obliczanie prądów zwarciowych w sieciach rozdzielczych oraz w
TRANSCRIPT
1
Obliczanie prądów zwarciowych
w sieciach rozdzielczych oraz
w instalacjach elektrycznych
Mgr inŜ. Mirosław Kobusiński
Politechnika Wrocławska, Katedra Energoelektryki
Informacje wstępne
Definicje
Zwarcie -
przypadkowe lub celowe połączenie dwóch punktów sieci elektroenergetycznej, które w normalnych warunkach pracy znajdują się na róŜnych potencjałach.
Spodziewany pr ąd zwarciowy -
prąd zwarciowy, który powinien popłynąć w obwodzie zwarciowym, jeśli zastąpi się go obwodem zastępczym, przy załoŜeniu pomijalnie małej impedancji w miejscu zwarcia (zwarcie bezoporowe).
2
Informacje wstępne
Przyczyny zwarć
Elektryczne -
• przepięcia atmosferyczne i łączeniowe• długotrwałe przeciąŜenia• pomyłki łączeniowe
Nieelektryczne –
• zawilgocenie izolacji• zanieczyszczenie izolatorów• nadmierne zbliŜenie przewodów,• uszkodzenia mechaniczne słupów, kabli, izolatorów• wady fabryczne urządzeń,• obecność zwierząt,• działanie celowe
Informacje wstępne
Skutki zwarć
• cieplne (uszkodzenia, zniszczenieurządzeń, instalacji itd. )
• elektrodynamiczne ( j.w.)
• zagro Ŝenie Ŝycia (poraŜenie, oparzenie)
3
Informacje wstępne
Rodzaje zwarć
- Zwarcia metaliczne lub łukowe
Zwarcia symetryczne -
- trójfazowe,
- trójfazowe z ziemią,
Zwarcia niesymetryczne -
- jednofazowe (L – N, PE, PEN),
- dwufazowe bezpośrednie,
- dwufazowe doziemne
Informacje wstępne
Rodzaje zwarć w projektowaniu urządzeń i instalacji
Dobór przekrojów przewodów i parametrów
aparatów elektrycznych – cieplne i elektrodynamiczne
oddziaływanie prądów zwarciowych:
Zwarcia trójfazowe i jednofazowe
(maksymalna wartość prądu zwarciowego)
4
Informacje wstępne
Zwarcie trójfazowe: np. dobór wlz, rozdzielnica nn w SO
a) b)
Stacja Oddziałowa
Transformator
Sieć rozdzielcza
RT
XT
System elektroenergetyczny
RQ
XQ
Ik3”
Ik3”
wlz
Informacje wstępne
Zwarcie trójfazowe: obliczenia instalacji odbiorczej, RO
a) b)
Stacja Oddziałowa
Transformator
Sieć rozdzielcza
Instalacja odbiorcza
RT
RWLZ
XWLZ
XT
Rozdzielnica oddziałowa
System elektroenergetyczny
RQ
XQ
Ik3” Ik3
”
wlz
5
Struktura zasilania budynku
Un- napiecie znamionoweSK
" - moc zwarciowaTransformatorϑn - PrzekładniaSn=moc znam.∆uK% = napięciezwarcia∆PCu = straty mocyw uzwojeniach
Linia kablowa lub napowietrzna
Szyny(szynoprzewody)
Instalacja odbiorcczapojedynczego mieszkania
WLZ
1u
łoŜe
nie
B2
ZK
Rozdzielnica Główna (RG)
WLZ
2
WL
Z 3
Adm
.50
0 W
OM1
OM5
OM4
OM3
OM2
Zab.WLZ
Zab.PL
l=10m
l=7ml=
3,5m
l=2,5m
12
4 3
56
78
RMSieć zasilającaśredniego napięcia
Struktura zasilania
budynku mieszkalnego
Informacje
wstępne
Informacje wstępne
Rodzaje zwarć w projektowaniu urządzeń i instalacji
Dobór zabezpieczeń i automatyki elektroenergetycznej:
• Minimalne wartości prądów zwarciowych
(zwarcia symetryczne oraz niesymetryczne, zwłaszcza jednofazowe doziemne)
Sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej :
• Minimalne wartości prądów zwarciowych jednofazowych
6
Informacje wstępne
Zwarcie jednofazowe : sprawdzanie ochrony
przeciwporaŜeniowej w obwodzie odbiorczym
RWLZ PEN
XWLZ PEN
a) b)
Stacja Oddziałowa
Transformator
Sieć rozdzielcza(TN-C)
WLZ
M
Instalacja odbiorcza(TN-S)
Przewód zasilający
RT
RWLZ
RL RL PE
XL XL PE
XWLZ
XT
Rozdzielnica oddziałowa
System elektroenergetyczny RQ≈0
XQ
Informacje
wstępne
Wpływ konfiguracji sieci el-en na wartości i rozpływ prądu zwarciowego
GSZ
L1 L2
RO RORO
SP SP
SP
SO SO
RORORORORORO RO
SOSO
SOSO
6 10 kV
110 kV
6 10 kV
0,4 kV
7
Informacje
wstępne
Wpływ struktury wytwarzania energii i struktury systemu el-en na wartości i rozpływ prądu zwarciowego
ElektrowniaSieć przesyłowa
Elektrociepłownia
RSM
Odbiorcy
komunalni
Sieć przesyłowa
Odbiorcykomunalni
Odbiorcykomunalni
RSMRSM
RSM
GPZ
GPZGPZ
GSZ
RSM
Węzłowa stacjasieciowa
Węzłowa stacjasieciowa
Sieć p
rzem
ysło
wa
RSM
220 400 kV
220 400 kV
15 20 kV
15 20 kV
15 20 kV
15 20 kV
110 kV
110 kV
110 kV 110 kV
110 kV
110 kV
0,4 kV0,4 kV
0,4 kV
6 10 kV
110 kV
15 20 kV
6
10
kV
Informacje wstępne
Wpływ konfiguracji sieci i systemu na maksymalne wartości i
rozpływ prądu zwarciowego trójfazowego
• Konfiguracja, przy której następują największe wartości prądów zwarciowych
• Pominięcie układów połączeń, przy których prądy zwarciowe mogą uzyskiwać szczególnie duŜe wartości, ale przez bardzo krótki czas, np. w czasie przełączeń eksploatacyjnych
8
Obliczanie zwarcia 3 - fazowego
Schemat zastępczy obwodu zwarciowego trójfazowego
Zod=Rod+jXod
ZG=RG+jXG
UL1
UL2
UL3
ik3
W rozwa Ŝaniach praktycznych zast ępuje si ę układem jednofazowym( przesunięcie przebiegów okresowych w fazach odpowiednio o 2π/3 i 4π/3
w stosunku do wyznaczonych w układzie jednofazowym)
Suma wartości chwilowych składowych nieokresowych w poszczególnych fazach jest równa zeru.
Obliczanie zwarcia 1 - fazowego
Schemat zastępczy obwodu zwarciowego jednofazowego
)sin( ψω += tUu m
R ωL
ZL
iK
iK
Um – amplituda napięcia,ω – pulsacja,ψ – kąt fazowy napięcia w chwili zwarcia
Źródło napięcia
Parametry obwodu zwartego
dt
diLRitUu K
Km +=+= )sin( ψω
9
Obliczanie zwarcia 1 – fazowego
Przebiegi prądu zwarciowego
( )nokokm
tL
R
mK iiIetIi +=
−−−+=
−)sin()sin( ϕψϕψω
dt
diLRitUu K
Km +=+= )sin( ψω
Równanie:
Rozwiązanie:
( )22 LR
UI m
m⋅+
=ω
)sin( ϕψω −+= tIi mok
)sin( ϕψ −=− t
L
R
mnok eIi
Obliczanie zwarcia 1 - fazowegoSkładowa okresowa i nieokresowa pr ądu zwarciowego
R
Larctg
⋅= ωϕ
gdzie:
u, i
tϕψ
iAC
u
iDC
iK
Imax
ip
10
Obliczanie zwarcia 1 - fazowego
Przebieg prądu zwarciowego –
prąd zwarciowy o przebiegu symetrycznym
)sin( ψω += tUu m
R ωL
ZL
iK
iK
u, i
tϕψ
iAC
u
Im
ip
iDC =0
)sin( ϕψω −+== tIii mokK
ψ=φ
Obliczanie zwarcia 1 - fazowego
Przebieg prądu zwarciowego –
prąd zwarciowy o maksymalnej asymetrii
u, i
tϕψ
iAC
uiK
iDC
Im
ip
ϕπϕπ +=Ψ+=Ψ2
3 lub
2
)sin( ψω += tUu m
R ωL
ZL
iK
iK
inok = maxgdy sin(ψ-φ) = 1
W obwodach WN R≈0 :
φ ≈ π/2 czyli:
)sin( ϕψ −=− t
L
R
mnok eIi
Ψ = 0 lub ψ = π
11
Obliczanie zwarcia 1 - fazowego
Przebieg prądu zwarciowego –
prąd zwarciowy o maksymalnej asymetrii – prąd udarowy
u, i
tϕψ
iAC
uiK
iDC
Im
ip
K
tL
R
mp IetIi κω 2cos =
+=
−
1)sin( −=−+ ϕψω t
πωκ X
Rt
L
R
p eetp −−
+=+= 1cos
Przy załoŜeniu:
Ψ = π ; φ = π/2
ωtp= π
ik = max = ip
Obliczanie zwarcia 1 - fazowego
Przebiegi prądu zwarciowego –
prąd zwarciowy o maksymalnej asymetrii – prąd udarowy
K
tL
R
mp IetIi κω 2cos =
+=
−
πωκ X
Rt
L
R
p eetp −−
+=+= 1cos
X
R
e3
98.002.1−
+≈κ
Zgodnie z normą PN-IEC 60909
12
−−−+=
−)sin()sin(1 ϕψϕψω
tL
R
mKL etIi
−−−−−+=
−)
3
2sin()
3
2sin(2 πϕψπϕψω
tL
R
mLK etIi
−−−−−+=
−)
3
4sin()
3
4sin(3 πϕψπϕψω
tL
R
mLK etIi
Obliczanie zwarcia 3 - fazowegoPrzebiegi pr ądu zwarciowego przy zwarciu trójfazowym
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego
PN-EN 60909-0:2002Tytuł: Pr ądy zwarciowe w sieciach trójfazowych pr ądu przemiennego. Cz ęść 0: Obliczanie pr ądów
Podano metod ę obliczania pr ądów zwarciowych w niskonapi ęciowych trójfazowych sieciach pr ądu przemiennego i w wysokonapi ęciowych trójfazowych sieciach pr ądu przemiennego, pracuj ących przy cz ęstotliwo ści 50 Hz lub 60 Hz. Podano ogólny, praktyczny i zwi ęzły sposób post ępowania prowadz ący do wyników o akceptowalnej dokładno ści.
13
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zwarcia odległe oraz w pobliŜu generatorów
"KI22 pi
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
iDC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolna
Standardowe przebiegi prądu zwarciowego:
a) zwarcia odległeod źródeł zasilania (od generatorów)
a) zwarcia w pobliŜu źródeł zasilania "
KI22 pi
ik
iDC - składowa aperiodycznaKI22
t
Obwiednia górna
Obwiednia dolna
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zwarcia odległe od generatorów
"KI22 pi
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
iDC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolna
• zwarcia na innym poziomie napięć niŜ generatorowe (zwarcie za transformatorem),
w obliczeniach praktycznych wtedy gdy reaktancja transformatora jest co najmniej
dwukrotnie wi ększa od impedancji źródła zasilania ,
• stała amplituda składowej okresowej w czasie trwania zwarcia,
• składowa nieokresowa iDC o wartości √2Ik″ zanikająca wykładniczo do zera
14
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zwarcia w pobliŜu źródeł zasilania
• Brak stałej wartości amplitudy składowej okresowej
• DuŜy wpływ zjawisk elektromagnetycznych
w generatorach,
• Generator synchroniczny zmienia wartość swojej
impedancji w trakcie trwania zwarcia w wyniku
występowania przebiegów przejściowych w jego
uzwojeniach podczas chwilowego przyspieszania,
a następnie wyhamowania wirnika .
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zwarcia w pobliŜu źródeł zasilania
Prąd zwarciowy całkowity(suma poszczególnych składowych)
Składowa okresowa ustalona - ustalony stan pracy
Składowa przej ściowa główna -
(wpływ uzwojenia wzbudzenia)
Składowa przej ściowa wst ępna -
(wpływ uzwojeń tłumiących wirnika)
+
+
15
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zwarcia w pobliŜu źródeł zasilania
"KI22 pi
ik
iDC - składowa aperiodycznaKI22
t
Obwiednia górna
Obwiednia dolna
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
podstawowe parametry prądu zwarciowego
"KI22 pi
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
iDC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolna
Początkowy pr ąd zwarciowy Ik” –(składowa okresowa początkowa prądu zwarciowego) – wartość skuteczna
składowej okresowej spodziewanego prądu zwarciowego w chwili powstania zwarcia (t =0)
Ik″
16
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
podstawowe parametry prądu zwarciowego
Prąd zwarciowy udarowy i p– największa moŜliwa wartość chwilowa spodziewanego prądu zwarciowego
"KI22
ip
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
iDC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolna
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
podstawowe parametry prądu zwarciowego
Ustalony pr ąd zwarciowy IK –
wartość skuteczna składowej symetrycznej prądu zwarciowego po zaniknięciu wszystkich składowych przejściowych w prądzie zwarciowym.
"KI22 pi
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
iDC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolna
Ik
17
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
podstawowe parametry prądu zwarciowego
Składowa aperiodyczna iDC –
średnia wartość prądu pomiędzy górną i dolną obwiednią prądu zwarciowego, o przebiegu zanikającym od wartości początkowej do zera.
"KI22 pi
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
i DC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolna
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
podstawowe parametry prądu zwarciowego
"KI22 pi
ik
"KK I22I22 =
t
Obwiednia górna
iDC - składowa aperiodyczna
Obwiednia dolnatK
tmin
Ib
Prąd wył ączeniowy symetryczny Ib – wartość skuteczna składowej symetrycznej prądu zwarciowego w chwili rozejścia się styków łącznika wyłączającego zwarcie lub w początkowej chwili przetapiania wkładki bezpiecznikowej, jeśli zwarcie jest wyłączane przez bezpiecznik.
Zastępczy pr ąd zwarciowy cieplny Ith – wartość skuteczna prądu przemiennego, o nie zmieniającej się amplitudzie, który płynąc w czasie równym czasowi trwania zwarcia, wydzieliłby taką samą ilośc ciepła, co spodziewany prąd zwarciowy.
i
t
Ith
18
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zwarcia symetryczne i niesymetryczne
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
początkowy prąd zwarcia trójfazowego
L1
L3
L2
iK(L1)
iK(L3)
iK(L2)
ZK
ZK
ZK
Zwarcie 3-fazowe (symetryczne)
Zastępczy obwód zwarciowy
ZK iK
3ncU
K
nK
Z
cUI
3" =
Napięcie znamionowe
Un
Wartość współczynnika c do obliczania prądu zwarciowego
maksymalnego minimalnego
Niskie, do 1kV:
- 230/400V
- inne
1,00
1,05
0,95
1,00
Wysokie, >1 kV 1,10 1,00
19
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
prąd zwarciowy udarowy
πκ X
R
e−
+=1
X
R
e3
98.002.1−
+≈κ
Dla zwarć w pobliŜu źródeł zasilania moŜna przyjmować κ ≈ 2.0
Dla zwarć w sieci, nawet jeśli R/X ≈ 0, przyjmuje się κ ≤ 1.8
"2 Kp Ii κ=
IK”/IK lub IKM”/INM
µ
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
prąd wyłączeniowy symetryczny
"Kb II µ=
20
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zastępczy prąd zwarciowy cieplny
"Kth InmI ⋅+=
m – współczynnik reprezentujący zanik składowej aperiodycznej
n – współczynnik reprezentujący zanik składowej okresowej przy zwarciach w pobliŜu źródeł zasilania.
Dla zwarć dalekich od źródeł zasilanian = 1
Tk
IK”/IK lub IKM”/INM =
=κ
m
Tk
n
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
zastępcza moc zwarciowa
nKK UIS "" 3=
21
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
Q - systemUS
F
n
K"
Tr. 1Snϑn=Un1/Un2∆uK%∆PCu% or ∆PCu [kW]
L - LiniaRL' [ Ω/km]XL' [Ω/km]
Tr. 2Snϑn=Un1/Un2∆uK%∆PCu% or ∆PCu [kW]
Dławikzwarciowy
UnIn
XR%
Q - systemRQ jXQ RT1 jXT1 RT2 jXT2RL jXL jXR
3ncU
F
DławikzwarciowyL - LiniaTr. 1 Tr. 2
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
System el-enUnSK"
TransformatorSnϑn=Un1/Un2∆uK%∆PCu% lub ∆PCu [kW]
LiniaRL' [ Ω/km]XL' [Ω/km]
OM1
OM5
OM4
OM3
OM2
RM
WL
Z
RG
ZK
System
RQ jXQ RT1 jXT1 R1 jX1RL jXL
3ncU
LinaTr ZK RG
WL
Z
R2
R3
R4
jX2
jX3
jX4
WLZ
- RM
RM
Robw
jXobw
22
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
System elektroenergetyczny – reprezentuje źródło dalekie
QQQ jXRZ +=
"
2
K
nQ
S
cUZ =
Dla sieci Un ≤ 35 kV przyjmuje się: RQ ≈ 0,1 XQ , , XQ ≈ 0,995 ZQ
Dla sieci Un > 35 kV przyjmuje się: RQ ≈ 0 , XQ ≈ ZQ
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
Transformatory
Dla transformatorów o mocy Sn > 2,5 MVA zakłada się : RT ≈ 0 , stąd XT ≈ ZT
TTT jXRZ +=
n
nKT S
UuZ
2%
%100
∆=
n
nCuT S
UPR
2%
%100
∆=
22TTT RZX −=
n
n
n
kWCuT S
U
S
PR
2][∆
=lub
23
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
[ ]Al mm
m2⋅Ω
= 34γ
LinieLLL jXRZ +=
s
mlRL ⋅
=γ
][
( ) [ ]Cu mm
m2⋅Ω
÷= 5654γ
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
XL’ jest zwykle obliczone dla róŜnych konstrukcji linii lub odczytane z wykresu
lXX LL ⋅= '
Linie
24
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
Przyjmuje się uśrednioną wartość reaktancji dla przewodów instalacyjnych,: X’prz = 0,08 m
mΩ
Dla przewodów szynowych (szyny zbiorcze) przyjmuje się X’sz = 0,12 m
mΩ
Reaktancja jednostkowa x΄ ,
mmΩ
0,25 ÷ 0,30linie napowietrzne
0.10przewody w rurkach
instalacyjnych
0,07 ÷ 0.08 kable
Rodzaj przewodóww instalacji
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
Dławiki zwarciowe
Dla dławików zwarciowych zakłada się: RR = 0 , stąd XR = ZR
Rn
RnR
Rn
RnRR S
Ux
I
UxX
2%%
1003%100==
RnRnRn UIS 3= Moc znamionowa (przepustowa) dławika
25
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
ϕη cos⋅= nM
nM
PS
nM
n
rnM
n
rM
I
U
kS
U
kZ
3
11 2
==
Silniki
ϕη cos3 nnnM IUP =
nM
rMr I
Ik =
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
parametry zastępcze obwodu zwarciowego
75,110,0995,0 === MM
MMM X
RZX κ
65,115,0989,0 === MM
MMM X
RZX κ
Silniki
3,145,0922,0 === MM
MMM X
RZX κ
Silniki WN o mocy PnM odniesionej do pary biegunów ≥ 1MW
Silniki WN o mocy PnM odniesionej do pary biegunów < 1MW
Grupy silników nnpołączonych kablami
26
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
Uwzględnienie silników indukcyjnych w prądzie
zwarciowym
M
nKM
Z
cUI
3" =
"2 KMMpM Ii κ=
"KMbM qII µ=
"Kth InmI ⋅+=
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
przeliczanie parametrów przez przekładnię
transformatora
Q TUn1 Un2
2
1
21
212 )()()(
⋅=⋅=
n
nnQTnQnQ U
UUZUZUZ ϑ
27
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
obliczanie zwarcia jednofazowego
01021
12
33
ZZ
Uc
ZZZ
UcI nn
K+
=++
=′′
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
impedancje składowej zerowej
System 000 == QQ XR
Transformator
Dy Dz, Yz Yy
R0T RT 0,4 RT RT
X0T (0,93-1) XT 0,1 XT (7-24) XT
Linia kablowaLNL RRRR 10 43 ≈+=
( ) LL XX 45,30 −=
DławikDD XX 10 =
28
Obliczanie prądu zwarcia jednofazowego metodą uproszczoną
Cel: sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w
obwodzie odbiorczym
• do obliczeń naleŜy przyjąć minimalną wartość współczynnika napięciowego cmin
• naleŜy uwzględnić nagrzewanie się przewodów podczas zwarcia i związane z tym zwiększenie ich rezystancji:
( )LWLZTK RRRR 2224,11 ++=
1
min1
k
nfK Z
UcI
⋅≈
11
95,0
k
nfK Z
UI ≈
Obliczanie prądu zwarcia jednofazowego metodą uproszczoną
Cel: sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w
obwodzie odbiorczyma) b)
Stacja Oddziałowa
Transformator
Sieć rozdzielcza(TN-C)
WLZ
M
Instalacja odbiorcza(TN-S)
Przewód zasilający
RT
RWLZ
RL RL PE
XL XL PE
XWLZ
XT
Rozdzielnica oddziałowa
System elektroenergetyczny RQ≈0
XQ
29
Obliczanie prądu zwarcia jednofazowego metodą uproszczoną
Cel: sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w
obwodzie odbiorczym
Zk1= ZQ + ZT + Zwlz + ZL + ZWLZ PEN + Z L PE = R K1+jXK1
RK1 = RT + RWLZ + RL + RWLZPEN + R L PE
XK1 = XQ + XT + XWLZ + XL + XWLZ PEN + XL PE
SWLZ =SWLZ PEN RWLZ = RWLZ PEN
XWLZ = XWLZ PEN
SL=SL PE RL = RL PE ,
XL = XL PEN
RK1 = RT + 2RWLZ + 2RL
XK1 = XQ + XT + 2RWLZ + 2XL
Obliczanie prądu zwarcia jednofazowego metodą uproszczoną
Cel: sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w
obwodzie odbiorczym
30
ZQ
ZT1
ZL3ZL2 ZL4
ZT2 ZT3 ZT4
ZL5ZL1
F1
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
Wyznaczanie impedancji zastępczej
ZQ
ZT1
ZL3ZL2 ZL4
ZT2 ZT3 ZT4
ZL5ZL1
F2
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
Wyznaczanie impedancji zastępczej
31
ZQ
ZT1
ZL3ZL2 ZL4
ZT2 ZT3 ZT4
ZL5ZL1
F3
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
Wyznaczanie impedancji zastępczej
ZQ
ZT1
ZL3ZL2 ZL4
ZT2 ZT3 ZT4
ZL5ZL1
F4
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
Wyznaczanie impedancji zastępczej
32
ZQ
ZT1
ZL3ZL2 ZL4
ZT2 ZT3 ZT4
ZL5ZL1
F5
Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 –
Wyznaczanie impedancji zastępczej
Przykład obliczeniowy
PE systemUn=110 kVSK" = 1500 MVA
Tr. 1Sn=15 MVAϑn=115/20.5 kV∆uK% = 10%
Tr. 2Sn=1.6 MVAϑn=20/6.3 kV∆uK% = 6%∆Pcu = 17 kW
LK YAKY 3x95 mm 2
XL'=0.116 Ω/km
F2
C-L ReactorURn = 10 kVIRn = 500 AxR% = 6%
F1
Przykład obliczania zwarcia dalekiego od źródeł zasilania:NaleŜy obliczyć parametry charakterystyczne prądu zwarciowego dla zwarcia trójfazowego w miejscach F1 i F2. tmin = 0.02 s, tK = 0,05s
l = 500 m
110 kV
20 kV
20 kV
6,3 kV
6,3 kV
33
Przykład obliczeniowy
PE system
RQ jXQ RT1 jXT1 RT2 jXT2RL jXL
3ncU
F1
LineTr. 1 Tr. 2
Przypadek 1: zwarcie w F1 Ω+=+= )776.1279,0( jjXRZ KKK
Ω≈+= 8.122KKK XRZ
kAkV
Z
cUI
K
nK 12.2
8.13
61.1
3" =
Ω⋅⋅==
kAkAIi Kp 89,412.263.122 " =⋅⋅== κ
kAkAII Kb 12.212.21" =⋅== µ
kAkAInmI Kth 60.212.215.0" ≈⋅+=⋅+=
kAII KK 12.2" ==
MVAkVkAUIS nKK 03.22612.233 "" =⋅⋅==
Element sieci R jX Komentarz Ω Ω System 0 j 0.028 ZQ = XQ dla napięcia sieci Un>35 kV Transformator T1 0 j 0.278 RT= 0 dla transformatorów Sn > 2,5
MVA Linia 0.0154 j 0.0058 Transformator T2 0,264 j 1.464
Impedancja całkowita 0.279 j 1.776
Przykład obliczeniowy
Przypadek 2, zwarcie w F2Ω+=+= )47.2279,0( jjXRZ KKK
Ω≈+= 49.222KKK XRZ
kAkV
Z
cUI
K
nK 53.1
49.23
61.1
3" =
⋅⋅==
Ω
kAkAIi Kp 72.353.172.122 " =⋅⋅== κ
kAkAII Kb 53.153.11" =⋅== µ
kAkAInmI Kth 94,153.116.0" ≈⋅+=⋅+=
kAII KK 53.1" ==
MVAkVkAUIS nKK 9.15653.133 "" =⋅⋅==kVkAXIU rK 84.1693.053.133 " =Ω⋅⋅==∆
Element sieci R jX Komentarz Ω Ω System 0 j 0.028 ZQ = XQ dla sieci o napieciu Un>35 kV Transformator T1 0 j 0.278 RT= 0 dla transformatorów Sn > 2,5
MVA Linia 0.0154 j 0.0058 Transformator T2 0,264 j 1.464
Dławik zwarciowy 0 j 0.693 R dławika przyjmuje się równe 0 Impedancja całkowita 0.279 j 2.47
DławikzwarciowyPE system
RQ jXQ RT1 jXT1 RT2 jXT2RL jXL jXR
3ncU
F
LineTr. 1 Tr. 2