Hálózati elemek leképezése

Az előadások a következő témára: "Hálózati elemek leképezése"— Előadás másolata:

1 Hálózati elemek leképezése

2 Generátorok

3 Szinkron generátorok zárlatai
A zárlati áram effektív értékének időbeli lefolyása kapocszárlatkor

4 Szinkron generátorok zárlatai
Szimmetrikus lefolyású zárlatok

5 Szinkron generátorok zárlatai
Aszimmetrikus lefolyású zárlatok

6 névleges körüli terhelésnél εd = 150-200%
Állandósult állapot εd : százalékos feszültségesés, a generátor In névleges áramhoz tartozó feszültségesése ebből: Megj: adatok kV-ban és MVA-ben névleges körüli terhelésnél εd = %

7 Tranziens állapot Szubranziens állapotra: εd,, = 8-20 %, (zárlat után 1-2 periódusig) Tranziens állapotra: εd, = %, (zárlat után néhány másodpercig)

8 Hálózati táppont

9 Hálózati táppont jellemzői:
Un névleges feszültség Sz háromfázisú rövidzárlati teljesítmény Sz = √3 UnIz mivel: εz = 100%, nagyfeszültségen: RH/XH ≈ 0, így XH ≈ ZH Ha XH sokkal kisebb, mint a többi X, akkor ideális generátor, ún. végtelen hálózat.

10 Transzformátor/1

11 Transzformátor/2

12 Transzformátor/3

13 A szórási impedancia ohmban számítható, a transzformátor nagyobb feszültségű (N) vagy kisebb feszültségű (K) oldalára annak megfelelően, hogy a transzformátor melyik oldali feszültségét vesszük figyelembe, azaz ill.

14 Fogyasztó

15 A fogyasztó névleges adataiból meghatározható a névleges árama:
A fogyasztón a névleges áram hatására a feszültségesés ε = 100 %, így: A modell feltételezi, hogy a fogyasztó impedanciatartó.

16 A fogyasztót sorosan kapcsolt elemekkel képezve le:
ahol a fogyasztó teljesítménytényezőjének szöge (induktív fogyasztó esetén pozitív). Párhuzamosan kapcsolt elemekkel képezve le: amelyekkel:

17 Távvezeték (szabadvezeték, kábel)
Szabadvezeték hosszegységének egyfázisú áramköri modellje

18 Szabadvezetékek elosztott paraméterei
Feszültség Vezeték Elosztott paraméterek Un A D r x= ωL ωC kV mm2 m Ω/km μS/km 20 95 1.70 0.36 0.387 3.00 120 250 5.75 0.117 0.404 2.81 400 3x500 15.80 0.0195 0.3036 3.71 r/x viszony

19 Ciklikusan cserélt vezeték (a) kétszeres és (b) háromszoros fáziscserével

20 A zárlatszámítás alapelvei Először 3F zárlatok számításával foglalkozunk (ez adja a méretezéshez mértékadó legnagyobb zárlati áramot) Egyszerűsítések: - a zárlatokat állandó feszültségről tápláltnak tekintjük - a szinkron generátorokat tranziens reaktanciájukkal vesszük figyelembe -a hálózatokat terheletlennek tekintjük

21 Zárlatszámítás a reaktanciák ohmos
Zárlatszámítás a reaktanciák ohmos értékével/1 Egyszerűsítés: csak a reaktanciákat vesszük figyelembe Lépései: - Usz – számítási feszültségszint kijelölése - A hálózati elemek redukált reaktanciáinak meghatározása - Az egyfázisú helyettesítő kapcsolás megrajzolása - Az eredő redukált reaktancia meghatározása - A zárlati áram, zárlati teljesítmény meghatározása

22 Zárlatszámítás a reaktanciák
Zárlatszámítás a reaktanciák ohmos értékével/2 Redukált reaktanciák meghatározása: Vezeték, kábel esetén: X’ = ( Usz2 / Un2 )X ( X = x l ) Generátor, transzformátor, fojtótekercs esetén: X’ = (  / 100 ) ( Usz2 / Sn ) Mögöttes hálózat esetén: X’ = Usz2 / SZH )

23 Zárlatszámítás a reaktanciák ohmos értékével/3
A zárlati áram, zárlati teljesítmény meghatározása: IZ = Usz / 3 Xe’ SZ = Usz2 / Xe’ Ha a számítási feszültségszint nem azonos a zárlatos szakasz névleges feszültségével: IZt = ( Usz / Un ) IZ

24 Zárlatszámítás a reaktanciák %-os
Zárlatszámítás a reaktanciák %-os értékével/1 Lépései: - Sa – számítási alapteljesítmény választása (célszerűen 1 MVA, 10 MVA, 100 MVA) - A hálózati elemek %-os redukált reaktanciáinak meghatározása - Az egyfázisú helyettesítő kapcsolás megrajzolása - Az eredő %-os redukált reaktancia meghatározása - A zárlati teljesítmény, zárlati áram meghatározása

25 Zárlatszámítás a reaktanciák %-os
Zárlatszámítás a reaktanciák %-os értékével/2 A %-os redukált reaktanciák meghatározása Vezeték, kábel esetén: ’ = ( Sa X 100 ) / Un2 ( X = x l ) Generátor, transzformátor, fojtótekercs esetén: ’= n ( Sa / Sn ) Mögöttes hálózat esetén: ’= 100 ( Sa / SZH ) A zárlati teljesítmény: SZ = ( 100 / e’ ) Sa A zárlati áram: IZ = SZ / 3 Un

26 Zárlatszámítás az elemek saját zárlati teljesítményével/1
Feltétel: csak nyitott, hurkokat nem tartalmazó hálózaton alkalmazható a) Soros elemek SB X0A XAB SAB A B SA

27 Zárlatszámítás az elemek saját zárlati teljesítményével/2
b) Párhuzamos elemek XAC XBC SBC SAC A B C Generátor, transzformátor, fojtó saját zárlati teljesítménye: Távvezeték:

28 Viszonylagos egységek alkalmazása/1 v.e. (r.e., p.u.)
1 fázisú mennyiségekre! viszonylagos mennyiségek helyettesítésével: Az Ohm-törvény viszonylagos mennyiségekkel is azonos alakú

29 Viszonylagos egységek alkalmazása/2
Az előzőekhez hasonlóan: viszonylagos mennyiségek helyettesítésével: A teljesítmény számítása viszonylagos mennyiségekkel is azonos alakú

30 Viszonylagos egységek alkalmazása/3
A két választás miatt: Ezekből: Két alapmennyiség, rendszerint Ual és Sal megválasztása meghatározza a másik kettőt. Több körzet esetén: Sal minden körzetben azonos, Ual-t a transzformátorok névleges áttételével kell átszámolni

31 Szimmetrikus összetevők módszere
Általános esetben a fesz. ill. áram tartalmaz: - alapharmonikust - felharmonikust (nemlineáris fogyasztók) - egyenáramú összetevőt (tranziens jelenségek) 3 fázisú hálózatokon az alapharmonikus dominál az fázismennyiségek általában nem szimmetrikus rendszert alkotnak. Okai: - geometriai - egyenlőtlen terhelés - csak 1 vagy 2 fázist érintő hibák

32 Szimmetrikus „n” fázisú rendszerben:
- a rendszeren belül a komponensek nagysága azonos, - a komponensek közötti szög: Forgató operátor: 2

33 3 fázisú rendszer esetén: (az „a” fázis a sorrendi referencia)
k=0 Ia0= Ib0= Ic0= I0 Θ0= 0o Zérus sorrend

34 k=1 Ia1= Ib1= Ic1= I1 Θ1= -120o k=2 Ia2= Ib2= Ic2= I2 Θ2= -240o
Pozitív sorrend Negatív sorrend

35 Fázisáramok összetétele
Fázisáramok felbontása

36 Mátrix alakban Fázisáramok Szimm.ö.t Transzformációs mátrixok

37 Megállapítások A + és - sorrendű összetevők a fázisokon belül záródnak, 0 sorrendű összetevő csak külső visszavezetés esetén alakulhat ki, amelyen folyik - sorrendű áram a gépek forgórészében többletveszteséget okoz 0 sorrendű áram a vezeték-föld hurokban feszt. indukál, földeléseken pot.emelkedést okoz 0 sorrendű fesz. a vonalikban nem jelentkezik, a fázisoknál cs.p. eltolódást, így alapharmonikus túlfesz.-t okoz

38 Egyfázisú sorrendi hálózatok/1

39 Egyfázisú sorrendi hálózatok/2

40 Szimmetrikus összetevők módszerének alkalmazásakor
a 3 aszimmetrikus áramot (és/vagy feszültséget) a 3 szimmetrikus összetevőjével adjuk meg, a háromfázisú csatolt hálózatot a 3 szimmetrikus rendszerre vonatkozó egyfázisú sorrendi hálózattokkal helyettesítjük és az ezekre vonatkozó három, egymással nem csatolt, komplex egyenletet oldjuk meg, a megoldásként kapott szimmetrikus összetevőkből előállítjuk a fázismennyiségeket.

41 Aktív és passzív elemek különböző sorrendű impedanciái
nem transzformációval nyert, hanem az adott sorrendű áramokkal szemben mutatott impedancia. Statikus elemeknél , forgógépeknél általában nem

42 Szinkron generátorok (földelt cs.p.)
Szigetelt cs.p. és delta kapcsolás esetén X0=∞

43 Szabadvezeték Transzformátor és viszonylag kicsi,
visszavezetés a földben kb. 1 km mélyen Transzformátor rövidzárási impedancia ugyanakkora, de szerepe függ a tekercsek kapcsolásától

44 Transzformátor földelt csillag delta zeg-zug

45 Transzformátorok zérus sorrendű helyettesítő kapcsolása

46 Aszimmetrikus hibák számítása Sönthibák

47 Egyfázisú áramköri modellek jelképi jelölése

48 Egyfázisú földzárlat (FN)
Hibahelyi összefüggések: Ua=0, Ib=0, Ic=0 Az aszimmetrikus fázismennyiségek: A hibahely kialakítása

49 Egyfázisú földzárlat (FN)
transzformáció után: és Az áramköri modellek kapcsolása

50 Kétfázisú földzárlat (2FN)
Hibahelyi összefüggések: Ia=0, Ub=Uc=0, Ib=-Ic Az aszimmetrikus fázismennyiségek: A hibahely kialakítása

51 Kétfázisú földzárlat (2FN)
transzformáció után: és Az áramköri modellek kapcsolása

52 Fázisok közötti zárlat (2F)
Hibahelyi összefüggések: Ia=0, Ub=Uc, Ib=-Ic Az aszimmetrikus fázismennyiségek: A hibahely kialakítása

53 Fázisok közötti zárlat (2F)
Az áramköri modellek kapcsolása

54 Soros hibák 1 vagy 2 fázisú szakadás, Pl.:
1 fázisban a biztosító kiolvad egysarkú végleges megszakítás (sántaüzem) 1 fázisvezető elszakad, de nem lesz zárlat 2 fázisban a biztosító kiolvad háromsarkú megszakításkor egy érintkező beragad 2 fázisvezető elszakad, de nem lesz zárlat

55 Egyfázisú szakadás (1FS)
A hibahely kialakítása

56 Egyfázisú szakadás (1FS)
Hibahelyi összefüggések: Ia=0, Vb=Vc=0 Az aszimmetrikus fázismennyiségek:

57 Egyfázisú szakadás (1FS)
transzformáció után: Párhuzamos kapcsolás h-ra és h,-re

58 Kétfázisú szakadás (2FS)
A hibahely kialakítása

59 Kétfázisú szakadás (2FS)
Hibahelyi összefüggések: Va=0, Ib=Ic=0 Az aszimmetrikus fázismennyiségek:

60 Kétfázisú szakadás (2FS)
transzformáció után:

61 Energiaátviteli rendszerek feszültségszabályozása
U=Un → optimális hatásfok, élettartam, üzembiztonság Pl. izzó U=1,1Un → fényáram 1,4-szeres élettartam 0,3-szeres U=0,9Un → fényáram 0,7-szeres élettartam 4-szeres A feszültségváltozás oka a terhelés változása.

62 Hálózatág feszültségesés és teljesítmény viszonyai
Átvihető teljesítményre korlátot adhat: - melegedés Ih - feszültségesés ΔU - stabilitás

63 Fő kérdések Sugaras távvezetéknél: mekkora a feszültségesés, mekkora a maximális átvihető teljesítmény? Hurkolt hálózat vezetékágánál: mi a kapcsolat az átvitt teljesítmény és a végpontok feszültsége között?

64 Áramköri modell A terhelőáram:

65 Fazorábra

66 A feszültségesés komponensei
Hosszirányú: Vh = R Iw+X Im Vh = US cosδ – UR kis δ esetén: Vh = US – UR = ΔU Keresztirányú: Vk = X Iw – R Im Vk = US sinδ Kis R/X viszony esetén (nagyfesz): Vh = X Im → Q okozza Vk = X Iw → P okozza

67 Teljesítményátvitel (Veszteségmentes)
A végponti feszültségekkel az áram:

68 Az áram konjugáltja, ha :
a referencia az S oldali feszültség: 2. a referencia az R oldali feszültség:

69 A teljesítmény az S végen, az S végponti feszültséget választva referenciának
a hatásos teljesítmény: a meddő teljesítmény:

70 A teljesítmény az R végen, az R végponti feszültséget választva referenciának
a hatásos teljesítmény megegyezik, a meddő teljesítmény: A meddő teljesítmények különbsége:

71 A teljesítmény terhelési szög függése
Statikus szinkron stabilitás határa δ=90o Tartalék miatt δm=30o

72 Távvezeték meddőteljesítmény viszonyai különböző sínfeszültségek esetén
US= UR=1 US=1, UR=1 US=1 UR=1,2

73 Eredmények: a) b) c)

74 Meddőkompenzáció cosφ javítás
Induktív meddőteljesítmény kompenzálása a fogyasztónál. Áramköri modell: R jX I Ug UF Feladatok: 68/2, 71/8.

75 Feszültségszabályozás eszközei
A feszültség emelésére Szinkron kompenzátor és generátor túlgerjesztve Statikus söntkondenzátor Szabályozós transzformátor felszabályozása A feszültség csökkentésére Szinkron kompenzátor és generátor alulgerjesztve Sönt fojtótekercsek Szabályozós transzformátor leszabályozása A feszültségingadozás csökkentésére Soros kondenzátor → a távvezetéki impedancia csökkentésére

76 Szinkron kompenzátor no=500 vagy 750 1/min, hidrogén hűtés
P-t a hálózatból veszi (veszteségekre) Q-t a gerjesztő árammal lehet beállítani Pl.: Sn=200 MVA esetén Qc=200 Mvar kap. QL=50 Mvar ind. lehet Előny: folyamatos, automatikusan szabályozható

77 Statikus sönt kondenzátor
Előny: olcsóbb, kisebb veszteség, karbantartás alig Hátrány: csak fokozatokban, gyakori kapcsolás (megszakító), bekapcsolási áramlökés, kikapcsolási túlfeszültség, rezonancia

78 Nagyfeszültségű gyűjtősín
Gyújtás vezérlés Eleinte kisebb teljesítményre, ívkemencék flicker kompenzációjára

79 Szabályozó transzformátor
Közép/kisfeszültség

80 Szabályozó transzformátor
120 kV/középfeszültség

81 Soros kondenzátor (hosszú távvezeték)
Vezeték közepén US UR US UR ℓ ℓ azonos feszültség alacsonyabb fogyasztói fesz.

82 Soros kondenzátor (hosszú távvezeték)
Vezeték két végén ℓ UR US azonos feszültség ℓ US UR alacsonyabb fogyasztói fesz.

83 Csillagpontkezelés Egy hálózat csillagpontjait a fémesen összefüggő hálózathoz csatlakozó transzformátoroknak - a hálózati feszültséggel megegyező feszültségű tekercseinél kialakított – csillagpontjai jelentik. Csillagpontkezelés: A csillagpont és a föld közötti kapcsolat módja

84 A csillagpontkezelés befolyásolja:
az FN zárlati áram nagyságát, az üzemi frekvenciás feszültségemelkedést, a tranziens túlfeszültségeket, a védelmek kialakítását, az érintésvédelem módját. Magyarországon: Un ≥ 120 kV és Un = 0,4 kV → közvetlenül földelt Középfesz.:kábelhálózat → ellenálláson keresztül szabadvezeték hálózat → kompenzált

85

86 Földeletlen (szigetelt) csillagpont
Kis kiterjedésű középfeszültségű hálózatoknál, FN esetén az üzem fenntartható → hibakeresés Hálózat n f Zf=∞ Co R S T 3 √3 Hibamentes kapacitív töltőáram =1 ICR = ICS = ICT = Uf ωCo 20 kV-os hálózaton 5 A/100 km

87 Fazorábrák Ép állapot Földzárlat

88 Áramok Ib=Ic=√3 Uf ωCo IcR= √3 Ib= 3 UfωCo
IL – a kompenzáló tekercs árama

89 Földelt csillagpont Legalább egy csillagpont közvetlenül, vagy közvetve földelt Közvetlenül földelt: az FN zárlati áram igen nagy, a zárlatvédelem lekapcsol Ellenálláson keresztül földelt (hosszúföldelés): az FN zárlati áramoz csökkenti, a cs.p. potenciálja rögzítve van Reaktancián keresztül földelt: kompenzált hálózat Delta tekercsű transzformátor: csillagpontképző transzformátor

90 Kompenzálás a gyakorlatban
IL IC IL IC Uo Im Uo Im – maradék áram Ha az Im ≤ 5 A, nincs ívelő földzárlat. A változó hálózatkép miatt hangolásra van szükség. A rezonanciás túlfeszültség miatt kissé alulkompenzálnak.

91 Delta tekercsű transzformátor
Nagyfesz. Főtranszf. Cs.p.képző + segédüzemi transzf. Kisfesz. Xf Középfesz. gy.s.

92 Belső túlfeszültség szerint:
Hatásosan földelt FN zárlat esetén Ufép ≤ 0,8Uvn Feltételei: Mereven földelt: Lazított csillagpont Nem jó! 120 kV Rf vagy kis Xf → IzFN csökken Középfesz.

93 Villamos hálózatok védelmei
A védelmek feladata: - a hibák és zavarok önműködő érzékelése, - a megfelelő működtetés kiválasztása, - végrehajtás Energiarendszerek hibái: zárlat, túlterhelés, szakadás, túlfeszültség, feszültség csökkenés, frekvencia rendellenesség, - zavarok: felharmonikus, flicker

94 Zárlatvédelmi készülékek
Primer: kisfeszültségen olvadó biztosító kismegszakító Szekunder: közép- és nagyfeszültségen elektromechanikus relé elektronikus relé mikroprocesszoros

95 A védelmekkel szemben támasztott követelmények
Szelektivitás Gyorsaság Érzékenység Üzembiztosság Zavarérzéketlenség Egyszerűség Gazdaságosság

96 A védelmek osztályozása (szerepük szerint)
Alapvédelem - a védett hálózat hibájára először működik (késleltetés nélkül, vagy a legrövidebb késleltetéssel) Tartalékvédelem - közeli védelmi tartalék (alapvédelem működésének elmaradása esetén, ugyanarról a mérőváltóról u.azt a primer készüléket) Csak 120 kV fölött és kisebb fesz.-ű tr. leágazásban) Fedővédelem - távoli védelmi tartalék (előzőek működésének elmaradásakor, nagyobb hálózatrészt kapcsol ki)

97 Sugaras hálózat túláramvédelme

98 Körvezeték irányított túláramvédelme

99 Hurkolt hálózat zárlatvédelme
Megoldható: Irányított túláramvédelemmel (egyszerű hurkolt hálózat esetén azonos zárlati energiairány esetén) Távolsági védelemmel Szakaszvédelemmel

100 A távolsági védelem működési elve
Minél távolabb van a hibahely a védelemtől, annál nagyobb a kettő közötti impedancia. Ha a védelem késleltetését (kioldását) az impedancia nagyságától tesszük függővé, akkor mindig a zárlathoz legközelebb eső védelem fog működni, mert ez érzékeli a legkisebb impedanciát.

101 Egyoldali táplálás esetén
ZB = UB / IB ZA = UA / IA UA  UB IA = IB ZA  ZB

102 Hurkolt hálózaton ZA = UA / IA  ZB = UB / IB ZD = UD / ID 
ZC = UC / IC

103 A távolsági védelem kioldási jelleggörbéje
A távolsági védelem késleltetése a mért impedancia függvénye. ta - alapidő tv - végidő 1,5” 1” 0,5” 0” 85% 120% 180%

104 Hálózati automatikák Üzemzavari automatikák
A védelmek működése következtében megzavart energiaszolgáltatás minél gyorsabb helyreállítása. Szoros logikai, közvetlen áramköri kapcsolat a védelmekkel. Üzemviteli automatikák Megengedhetetlen üzemviteli viszonyokhoz, vagy üzemzavarokhoz vezető hálózati rendellenességek megelőzése, megszüntetése.

105 Üzemzavari automatikák
Visszakapcsoló: Kétlépcsős: 0,6 mp után 73% siker ~30 mp után 17% siker Egy- vagy háromfázisú (EVA, HVA) Átkapcsoló: tartalékra való átkapcsolás Esemény- vagy állapotvezérlés Rendszer automatika: termelés-fogyasztás egyensúlyának megbomlása esetén több lépcsős kikapcsolás

106 Üzemviteli automatikák
Cél: az energiaszolgáltatás minőségi és biztonsági követelményeinek teljesítése Önműködő feszültségszabályzók Generátor gerjesztés Szabályzó transzformátor Meddőkompenzáció

107 Hálózati automatikák Az önműködő visszakapcsolás elve

108 Hálózati automatikák A visszakapcsolási rendszerek csoportosítása
Holtidő szerint: Gyorsvisszakapcsolás (tH = 0,4…0,6 s) Lassúvisszakapcsolás (tH = 30…60 s) Fázisok száma szerint: Egyfázisú visszakapcsolás Háromfázisú visszakapcsolás A ciklusok száma szerint: Egyciklusú (egylépcsős) Kétciklusú (kétlépcsős)

109 Kétlépcsős visszakapcsoló automatika (KVA) Sikertelen visszakapcsolás folyamatábrája

110 Vonali tartalékátkapcsoló automatika (VTA)
Rendeltetése: kettős betáplálás esetén az üzemi betáplálás kiesése után (kivárva annak gyorsvisszakapcsolási ciklusát) kikapcsolja a tartósan feszültségmentes tápvonalat és bekapcsolja a tartalék vonal megszakítóját Programozható üzemmódok: - A két tápvonal egyenrangú (ha az eredetileg üzemelő tápvonalra visszatér a feszültség, az automatika nem tér vissza erre a táplálásra) - A két tápvonal nem egyenrangú (ha a főtápvonalra visszatér a feszültség akkor az automatika visszatér a főtápvonalra)

111 Vonali tartalékátkapcsoló automatika (VTA) Egyenrangú tápvonalakkal rendelkező fogyasztói állomás

112 Vonali tartalékátkapcsoló automatika (VTA) Nem egyenrangú tápvonalakkal rendelkező fogyasztói állomás

113 Transzformátor differenciál védelem
Alkalmazás: 10 MVA-es, vagy ennél nagyobb névleges teljesítményű transzformátornál alkalmazni kell. Telepítés: a transzformátor primer és szekunder oldali áramváltóira. Feladata: - a transzformátor belső zárlatainak gyors megszüntetése (a gázvédelem tartaléka) - a transzformátor átvezető szigetelőin, - az áramváltók által határolt sínezésen keletkező fáziszárlatok gyors megszüntetése

114 Transzformátor differenciál védelem

115 Transzformátor differenciál védelem
A védelem kialakításánál figyelembe kell venni a transzformátor jellegzetességeit. A nagyobb és kisebb feszültségű oldali áramváltók szekunder áramait azonos fázisúra kell forgatni. Az áramváltókat úgy kell megválasztani, hogy, hogy a különbözeti relén a transzformátor névleges terhelésénél, ill. külső zárlat esetén ne folyjon számottevő különbözeti áram. A védelem a bekapcsolási áramlökésre érzéketlen legyen.

116 Buchholz relé (Gázvédelem)

117 Kéttranszformátoros nagyfeszültségű alállomás egyvonalas kapcsolása

118 Eseményvezérlésű transzformátor-átkapcsoló automatika (ETRA)
Nagyfeszültségű transzformátor állomásokban 100 %-os hidegtartalékként egy másik transzformátor is rendelkezésre áll. Az automatika az üzemelő transzformátor meghibásodásának eseményére indul, és az üzemet a tartalék transzformátorra tereli át.

119 Eseményvezérlésű transzformátor-átkapcsoló automatika (ETRA)
Üzemmódok: - Egysínes (az egyik transzformátor az üzemi, a másik tartalék) - Osztott sínes (mindkét transzformátor üzemel) Az osztott sínes üzemmód előnyei: - A tekercsveszteség csökkenthető - Üresen járó transzformátor hirtelen terhelése meghibásodáshoz vezethet

120 Gyűjtősínek védelme Csak nagyfeszültségen!
Differenciál védelem: összes leágazás 3-3 áramváltójának szekunder árama összegezve. Ha Σ I ≠ 0 → sínzárlat Logikai reteszelésű védelem (sugaras hálózaton): belső zárlat esetén ébred a betáp túláramvédelme, de egyetlen leágazási védelem sem indul.

121 Villamosenergia-minőség MSZ EN 50160:2001 A közcélú hálózatokon szolgáltatott villamos energia feszültségjellemzői Az alábbi jellemzők meghatározását, ill. határértéken belül tartását jelenti: Frekvencia Alapharmonikus feszültség nagysága Tápfeszültség aszimmetria Felharmonikus feszültség Közbenső harmonikus feszültség Hálózati jelfeszültség a tápfeszültségen Villogás (Flicker)

122 Frekvencia a hét 95 %-ában 50 Hz ±1% a hét 100 %-ában 50 Hz (+4%/-6%)
Normál üzemi körülmények között az alapharmonikus frekvencia átlagértéke 10 s-on keresztül mérve, együttműködő hálózat esetén: a hét 95 %-ában 50 Hz ±1% a hét 100 %-ában 50 Hz (+4%/-6%) [52…47 Hz]

123 Alapharmonikus feszültség nagysága
Kisfeszültségen: 3*400/230 V Lassú változások: a 10 perces átlagos effektív értékek 95%-a a hét bármely időszakában Un ± 10%-on belül legyen Gyors változások: hirtelen terhelésváltozások, kapcsolások okozzák Feszültség letörés: a feszültség a névleges érték 90%-a alá csökken Feszültség kimaradás: a feszültség a névleges érték 1%-a alá csökken

124 Alapharmonikus feszültség nagysága

125 A szolgáltatás jellemzői
Ueff +10% 100% - 10% 1 % Feszültség- letörés Lassú feszültség- változások Gyors fesz változások Hosszúid. kimarad. < 1 % Flicker Időszakos túlfesz. Tranziens túlfesz. < > 1 % 10 ms...1 min <+- 10 % <+-5 % < 3min. > 3 min Plt = 1 néhány sec-tól több percig Néhány ms-tól néhány s-ig Rövidid. kimarad < 1 %

126 Tápfeszültség aszimmetria
A feszültség negatív sorrendű összetevője 10 perces átlag effektív értékeinek 95%-a kisebb legyen, mint a pozitív sorrendű összetevő 2%-a. Eredete: Terhelés: 3 f-ú terhelés fázisonként független működés Vonali feszültségre kapcsolt 1 f-ú terhelés 1 fázisú terhelések Hálózat: Hibák Hosszú távvezeték fáziscsere nélkül

127 Aszimmetria tényezők Mérési eredmények

128 Következményei: Többletveszteség a forgógépek rotorkörében Nem karakterisztikus harmonikusok keletkezése a tirisztoros átalakítókban Csökkentés módjai: Terhelések egyenletes elosztása a fázisok között Vonali feszültségre kapcsolt terhelés szimmetrizálása L-C elemekkel (Steinmetz kapcsolás)

129 Felharmonikus feszültség
Az egyes harmonikus feszültségek 10 perces átlag effektív értékeinek 95%-a a hét minden időszakában a táblázatban megadottnál kisebbnek kell lennie. Páratlan felharmonikusok páros felharmonikusok 3-mal nem osztható 3-mal osztható Rendsz. harm. relatív fesz. Relatív Rendsz 5 6 % 3 5 % 2 2 % 7 9 1,5 % 4 1 % 11 3,5 % 15 0,5 % 6…24 13 3 % 21 17 19 23 25

130 Felharmonikus feszültség
Az előzőeken túlmenően a tápfeszültség THD értéke nem lehet 8%-nál nagyobb.

131

132 Felharmonikus vizsgálat

133 Harmonikusok által okozott problémák
Hálózati rezonancia egyes rendszámokon Hálózati elemek túlterhelődése Téves védelmi működések Postai vonalak zavarása Tirisztoros berendezések hibás vezérlése

134 Harmonikusok csökkentése
Fogyasztói lehetőségek: a belső hálózat átrendezése, megerősítése a 3. harmonikus kiszűrése elválasztó transzformátorral (YoD) passzív harmonikus szűrés (hangolt rezgőkör) aktív harmonikus szűrés (költséges) Áramszolgáltatói lehetőségek: tápoldal zárlati teljesítményének növelése szűrés

135 Közbenső harmonikus feszültség
Oka: a frekvenciaváltók terjedése Még nincs előírás a megengedett mértékre Következmények: Villogás Hangfrekvenciás vezérlő rendszerek zavarása

136 Hálózati jelfeszültség a tápfeszültségen
A jelfeszültség 3 mp-es átlaga a nap 99%-ában nem lehet nagyobb az ábrán adott értéknél. 1 10 U[%] f[kHz] 0,1 100 5 0,5

137 Villogás (Flicker) A feszültség gyors ingadozása által kiváltott, időben ingadozó fényességű vagy színképi eloszlású fényinger által létrehozott látásérzet-ingadozás, amely zavarja az embert munkája végzésében.

138 Okozói: Nagy terhelések ki- és bekapcsolása Nagy teljesítményű motorok indítása (főként, ha ciklikus) Ingadozó terhelések (pl. szabályozott villamos fűtés) Hegesztő berendezések Ívkemencék

139 Az ívkemence modellje és kördiagramja

140 A flicker modulációs frekvenciája

141 A flicker (villogás) mérése UIE/IEC

142 Flicker vizsgálat

143 A flicker csökkentése a munkapont módosítása (ívkemence)
a csatlakozási pont zárlati teljesítményének a növelése hálózat módosítása soros kondenzátor kompenzáció (gyors szabályozóval)