575,97 o Ω Az eredő impadancia:

Ze  Ze1  Ze2  56,5275,97o  56, 275,97o  112,5172,97o Ω Az áram: Ia1 

Un 120   0, 62  72,97 o kA o 3  Ze 3 112,5172,97

Ia 2   Ia1  0, 62104, 03o kA

69

Hibahelyi zárlati áramok:

Ia  Ia0  Ia1  Ia 2  0  0,62  75,97o  0,62104,03o  0kA

I b  Ia 0  a 2  Ia1  a  Ia 2  0  (0,5  j0,866)  0, 62  75,97 o  (0,5  j0,866)  0, 62104, 03o  1, 07  165,97kA Ic  Ia 0  a  Ia1  a 2  Ia 2  0  (0,5  j0,866)  0, 62  75,97 o  (0,5  j0,866)  0, 62104, 03o  1, 07  165,97 o kA Sorrendi feszültségek a „B” gyűjtősínen:

U a1B 

Un 120  (Ia1  Ze1 )   (0, 62  75,97 o  56, 2575,97 o )  34, 64 kV 3 3

U a 2 B  (Ia 2  Ze2 )  (0, 62  75,97 o  56, 2575,97 o )  34, 64 kV Fázisfeszültségek a „B” gyűjtősínen: U a B  U a1B  U a 2 B  U a 0 B  34, 64  34, 64  69, 28 U b B  U a 0 B  a 2  U a1B  a  U a 2 B  0  (0,5  j0,866)  34, 64  (0,5  j0,866)  34, 64   34, 64180o kV U c B  U a 0 B  a  U a1B  a 2  U a 2 B  0  (0,5  j0,866)  34, 64  (0,5  j0,866)  34, 64   34, 64  180o kV

Sorrendi feszültségek az „A” gyűjtősínen:

U a1A 

Un 120  (Ia1  Zm1 )   (0, 62  75,97 o  38,5281,83o )  45, 75  3, 03o kV 3 3

U a 2 A  (Ia 2  Zm2 )  (0, 62  75,97 o  38,5281,83o )  23, 72  5,86o kV

70

Fázisfeszültségek az „A” gyűjtősínen:

U a A  U a1A  U a 2 A  U a 0 A  45, 75  3, 03o  23, 72  5,86o  0  69, 28 U b A  U a 0 A  a 2  U a1A  a  U a 2 A  0  (0,5  j0,866)  45, 75  3, 03o  (0,5  j0,866)  23, 72  5,86o  43, 29  153, 78o kV U c A  U a 0 A  a  U a1A  a 2  U a 2 A  0  (0,5  j0,866)  45, 75  3, 03o  (0,5  j0,866)  2  3, 72  5,86o  35,96147,86o kV A zárlati teljesítmény:

Sz  3  Un  Iz  3 120 1,07  165,97o  221,68  165,97o MVA

Modell szinten: Ia M 

Ia  0A ai

Ib M 

I b 1, 07  165,97 o   10, 67  165,97 o A ai ai

Ic M 

Ic 1, 07  165,97 o   10, 67  165,97 o A ai ai

U a BM  Ub

BM

U a B 69, 28   57, 74V au 1200

U b B 34, 64    28,87180o V au 1200

U c BM 

U c B 34, 64   28,87  180o V au 1200

U a AM 

U a A 69, 28   57, 74V au 1200

Ub

AM

U b A 43, 29  153, 78o    36, 08  153, 78o V au 1200

U c AM 

U c A 35,96147,86o   29,96147,86o V au 1200

SM z  3  U M n  I M z  3 100 10, 67  165,97o  1,85  165,97 o kVA

71

1FN zárlatszámítás abszolút értékekkel számolva A kapcsolási rajz, valamint a helyettesítő vázlat megegyezik a szakdolgozat fő részében bemutatottakkal. Ezek alapján: Un = UMn*1200= 100*1200= 120 kV Zv= ZMv*12= 1,5302*12= 18,36 Ω Zm= ZMm*12= 3,21*12= 38,52 Ω ZF= ZMF*12= 0,6778*12=8,1336 Ω Pozitív sorrendű impedancia: Zv1= 18,36 Ω Zm1= 38,52 Ω Ze1= Zv1+Zm1= 18,36+38,52 = 56,88 Ω Negatív sorrendű impedancia: Zv2= 18,36 Ω Zm2=38,52 Ω Ze2= Zv2+Zm2= 18,36+38,52 = 56,88 Ω Zérus sorrendű impedancia: Zv0= Ze0 = 3* ZF+ Zv1 = 3*8,1336+18,36= 42,76 Ω Az eredő impedancia: Ze= Ze1+ Ze2+ Ze0= 56,88+56,88 +42,76= 156,52Ω Az áram: Un 120   0, 4426kA 3  Ze 3 156,52

Ia1 

Ia 0  Ia1  Ia 2  0, 4426kA Ia  Ia 0  Ia1  Ia 2  0, 4426  0, 4426  0, 4426  1,328kA

Sorrendi feszültségek a „B” gyűjtősínen:

Un 120  (Ia1  Ze1 )   (0, 4426  56,88)  44,10 kV 3 3  (Ia 2  Ze2 )  (0, 4426  56,88)  25,175 kV

U a1B  Ua 2B

U a 0 B  (Ia 0  Ze0 )  (0, 4426  42, 76)  18,925k V

72

Fázisfeszültségek a „B” gyűjtősínen:

U a B  U a1B  U a 2 B  U a 0 B  44,10  25,175  18,925  0 U b B  U a 0 B  a 2  U a1B  a  U a 2 B  18,925  (0,5  j0,866)  44,10  (0,5  j0,866)  25,175  66,37  115,32o kV U c B  U a 0 B  a  U a1B  a 2  U a 2 B  18,925  (0,5  j0,866)  44,10  (0,5  j0,866)  25,175  66,37115,32o kV Sorrendi feszültségek az „A” gyűjtősínen: U a1A 

Un 120  (Ia1  Zm1 )   (0, 4426  38,52)  52, 23kV 3 3

U a 2 A  (Ia 2  Ze2 )  (0, 4426  38,52)  17, 05 kV U a 0 A  0kV

Fázisfeszültségek az „A” gyűjtősínen: U a A  U a1A  U a 2 A  U a 0 A  52, 43  17, 05  35,38kV U b A  U a 0 A  a 2  U a1A  a  U a 2 A  0  (0,5  j0,866)  52, 43  (0,5  j0,866) 17, 05   62,52  106,36o kV U c A  U a 0 A  a  U a1A  a 2  U a 2 A  0  (0,5  j0,866)  52, 43  (0,5  j0,866) 17, 05   62,52106,36o kV


Sz  3  Un  Iz  3 120 1,328  276MVA

73

Modell szinten:

Ia M 

Ia 1,328   13, 28A ai 100

U a BM  0V Ub

BM

Uc

BM

U b B 66,37    55,3V au 1200 U c B 66,37    55,3V au 1200

U a AM 

Ua A 35,38   29, 48V au 1200

U b AM 

U b A 62,52   52,1V au 1200

U c AM 

U c A 62,52   52,1V au 1200

SM z  3  U M n  I M z  3 100 13, 28  2,3kVA

74

4. Melléklet Lehetséges kapcsolások vizsgálata a modellen: 120kV-ra 1.) A

B

63. ábra. Végponti transzformátor vizsgálat.

2.) A

B

C

D

64. ábra. Kétoldalú táplálás.

3.) A

B

C

25. ábra. Hibahely kialakítása.

4.) A

B

C

D

66. ábra. T-alakzat vizsgálata.

75

5.) A

B

C

D

67. ábra. Sugaras hálózat.

6.) A

B

C

68. ábra. Párhuzamos vezeték hurkolt hálózaton.

20kV-ra 1.) A

B

C

D

E

69. ábra. 1FN visszatáplálás.

2.) C

A

B D

E

70. ábra. Kettős földzárlat.

3.) A

B

C

D

71. ábra. Íves hálózat.

76

E

F

120 kV

4.) C

D

B A 120 kV E

72. ábra. Íves hálózat

5.) C A

B

Fogyasztó

120 kV Generátor

73. ábra. Szigetüzem

6.) A

B

C

D

E

34. ábra. Földzárlat kompenzálása.

Transzformátorra: 1.) B

Fogyasztó

A

75. ábra. Meddőáram kompenzáció.

77

2.) A

B

76. ábra. Párhuzamos üzem.

3.) A

B

C

D

E

77. ábra. Feszültség esés vizsgálata.

4.) A

B

I 78. ábra. Differenciál-védelem vizsgálata.

5.) A

B

C

D

74. ábra. Transzformátoros kompenzálás.

78

E

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Elektrotechnikai-Elektronikai Tanszék

Recommend Documents