doct I i - Politechnika Wrocławska
download 
Reklamacja Transkrypt
t I i - Politechnika Wrocławska
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 prąd 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). 1 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, zniszczenie urządzeń, instalacji itd. ) • elektrodynamiczne ( j.w.) • zagroŜenie Ŝycia (poraŜenie, oparzenie) 2 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) 3 Informacje wstępne Zwarcie trójfazowe: np. dobór wlz, rozdzielnica nn w SO a) b) System elektroenergetyczny RQ XQ RT Stacja Oddziałowa Transformator Ik3 XT ” Ik3” Sieć rozdzielcza wlz Informacje wstępne Zwarcie trójfazowe: obliczenia instalacji odbiorczej, RO a) b) System elektroenergetyczny RQ XQ Stacja Oddziałowa RT Transformator XT RWLZ Sieć rozdzielcza wlz Ik3” XWLZ Ik3” Rozdzielnica oddziałowa Instalacja odbiorcza 4 Informacje wstępne 5 4 3 l=2,5m 2 Zab. PL 1 l=7m l=10m RM OM1 Instalacja odbiorccza pojedynczego mieszkania OM2 OM3 OM4 WLZ 3 Szyny (szynoprzewody) 6 OM5 Zab. WLZ Rozdzielnica Główna (RG) ZK Linia kablowa lub napowietrzna Adm. 500 W Transformator ϑn - Przekładnia Sn=moc znam. ∆uK% = napięcie zwarcia ∆PCu = straty mocy w uzwojeniach Un- napiecie znamionowe SK" - moc zwarciowa 7 WLZ 2 Sieć zasilająca średniego napięcia l=3,5m budynku 8 WLZ 1 ułoŜenie B2 Struktura zasilania budynku Strukturamieszkalnego zasilania 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 5 Informacje wstępne Zwarcie jednofazowe : sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w obwodzie odbiorczym a) b) System elektroenergetyczny RQ≈0 XQ Stacja Oddziałowa RT Transformator XT Sieć rozdzielcza (TN-C) WLZ RWLZ RWLZ XWLZ XWLZ PEN PEN Rozdzielnica oddziałowa Instalacja odbiorcza (TN-S) RL RL PE Przewód zasilający XL XL PE M L1 L2 Informacje wstępne 110 kV GSZ 6 Wpływ konfiguracji sieci el-en na wartości i rozpływ prądu zwarciowego 10 kV SO SO RO RO RO SP SP SP 6 10 kV SO SO SO SO 0,4 kV RO RO RO RO RO RO RO 6 Elektrownia Sieć przesyłowa 220 400 kV W ęzłowa stacja sieciowa Elektrociepłownia 6 10 kV 110 kV 110 kV GSZ GPZ 0,4 kV 20 kV RSM Odbiorcy komunalni RSM 15 110 kV Węzłowa stacja sieciowa 110 kV 110 kV GPZ 15 6 10 kV 110 kV Wpływ struktury wytwarzania energii i struktury systemu el-en na wartości i rozpływ prądu zwarciowego GPZ 20 kV 15 Siećprzemysłowa Informacje wstępne 110 kV 20 kV RSM RSM 220 15 RSM 15 20 kV RSM 0,4 kV Odbiorcy komunalni 400 kV 20 kV Sieć przesyłowa 0,4 kV Odbiorcy komunalni 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 7 Obliczanie zwarcia 3 - fazowego Schemat zastępczy obwodu zwarciowego trójfazowego ZG=RG+jXG Zod=Rod+jXod UL1 UL2 ik3 UL3 W rozwaŜaniach praktycznych zastępuje się 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 Parametry obwodu zwartego R ωL iK iK Źródło napięcia ZL u = U m sin(ωt + ψ ) u = U m sin(ωt +ψ ) = RiK + L diK dt Um – amplituda napięcia, ω – pulsacja, ψ – kąt fazowy napięcia w chwili zwarcia 8 Obliczanie zwarcia 1 – fazowego Przebiegi prądu zwarciowego Równanie: u = U m sin(ωt +ψ ) = RiK + L diK dt Rozwiązanie: R − t iK = I m sin(ωt + ψ − ϕ ) − e L sin(ψ − ϕ ) = I m (iok + inok ) Obliczanie zwarcia 1 - fazowego Składowa okresowa i nieokresowa prądu zwarciowego u, i Imax iAC iK u ϕ ψ t i DC ip iok = I m sin(ωt +ψ − ϕ ) inok = I m e R − t L sin(ψ − ϕ ) gdzie: Im = Um R 2 + (ω ⋅ L ) ϕ = arctg 2 ω⋅L R 9 Obliczanie zwarcia 1 - fazowego Przebieg prądu zwarciowego – prąd zwarciowy o przebiegu symetrycznym u, i Im iAC ωL R iK u iK ZL u = Um sin(ωt +ψ ) ϕ ψ iDC =0 t ip ψ=φ iK = iok = I m sin(ωt +ψ − ϕ ) Obliczanie zwarcia 1 - fazowego Przebieg prądu zwarciowego – prąd zwarciowy o maksymalnej asymetrii iK R ωL u, i Im iAC iK iK u ZL u = U m sin(ωt + ψ ) ϕ t ψ inok = I m e R − t L sin(ψ − ϕ ) inok = max gdy sin(ψ-φ) = 1 Ψ = 0 lub ψ = π iDC ip W obwodach WN R≈0 : φ ≈ π/2 czyli: Ψ= π 2 +ϕ 3 lub Ψ = π + ϕ 2 10 Obliczanie zwarcia 1 - fazowego Przebieg prądu zwarciowego – prąd zwarciowy o maksymalnej asymetrii – prąd udarowy u, i ik = max = ip Im sin(ω t + ψ − ϕ ) = −1 iAC iK u ϕ Przy załoŜeniu: t ψ Ψ = π ; φ = π/2 iDC ωtp= π ip R − t i p = I m cos ω t + e L = 2 κ I K κ = cos ω t p + e R − tp L = 1+ e − R π X Obliczanie zwarcia 1 - fazowego Przebiegi prądu zwarciowego – prąd zwarciowy o maksymalnej asymetrii – prąd udarowy R − t i p = I m cos ωt + e L = 2κI K κ = cos ωt p + e R − tp L = 1+ e − R π X Zgodnie z normą PN-IEC 60909 κ ≈ 1.02 + 0.98e − 3R X 11 Obliczanie zwarcia 3 - fazowego Przebiegi prądu zwarciowego przy zwarciu trójfazowym R − t iKL1 = I m sin(ωt + ψ − ϕ ) − e L sin(ψ − ϕ ) iK L 2 iK L 3 R − t 2 2 = I m sin(ωt +ψ − ϕ − π ) − e L sin(ψ − ϕ − π ) 3 3 R − t 4 4 = I m sin(ωt + ψ − ϕ − π ) − e L sin(ψ − ϕ − π ) 3 3 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego PN-EN 60909-0:2002 Tytuł: Prądy zwarciowe w sieciach trójfazowych prądu przemiennego. Część 0: Obliczanie prądów Podano metodę obliczania prądów zwarciowych w niskonapięciowych trójfazowych sieciach prądu przemiennego i w wysokonapięciowych trójfazowych sieciach prądu przemiennego, pracujących przy częstotliwości 50 Hz lub 60 Hz. Podano ogólny, praktyczny i zwięzły sposób postępowania prowadzący do wyników o akceptowalnej dokładności. 12 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – zwarcia odległe oraz w pobliŜu generatorów ik Standardowe przebiegi prądu zwarciowego: Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna 2 2I"K 2 2IK = 2 2I"K ip a) zwarcia odległe od źródeł zasilania (od generatorów) t ik a) zwarcia w pobliŜu źródeł zasilania Obwiednia górna Obwiednia dolna iDC - składowa aperiodyczna 2 2I K 2 2I"K ip t Obwiednia dolna Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – zwarcia odległe od generatorów ik Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna 2 2IK = 2 2I"K 2 2I"K ip t Obwiednia dolna • zwarcia na innym poziomie napięć niŜ generatorowe (zwarcie za transformatorem), w obliczeniach praktycznych wtedy gdy reaktancja transformatora jest co najmniej dwukrotnie większa od impedancji źródła zasilania, • stała amplituda składowej okresowej w czasie trwania zwarcia, • składowa nieokresowa iDC o wartości √2Ik″ zanikająca wykładniczo do zera 13 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 Składowa okresowa ustalona - ustalony stan pracy + Składowa przejściowa główna (wpływ uzwojenia wzbudzenia) + Składowa przejściowa wstępna (wpływ uzwojeń tłumiących wirnika) Prąd zwarciowy całkowity (suma poszczególnych składowych) 14 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – zwarcia w pobliŜu źródeł zasilania ik Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna 2 2I K 2 2I"K ip t Obwiednia dolna Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – podstawowe parametry prądu zwarciowego Początkowy prąd zwarciowy Ik” – (składowa okresowa początkowa prądu zwarciowego) – wartość skuteczna składowej okresowej spodziewanego prądu zwarciowego w chwili powstania zwarcia (t =0) ik Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna Ik ″ 2 2IK = 2 2I"K 2 2I"K ip t Obwiednia dolna 15 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – podstawowe parametry prądu zwarciowego Prąd zwarciowy udarowy ip – największa moŜliwa wartość chwilowa spodziewanego prądu zwarciowego ik Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna 2 2I"K 2 2IK = 2 2I"K ip t Obwiednia dolna Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – podstawowe parametry prądu zwarciowego Ustalony prąd zwarciowy IK – wartość skuteczna składowej symetrycznej prądu zwarciowego po zaniknięciu wszystkich składowych przejściowych w prądzie zwarciowym. ik Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna 2 2IK = 2 2I"K 2 2I"K ip Ik t Obwiednia dolna 16 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. ik Obwiednia górna i DC - składowa aperiodyczna 2 2IK = 2 2I"K 2 2I"K ip t Obwiednia dolna Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – podstawowe parametry prądu zwarciowego ik Prąd wyłączeniowy 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. Obwiednia górna iDC - składowa aperiodyczna 2 2IK = 2 2I"K 2 2I"K ip Ib t tmin Obwiednia dolna tK Zastępczy prąd 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 Ith t 17 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 Zwarcie 3-fazowe (symetryczne) iK(L1) ZK iK(L2) ZK 3 ZK L3 Zastępczy obwód zwarciowy cU n 3 cU n L2 iK(L3) ZK ZK I K" = L1 iK Napięcie znamionowe Un Wartość współczynnika c do obliczania prądu zwarciowego maksymalnego Niskie, do 1kV: - 230/400V - inne 1,00 1,05 0,95 1,00 Wysokie, >1 kV 1,10 1,00 minimalnego 18 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – prąd zwarciowy udarowy i p = 2κI K κ = 1+ e − " R π X κ ≈ 1.02 + 0.98e − 3R X 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 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – prąd wyłączeniowy symetryczny I b = µI K" µ IK”/IK lub IKM”/INM 19 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – zastępczy prąd zwarciowy cieplny I th = m + n ⋅ I κ= " K m m – współczynnik reprezentujący zanik składowej aperiodycznej n – współczynnik reprezentujący zanik składowej okresowej przy zwarciach w pobliŜu źródeł zasilania. Tk IK”/IK lub IKM”/INM = n Dla zwarć dalekich od źródeł zasilania n=1 Tk Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – zastępcza moc zwarciowa S K" = 3I K" U n 20 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego Q - system Un S K" Tr. 1 Sn ϑn=Un1/Un2 ∆uK% ∆PCu% or ∆PCu [kW] Tr. 2 Sn ϑn=Un1/Un2 ∆uK% ∆PCu% or ∆PCu [kW] L - Linia RL' [ Ω/km] XL' [Ω/km] Dławik zwarciowy Un In XR% F Q - system RQ jXQ RT1 Tr. 1 jXT1 RL L - Linia jXL Tr. 2 RT2 jXT2 Dławik zwarciowy jXR F cU n 3 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego RM OM1 OM2 WLZ OM3 OM4 OM5 RG System el-en Un SK" Transformator Sn ϑn=Un1/Un2 ∆uK% ∆PCu% lub ∆PCu [kW] Linia RL' [ Ω/km] XL' [Ω/km] ZK System RQ Lina Tr jXQ RT1 jXT1 RL ZK jXL R1 jX1 RG R2 jX2 R3 WLZ cU n 3 jX3 jX4 WLZ - RM R4 RM Robw jXobw 21 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego System elektroenergetyczny – reprezentuje źródło dalekie Z Q = RQ + jX Q cU n2 ZQ = " SK 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 Z T = RT + jX T ZT = RT = ∆PCu % U n2 100% S n ∆uK % U n2 100% S n lub RT = ∆PCu[ kW ] U n2 Sn Sn X T = Z T2 − RT2 Dla transformatorów o mocy Sn > 2,5 MVA zakłada się : RT ≈ 0 , stąd XT ≈ ZT 22 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego Linie Z L = RL + jX L RL = γ = 34 m Ω ⋅ mm 2 l [ m] γ ⋅s [Al] γ = (54 ÷ 56) m Ω ⋅ mm 2 [Cu] Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego Linie X L = X L' ⋅ l XL’ jest zwykle obliczone dla róŜnych konstrukcji linii lub odczytane z wykresu 23 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego Rodzaj przewodów w instalacji Reaktancja jednostkowa x΄ , mΩ m kable 0,07 ÷ 0.08 przewody w rurkach instalacyjnych 0.10 linie napowietrzne 0,25 ÷ 0,30 Przyjmuje się uśrednioną wartość reaktancji dla przewodów instalacyjnych,: X’prz = 0,08 Dla przewodów szynowych (szyny zbiorcze) przyjmuje się X’sz = 0,12 mΩ m mΩ m 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 2 xR % U Rn xR % U Rn XR = = 100% 3I Rn 100 S Rn S Rn = 3I RnU Rn Moc znamionowa (przepustowa) dławika 24 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego Silniki 1 U n2 1 ZM = = k r S nM k r S nM = Un 3I nM kr = I rM I nM PnM η ⋅ cos ϕ PnM = 3U n I nη cos ϕ Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – parametry zastępcze obwodu zwarciowego Silniki X M = 0,995Z M RM = 0,10 XM κ M = 1,75 Silniki WN o mocy PnM odniesionej do pary biegunów ≥ 1MW X M = 0,989 Z M RM = 0,15 XM κ M = 1,65 Silniki WN o mocy PnM odniesionej do pary biegunów < 1MW X M = 0,922Z M RM = 0,45 XM κ M = 1,3 Grupy silników nn połączonych kablami 25 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – Uwzględnienie silników indukcyjnych w prądzie zwarciowym " I KM = cU n 3 ZM " i pM = 2κ M I KM " I bM = µqI KM I th = m + n ⋅ I K" Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – przeliczanie parametrów przez przekładnię transformatora Q Un1 T Un2 U n2 2 Z Q (U n 2 ) = Z Q (U n1 ) ⋅ ϑT = Z Q (U n1 ) ⋅ U n1 2 26 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – obliczanie zwarcia jednofazowego I K′′ 1 = c 3U n Z1 + Z 2 + Z 0 = c 3U n 2 Z1 + Z 0 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – impedancje składowej zerowej System Transformator Linia kablowa Dławik R0 Q = X 0 Q = 0 Dy Dz, Yz Yy R0T RT 0,4 RT RT X0T (0,93-1) XT 0,1 XT (7-24) XT R 0 L = R + 3 R N ≈ 4 R1 L X 0 L = (3,5 − 4 ) X L X 0 D = X 1D 27 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: I K1 ≈ c min ⋅ U nf I K1 ≈ Z k1 0,95U nf Z k1 RK 1 = RT + 1,24(2 RWLZ + 2 RL ) Obliczanie prądu zwarcia jednofazowego metodą uproszczoną Cel: sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w obwodzie odbiorczym a) b) System elektroenergetyczny RQ≈0 XQ Stacja Oddziałowa RT Transformator XT RWLZ Sieć rozdzielcza (TN-C) XWLZ WLZ Rozdzielnica oddziałowa Instalacja odbiorcza (TN-S) RL RL PE XL XL PE Przewód zasilający M 28 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 Obliczanie prądu zwarcia jednofazowego metodą uproszczoną Cel: sprawdzanie ochrony przeciwporaŜeniowej w obwodzie odbiorczym SWLZ =SWLZ PEN SL=SL PE RWLZ = RWLZ PEN XWLZ = XWLZ PEN RL = RL PE , XL = XL PEN RK1 = RT + 2RWLZ + 2RL XK1 = XQ + XT + 2RWLZ + 2XL 29 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – Wyznaczanie impedancji zastępczej ZQ ZT1 F1 ZL2 ZL3 ZT2 ZT3 ZL1 ZL4 ZT4 ZL5 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – Wyznaczanie impedancji zastępczej ZQ ZT1 ZL2 F2 ZT2 ZL1 ZL3 ZT3 ZL4 ZT4 ZL5 30 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – Wyznaczanie impedancji zastępczej ZQ ZT1 ZL2 ZL3 ZT2 ZT3 ZL1 ZL4 F3 ZT4 ZL5 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – Wyznaczanie impedancji zastępczej ZQ ZT1 ZL2 ZL3 ZT2 ZT3 ZL4 ZT4 F4 ZL1 ZL5 31 Obliczanie parametrów prądu zwarciowego zgodnie z PN-EN 60909 – Wyznaczanie impedancji zastępczej ZQ ZT1 ZL2 ZL3 ZT2 ZL4 ZT4 ZT3 ZL1 F5 ZL5 Przykład obliczeniowy PE system Un=110 kV SK" = 1500 MVA Tr. 1 Sn=15 MVA ϑn=115/20.5 kV ∆uK% = 10% 20 kV 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 110 kV LK YAKY 3x95 mm 2 XL'=0.116 Ω/km l = 500 m Tr. 2 Sn=1.6 MVA ϑn=20/6.3 kV ∆uK% = 6% ∆Pcu = 17 kW 20 kV F1 6,3 kV C-L Reactor URn = 10 kV IRn = 500 A xR% = 6% F2 6,3 kV 32 Przykład obliczeniowy Z K = RK + jX K = (0,279 + j1.776)Ω Przypadek 1: zwarcie w F1 PE system RQ Tr. 1 jXQ RT1 Line jXT1 RL Z K = RK2 + X K2 ≈ 1.8Ω Tr. 2 jXL RT2 jXT2 F1 I K" = cU n 3 cU n 1.1 ⋅ 6 kV = = 2.12kA 3 ZK 3 ⋅1.8Ω i p = 2κI K " = 2 ⋅1.63 ⋅ 2.12kA = 4,89kA I b = µI "K = 1⋅ 2.12 kA = 2.12 kA Element sieci R Ω 0 0 jX Ω j 0.028 j 0.278 0.0154 0,264 0.279 j 0.0058 j 1.464 j 1.776 System Transformator T1 Linia Transformator T2 Impedancja całkowita Komentarz Ith = m + n ⋅ I K" = 0.5 + 1 ⋅ 2.12kA ≈ 2.60kA ZQ = XQ dla napięcia sieci Un>35 kV RT= 0 dla transformatorów Sn > 2,5 MVA I K = I "K = 2.12 kA S K" = 3I K" U n = 3 ⋅ 2.12kA ⋅ 6kV = 22.03MVA Przykład obliczeniowy Przypadek 2, zwarcie w F2 PE system RQ jXQ Tr. 1 RT1 Z K = RK + jX K = (0,279 + j 2.47)Ω Line jXT1 RL Tr. 2 jXL RT2 jXT2 Dławik zwarciowy jXR F Z K = RK2 + X K2 ≈ 2.49Ω I K" = cU n 3 cU n 3 ZK = 1.1 ⋅ 6kV 3 ⋅ 2.49Ω = 1.53kA i p = 2κI K = 2 ⋅1.72 ⋅1.53kA = 3.72 kA " Element sieci System Transformator T1 Linia Transformator T2 Dławik zwarciowy Impedancja całkowita R Ω 0 0 jX Ω j 0.028 j 0.278 0.0154 0,264 0 0.279 j 0.0058 j 1.464 j 0.693 j 2.47 Komentarz ZQ = XQ dla sieci o napieciu Un>35 kV RT = 0 dla transformatorów Sn > 2,5 MVA R dławika przyjmuje się równe 0 ∆U = 3I K" X r = 3 ⋅1.53kA ⋅ 0.693Ω = 1.84kV I b = µI K" = 1 ⋅1.53kA = 1.53kA I th = m + n ⋅ I K" = 0.6 + 1 ⋅1.53kA ≈ 1,94kA I K = I K" = 1.53kA S K" = 3I K" U n = 3 ⋅1.53kA ⋅ 6kV = 15.9MVA 33
