Pytania testowe

1. Omówić strukturę krajowego systemu elektroenergetycznego.
2. Omówić budowę układów przesyłowych wysokich napięć.
3. Wymienić rodzaje słupów stosowanych do zawieszania linii napowietrznych.
4. Omówić zasady doboru trasy linii napowietrznych.
5. Omówić wady i zalety stosowania linii kablowych, w porównaniu do linii napowietrznych.
6. Przedstawić budowę kabli elektroenergetycznych.
7. Wymienić i omówić osprzęt kablowy.
8. Omówić zasady doboru trasy linii kablowej.
9. Przedstawić podstawowe elementy stacji elektroenergetycznych.
10. Wymienić najważniejsze elementy stacji elektroenergetycznej.
11. Przedstawić warunki pracy równoległej transformatorów.
12. Omówić struktury i konfiguracje sieci elektroenergetycznych.
13. Omówić schematy zastępcze linii i transformatorów elektroenergetycznych i ich podstawowe wielkości.
14. Wymienić i scharakteryzować podstawowe struktury i konfiguracje sieci elektroenergetycznych.
15. Przedstawić zagadnienie zwarć w systemach elektroenergetycznych

Zadania do rozwiązania

Zadanie Nr 1

W sieci pokazanej na Rys. 5.1 obliczyć dla zwarcia 3-fazowego na szynach 3: początkowy symetryczny prąd zwarciowy [latex]{{{I}''}_{\text{k}}}[/latex], początkową symetryczną moc zwarciową [latex]{{{S}''}_{\text{k}}}[/latex] oraz symetryczny prąd wyłączeniowy [latex]{{I}_{\text{b}}}[/latex]. Przyjąć, że czas trwania zwarcia wynosi [latex]{{T}_{\text{k}}}=0,5\ \text{s}[/latex]. Dane:

Sieć zasilająca: [latex]{{{S}''}_{{\text{kQ}}}}=5000\ \text{MVA}[/latex],

Transformator: [latex]\displaystyle {{S}_{{\text{rT}}}}=25\ \text{MVA}[/latex], [latex]\displaystyle {{u}_{{\text{kr}}}}=11%[/latex], [latex]\displaystyle {{P}_{{\text{krT}}}}=24,5\ \text{kW}[/latex], [latex]\displaystyle {{t}_{\text{r}}}={{110}}/{{16,5}}\;\ \text{kV}[/latex],

Linia napowietrzna: [latex]{{U}_{\text{n}}}=15\ \text{kV}[/latex], [latex]l=15\ \text{km}[/latex], [latex]{{{X}'}_{\text{l}}}=0,45\ {\Omega }/{{\text{km}}}\;[/latex], [latex]{{{R}'}_{\text{l}}}=0,22\ {\Omega }/{{\text{km}}}\;[/latex].

Zadanie Nr 1

Wyznaczyć parametry schematu zastępczego transformatora dwuuzwojeniowego TONR 10000/115 o następujących danych znamionowych: [latex]{{S}_{{\text{rT}}}}=10\ \text{MVA}[/latex], [latex]\displaystyle {{t}_{\text{r}}}={{115}}/{{6,3}}\;\ \text{kV}[/latex], [latex]{{u}_{{\text{kr}}}}=11%[/latex],
[latex]{{P}_{{\text{krT}}}}=64\ \text{kW}[/latex], [latex]\Delta {{P}_{{\text{Fe}}}}=11\ \text{kW}[/latex], [latex]{{i}_{\text{0}}}=0,5%[/latex]. Przyjąć za napięcie odniesienia napięcie znamionowe górnego uzwojenia transformatora [latex]{{U}_{{\text{rT}}}}=115\ \text{kV}[/latex].

Zadanie Nr 2

W sieci pokazanej na Rys. 5.1 obliczyć dla zwarcia 3-fazowego na szynach 3: początkowy symetryczny prąd zwarciowy [latex]{{{I}''}_{\text{k}}}[/latex], początkową symetryczną moc zwarciową [latex]{{{S}''}_{\text{k}}}[/latex] oraz symetryczny prąd wyłączeniowy [latex]{{I}_{\text{b}}}[/latex]. Przyjąć, że czas trwania zwarcia wynosi [latex]{{T}_{\text{k}}}=0,5\ \text{s}[/latex]. Dane:

Sieć zasilająca: [latex]{{{S}''}_{{\text{kQ}}}}=3000\ \text{MVA}[/latex],

Transformator: [latex]\displaystyle {{S}_{{\text{rT}}}}=6,3\ \text{MVA}[/latex], [latex]\displaystyle {{u}_{{\text{kr}}}}=10,5%[/latex], [latex]\displaystyle {{P}_{{\text{krT}}}}=48\ \text{kW}[/latex], [latex]\displaystyle {{t}_{\text{r}}}={{110}}/{{16,5}}\;\ \text{kV}[/latex],

Linia napowietrzna: [latex]{{U}_{\text{n}}}=15\ \text{kV}[/latex], [latex]l=10\ \text{km}[/latex], [latex]{{{X}'}_{\text{l}}}=0,4\ {\Omega }/{{\text{km}}}\;[/latex], [latex]{{{R}'}_{\text{l}}}=0,234\ {\Omega }/{{\text{km}}}\;[/latex]

Zadanie Nr 1

Rozwiązanie:

Rezystancja transformatora

[latex]\displaystyle {{R}_{\text{T}}}=\frac{{{{P}_{{\text{krT}}}}\cdot U_{{\text{rT}}}^{2}}}{{1000\cdot S_{{\text{rT}}}^{2}}}=\frac{{64\cdot 115_{{}}^{2}}}{{1000\cdot 10_{{}}^{2}}}=8,46\ \Omega[/latex]

ponieważ [latex]\displaystyle {{u}_{{\text{krT}}}}=\text{11 }\!\!%\!\!\text{ }[/latex], przyjmuje się [latex]\displaystyle {{u}_{{\text{Xr}}}}={{u}_{{\text{krT}}}}=\text{11 }\!\!%\!\!\text{ }[/latex], stąd reaktancja transformatora:

[latex]\displaystyle {{X}_{\text{T}}}=\frac{{{{u}_{{\text{Xr}}}}\cdot U_{{\text{rT}}}^{2}}}{{100\cdot S_{{\text{rT}}}^{{}}}}=\frac{{11\cdot 115_{{}}^{2}}}{{100\cdot 10_{{}}^{{}}}}=145,48\ \Omega[/latex]

Konduktancja transformatora

[latex]\displaystyle {{G}_{{\text{Fe}}}}=\frac{{\Delta {{P}_{{\text{Fe}}}}}}{{1000\cdot U_{{\text{rT}}}^{2}}}=\frac{{11}}{{1000\cdot 115_{{}}^{2}}}8,31\cdot {{10}^{{-7}}}\ \text{S}[/latex]

Susceptancja transformatora

[latex]\displaystyle {{B}_{\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ }}}\approx \frac{{{{i}_{0}}{{S}_{{\text{rT}}}}}}{{100\cdot U_{{\text{rT}}}^{2}}}=\frac{{0,5\cdot 10}}{{100\cdot 115_{{}}^{2}}}=3,78\cdot {{10}^{{-6}}}\ \text{S}[/latex]

Zadanie Nr 2

Rozwiązanie:

Z Tab. 5.2 przyjmuje się wartość współczynnika [latex]c=1,1[/latex]. Impedancja systemu elektroenergetycznego:

[latex]{{X}_{{\text{Qt}}}}=\frac{{cU_{{\text{nQ}}}^{2}}}{{{{{{S}''}}_{{\text{kQ}}}}}}\frac{1}{{t_{\text{r}}^{2}}}=\frac{{1,1\cdot 110_{{}}^{2}}}{{3000}}\frac{1}{{\left( {\frac{{110}}{{16,5}}} \right)_{{}}^{2}}}=0,1\ \Omega[/latex]

[latex]{{R}_{{\text{Qt}}}}=0,1\cdot {{X}_{{\text{Qt}}}}=0,1\cdot 0,1=0,01\ \Omega[/latex]

Impedancja transformatora

[latex]\displaystyle {{X}_{\text{T}}}\simeq \frac{{{{u}_{{\text{Xr}}}}\cdot U_{{\text{rT}}}^{2}}}{{100\cdot S_{{\text{rT}}}^{{}}}}=\frac{{10,5\cdot 16,5_{{}}^{2}}}{{100\cdot 6,3_{{}}^{{}}}}=4,54\ \Omega[/latex]

[latex]\displaystyle {{R}_{\text{T}}}=\frac{{{{P}_{{\text{krT}}}}\cdot U_{{\text{rT}}}^{2}}}{{1000\cdot S_{{\text{rT}}}^{2}}}=\frac{{48\cdot 16,5_{{}}^{2}}}{{1000\cdot 6,3_{{}}^{2}}}=0,33\ \Omega[/latex]

Współczynnik korekcyjny

[latex]\displaystyle {{x}_{\text{T}}}=\frac{{{{X}_{\text{T}}}}}{{{{U_{{\text{rT}}}^{2}}}/{{{{S}_{{\text{rT}}}}}}\;}}=\frac{{4,54}}{{{{16,5_{{}}^{2}}}/{{{{{6,3}}_{{}}}}}\;}}=0,11\ \Omega[/latex]

[latex]\displaystyle {{K}_{\text{T}}}=0,95\frac{{{{c}_{{\max }}}}}{{1+0,6{{X}_{\text{T}}}}}=0,95\cdot \frac{{1,1}}{{1+0,6\cdot 0,11}}=0,98[/latex]

Wartość impedancji po uwzględnieniu współczynnika korekcyjnego

[latex]{{X}_{{\text{TK}}}}={{K}_{\text{T}}}\cdot {{X}_{\text{T}}}=0,98\cdot 4,54=4,45\ \Omega[/latex]

[latex]{{R}_{{\text{TK}}}}={{K}_{\text{T}}}\cdot {{R}_{\text{T}}}=0,98\cdot 0,33=0,32\ \Omega[/latex]

Impedancja linii

[latex]{{X}_{\text{l}}}={{{X}'}_{\text{l}}}\cdot l=0,4\cdot 10=4,0\ \Omega[/latex]

[latex]{{R}_{\text{l}}}={{{R}'}_{\text{l}}}\cdot l=0,234\cdot 10=2,34\ \Omega[/latex]

Impedancja zwarciowa

[latex]{{X}_{\text{k}}}={{X}_{{\text{Qt}}}}+{{X}_{{\text{TK}}}}+{{X}_{\text{l}}}=0,1+4,45+4=8,64\ \Omega[/latex]

[latex]{{R}_{\text{k}}}={{R}_{{\text{Qt}}}}+{{R}_{{\text{TK}}}}+{{R}_{\text{l}}}=0,01+0,32+2,34=2,67\ \Omega[/latex]

Zgodnie z nierównością (5.5) zwarcie może być przyjęte jako odległe od generatora:

Początkowy symetryczny prąd zwarciowy

[latex]\displaystyle {{{I}''}_{\text{k}}}=\frac{{c{{U}_{\text{n}}}}}{{\sqrt{3}\sqrt{{R_{\text{k}}^{2}+X_{\text{k}}^{2}}}}}=\frac{{1,1\cdot 15}}{{\sqrt{3}\sqrt{{8,55_{{}}^{2}+2,67_{{}}^{2}}}}}=1,06\ \text{kA}[/latex]

Początkowa symetryczna moc zwarciowa

[latex]\displaystyle {{{S}''}_{\text{k}}}=\sqrt{{3\ }}{{{I}''}_{\text{k}}}\ {{U}_{\text{n}}}=\sqrt{{3\ }}\cdot 1,16\ \cdot 15=27,5\ \text{MVA}[/latex]

Symetryczny prąd zwarciowy wyłączeniowy

[latex]\displaystyle {{I}_{\text{b}}}={{{I}''}_{\text{k}}}=1,06\ \text{kA}[/latex]