53. sz. mérés. Hurokszabályozás vizsgálata

Átírás

1 53. sz. mérés Hurokszaályozás vizsgálata nagyszültségű alap- illtv losztóhálózat (4,, kv a hálózatok unkcióáól kövtkzőn hurkolt (töszörösn hurkolt kialakítású. sok csomóponttal, tö táplálási illtv ogyasztási hllyl rndlkző hálózaton az áramloszlás a mindnkori trhlés és ogyasztás értékétől üggőn alakul ki. z gys ágak áramának llmzőit a már mgismrt hálózatszámítási módszrk sgítségévl, a Kirchho törvényk alkalmazásával számolhatuk. Ez az ún. trmészts áramloszlás sok stn kdvzőtln, mrt gys áramutak trhlés túl nagy, míg másoké alacsony. Ennk mgváltoztatására a hálózat alkalmas pontain soros árulékos szültségt iktatunk (.ára. ogyasztó llmzői és az szültség P Q P Q Δ Δ F Δ F P Q P Q FOGY. a c gyüttsn határozzák mg a ogyasztó F áramát, amly az és lű gyűtősínkt összkötő párhuzamos ágak és áramainak összg (a. ára. árulékos szültség iktatása lőtt az és áramok llmzőit a párhuzamos ágak és impdanciáinak llmzői határozzák mg. szuprpozíció lv alapán a Δ árulékos szültség iktatásának hatására kialakuló hurokáram (. ára Δ Δ értékű, ha a hurokan található gyűtősín szakaszok impdanciáát lhanyagoluk. Így az gys ágak ténylgs árama (c. ára: Δ illtv Δ,. ára FOGY. szültség llm- thát a Δ nagyságától és ázishlyztétől üggnk, amit a iktatott zőink változtatásával módosíthatunk. Δ

2 z áramok változása miatt mgváltozik az és lű gyűtősínk szültség is (. ára, ami olyásola az átvihtő tlsítményk értékét. hlyttsítő kapcsolásra a huroktörvényt lírva (a. ára:, amiől az áram érték:. z gys mnnyiségk komplx alaka: ahol a trhlési szög, pdig a két gyűtősínt összkötő ág impdanciáának ázisszög. Ezkt visszahlyttsítv az áramra lírt összüggés: ( komplx tlsítmény ogalmának lhasználásával az átvihtő tlsítmény: ( ( * S Ez alapán a hatásos tlsítmény: [ ] cos( cos R S P, míg a mddő tlsítmény: [ ] sin( sin m S Q. Ha a vzték ohmos llnállását lhanyagoluk, thát 9 o, akkor. Így a tlsítménykr a korái tanulmányokól már ólismrt kizéskt kapuk mg: sin 9 cos( cos9 P illtv [ ] cos 9 sin( sin 9 m S Q. a. ára

3 Hosszirányú szaályozásról szélünk akkor, ha a Δ árulékos szültség az üzmi szültséggl azonos ázisú vagy llnázisú (3. ára. Fltétlzzük, hogy és induktív, a hurok ohmos llnállása lhanyagolható. Ekkor a iktatott szültség hatására Δ Δ Δ - Δ Δ Δ Δ - Δ a 3. ára kialakuló Δ áram 9 o -kal késik a szültséghz képst. Ha a két szültség azonos ázisú (3a. ára, akkor az lű ág árama nagyo (mrt mddő komponns Δ vl nagyo, a lű ág árama kis lsz (mrt mddő komponns Δ vl kis. Ha llnázisú a két szültség (3. ára, akkor ordított a hlyzt. nti azorárák alapán mgállapíthatuk, hogy hosszirányú szaályozás stén az áramok mddő komponnsénk változtatására van lhtőségünk, thát az átvitt mddő tlsítményt változtathatuk. a c a Δ a Δ a c c c a 4. ára z ilyn típusú szaályozást különlgs transzormátorok iztosíták. hosszszaályzó transzormátor (4a. ára stén a soros tkrcsn kltkző árulékos szültségt a saát ázis luxusának változása indukála, thát a árulékos szültség a ázisszültséggl mggyző ázishlyztű. Így a háromázisú szültségrndszr ázisviszonyai nm változnak mg, csak a ázisszültségk érték lsz nagyo (4. ára. z llnázisú szültség a soros tkrcs kapcsainak lcsrélésévl állítható lő, kkor a szültségk érték csökkn. 3

4 Krsztirányú szaályozásról szélünk, ha a árulékos szültség az üzmi szültséghz képst 9 o -kal sit vagy késik (5. ára. Mivl a iktatott szültséghz képst a Δ áram 9 o -kal késik, az szültséggl azonos ázisú lsz (azonos irányú azorok - 5a. ára. Ezért az lőző sthz hasonlóan az lű ág árama nagyo, a lű ágé kis lsz. Viszont lénygs ltérés, hogy itt a változást az áram wattos össztvőénk változása okozza, thát zzl a módszrrl az átvitt hatásos (wattos tlsítmény érték szaályozható! Δ Δ Δ - Δ Ha a árulékos szültség az üzmi szültséghz képst 9 o -kal késik, akkor Δ az üzmi szültséggl llnázisan lsz (5. ára. z ágáramok változása az lőzőkn lírtakhoz hasonló (a wattos össztvő változik, d most csökkn, pdig nagyo lsz. Δ Δ Δ a 5. ára - Δ a c a Δ a Δ c a Δ c c a 6. ára Δ z ilyn árulékos szültségt lőállító transzormátorokat krszt-szaályozó transzormátoroknak nvzzük (6. ára. z gys ázisok árulékos szültség a másik két ázis közötti vonali szültséggl mggyző ázishlyztű lsz (6a. ára, így iztosítható a 9 o -os ázisltérés. azorárán (6. ára ól látható, hogy itt az rdő ázisszültségknk nmcsak a nagysága, hanm a ázisa is változik. 4

5 rd szaályozás a hossz- és a krsztirányú szaályozások kominációa. lynkor a árulékos szültség és a ázisszültség közötti szög általáan 3 o vagy 6 o, mrt zk kapcsolás-tchnikailag gyszrűn mgvalósíthatók. 3 o -os szaályozásnál a ázisszültséghz adódó árulékos szültség az adott ázis és az zt kövtő ázis közötti vonali szültséggl mggyző (vagy llnttt ázisú (7. ára a c a Δ a Δ c a c Δ c a 7. ára Δ 6 o -os szaályozásnál a árulékos szültség a kövtkző ázis szültségévl mggyző (vagy llnttt irányú (8. ára. 3 o -os szaályozásnál a mddő áramkomponns, míg a 6 o -os szaályozásnál a wattos áramkomponns szaályozása a nagyo mértékű, ha a vzték ohmos llnállása viszonylag cskély. a c a Δ a Δ c c a Δ c a 8. ára Δ Ha a hurok llnállását nm hanyagoluk l, akkor Δ a Δ -hoz képst 9 o -nál kis szöggl késik (l. a. és 4. árákat, thát a hossz-szaályzó gy kicsit a wattos áramkomponns loszlását, a krszt-szaályzó pdig a mddő áramkomponns loszlását is változtata. 5

6 nt lírtakat vizsgáluk mg mnnyiségilg is az alái példán (9.ára: M.H. TR V V 9. ára Fogyasztó transzormátort és a szaadvztékkt hlyttsítsük raktanciáukkal, és razoluk l az gyázisú hlyttsítő képt! (. ára ogyasztó tlsítményit, azaz F áramát és az ázisszültségt tkintük állandónak a vizsgálat során. V TR V 4 F ~ 3 3 F. ára Íruk l a párhuzamosan kapcsolt szaadvztékk áramait és tlsítményit az áramkör llmzőink ismrtén a iktatott szültség üggvényén! Ha, akkor 3. 3 Egyéként 3, amiől. két szültség arányát -val lölv lírhatuk:. szaadvztékk raktanciáinak sgítségévl a huroktörvénykt lírhatuk: ( TR V 3 TR 3 V ( z lső gynltől a másodikat kivonva: (3 3 V V 3 Íruk l a csomóponti törvényt a o oldali csomópontra: (4 4 3 F 3 tlsítményk gynlőség ( 3 4 alapán: 4. Ezt hlyttsítv, és az gynltt V -vl ővítv: 6

7 (5 V V 3 V F. (3 gynlt 3 -t hlyttsítv: (6. 3 V V Ezt az (5 gynltől kivonva, és az áramra rndzv: ( V V V Ennk ismrtén a továi áramok illtv szültségk: 4 3 F V V hálózati tlsítmény-loszlást a komplx tlsítmény ogalmának ( S alkalmazásával határozhatuk mg a rndlkzésr álló áramok és szültségk alapán. Néhány llmző str mghatároztuk az alái adatok stén: Transzormátor: n / kv, S n MV, ε 8 %. 8 TR 9,6 Ω Szaadvztékk: l v l v 5 km, x v,4 ohm/km. l x V V V v F 5,4 Fogyasztó: n kv, S n 4 MV, cosϕ,8. Sn 4 F ( cosϕ sinϕ (,8,6 (,4,3 k. 3 3 Mivl n V V V, zért az összüggés gyszrű alakan is mgadható: ( F V. kövtkzőkn mgaduk az alapsthz ( tartozó tlsítmény-loszlást is, hogy a változások llg és mérték oan kövthtő lgyn. Tlsítmény-loszlás a szaályozás nélküli stn (, :. Ω * 3,87 MW V 3,87 MW 3,87 MW 7,7 MW 5,7 Mvar TR 7,7 MW 7,7 MW,65 Mvar,4 Mvar,4 Mvar 3,87 MW V 3,87 MW 3,3 Mvar,8 Mvar,65 Mvar,4 Mvar ~ F 7

8 Tlsítmény-loszlás hosszirányú szaályozás stén (,, : 4,5 MW V 4,5 MW 4,5 MW 7,7 MW 6,6 Mvar TR (487 7,7 MW,9 Mvar (9,7 Mvar,7 Mvar 3, MW V 3, MW 4,4 Mvar,8 Mvar (376 5,3 Mvar,5 Mvar ~ F 7,7 MW Tlsítmény-loszlás krsztirányú szaályozás stén (,, : 7, MW V 7, MW 5,4 MW 9,5 MW,4 Mvar TR (49 9,5 MW 9,7 Mvar (4 6,45 Mvar,7 Mvar,3 MW V,3 MW 9, Mvar,8 Mvar (35 9,4 Mvar 9, Mvar ~ F 7,7 MW Tlsítmény-loszlás rd szaályozás stén ( ( 3,46 6 kv,5, 87 : (, ϕ -6 o 5,3 MW V 5,3 MW 4,7 MW 8,3 MW, Mvar TR (47 8,3 MW 3,8 Mvar (347,4 Mvar 5,5 Mvar 3 MW V 3 MW, Mvar,8 Mvar (5 6,3 Mvar 5,3 Mvar ~ F 7,7 MW 8

9 Ha a iktatott szültségnk csak a nagyságát változtatuk - a ázisszögét nm -, akkor a változás llg mgmarad, csak a mérték og mgváltozni: Tlsítmény-loszlás hosszirányú szaályozás stén (,5, 5 : 4,8 MW V 4,8 MW 4,8 MW 7,7 MW 8, Mvar TR (488 7,7 MW 7, Mvar ( 8, Mvar 8, Mvar,9 MW V,9 MW 5,9 Mvar,8 Mvar (457 33, Mvar 8,9 Mvar ~ F 7,7 MW Tlsítmény-loszlás krsztirányú szaályozás stén (,5, 5: 33,7 MW V 33,7 MW 3,3 MW 3, MW 8, Mvar TR (477 3, MW 7,7 Mvar (483 3, Mvar,8 Mvar 3,6 MW V 3,6 MW 6 Mvar,8 Mvar (6 8,3 Mvar 8 Mvar ~ F 7,7 MW Hosszirányú szaályozás stén a mddő tlsítmény áramlásának iránya mgordult már %-os szültség stén is, a szültség növlésévl a mddő tlsítmény érték is nagyo lsz. wattos tlsítmény vonatkozásáan lntős változás nm kövtkztt a kiindulási (szaályozás nélküli sthz képst. Krsztirányú szaályozás stén a mddő tlsítmény mgoszlása alig változik, viszont a szaályozott ágan átvihtő hatásos tlsítmény érték a iktatott szültség növkdésévl gyr nagyo lsz. 5 %-os szültség stén az átvitt wattos tlsítmény már nagyo a ogyasztó által igényltnél, zért a söntágan a wattos tlsítmény áramlásának iránya mgordul (visszatáplálás. z árákon ltüntttük az gys ágak áramának nagyságát is. z rdő áram érték (nagysága alig változik, ugyanakkor az ágáramok lntősn változnak. Hosszirányú szaályozás stén a szaályozott ág árama lénygsn kis mint a söntág árama, míg a krsztirányú szaályozásnál ordított a hlyzt. 9

10 Mérési ladat: z áram- és tlsítményviszonyok vizsgálata kisszültségű hálózati modll sgítségévl a iktatott szültség llmzőink változása stén. L L L3 3x4 V Főkapcsoló: TRTLÉK (alsó mérés kapcsolási vázlata: L L L3 HÁLÓT MODELL (M6 V W V W TR TR (ÖLD Y x y z 38/ V Y x y z (FEHÉR u v w u v w HL- (3-6 V u v w x y z indukciós szaályzó HL- (3-6 GNNV3 ( V L P HEWa- (5/ V L L3 HL- (3 F F HLV- ( V V R F 3x7 ohm HÁLÓT MODELL

11 vizsgált rndszrt szimmtrikusnak tétlzzük l, zért a llmzőkt csak gy ázisan vizsgáluk. Elvégzndő mérési ladatok:. ogyasztó llmzőink mghatározása: Mghatározzuk a ogyasztó hatásos, mddő és látszólagos tlsítményénk értékét. Ehhz áramát, szültségét és hatásos tlsítményét gy ázisan mérük, a mddő és a látszólagos tlsítményét z alapán számoluk. mérés során áramát és szültségét llnőrizzük. Ha zk nm változnak, akkor a lvtt tlsítményt is állandónak tkintük.. szaályozott llmzők vizsgálata a szög üggvényén: Egy állandó értékű (nagyságú iktatott szültség stén a szültség ázisszögét változtatuk a 8 o tartományan. Mghatározandó az gys ágak árama és tlsítményik. Ehhz mindkét ágan mérük az áram nagyságát, valamint a szaályozott ágan a wattos tlsítmény értékét. Ezk ismrtén mg kll határozni a söntág hatásos tlsítményét, valamint mindkét ágan a mddő tlsítménykt. 3. Hosszirányú szaályozás vizsgálata: a iktatott szültség nagyságát változtatuk ϕ o mlltt a ogyasztói ázisszültség 5..5 %-os tartományáan. Mghatározandók mindkét ág tlsítményi (wattos és mddő tlsítmény. 4. Krsztirányú szaályozás vizsgálata: a iktatott szültség nagyságát változtatuk két stn (ϕ 9 o és ϕ -9 o mlltt a ogyasztói ázisszültség 5..5 %-os tartományáan. Mghatározandók mindkét ág tlsítményi (wattos és mddő tlsítmény. 5. Frd szaályozás vizsgálata: a iktatott szültség nagyságát változtatuk mgadott ázisszögk mlltt a ogyasztói ázisszültség 5..5 %-os tartományáan. Mghatározandók mindkét ág tlsítményi (wattos és mddő tlsítmény. Ellnőrző kérdésk:. Mikor és miért válhat szükségssé a trmészts áramloszlás mgváltoztatása?. Hogyan változtatható mg a trmészts áramloszlás? 3. Mi olyásola az átvihtő tlsítmény értékét, és hogyan határozható mg? 4. Mit értünk hosszirányú szaályozás alatt? 5. Razola l a hosszirányú szaályozás azoráráit! 6. Mit értünk krsztirányú szaályozás alatt? 7. Razola l a krsztirányú szaályozás azoráráit! 8. Hogyan állítható lő a árulékos szültség a hossz- illtv krszt-szaályozó transzormátorokkal? 9. Mit értünk rd szaályozás alatt, és hogyan állítható lő a árulékos szültség?. Milyn tényzőktől ügg a párhuzamosan kapcsolódó ágakan kialakuló áramok illtv áramló tlsítményk érték?. smrtss a mérésn alkalmazott kisszültségű modll llmzőit!. smrtss a mérésn lvégzndő ladatokat! 3. Hogyan határozható mg a ogyasztó látszólagos és mddő tlsítmény, ha ismrt árama, szültség és hatásos tlsítmény?