vaja 1 kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike...

140
Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije študijsko leto: 2013/14 BANOVIĆ, DEJAN Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja Na osnovi enopolne sheme in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove impedance in sicer: frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. Pri tem upoštevajte, da: so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte. Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 3 in TR 5. Slika 1: Kompenzacija jalove moči enopolna shema omrežja. Y TR 1 Sistem I 110 kV Toga mreža Y L K1_1 K1 20 kV L K1_2 C K1_1 C K1_2 Br1 Y 0,4 kV TR 2 K2 C K2 Y 0,4 kV TR 3 C K3 K3 Y TR 4 Sistem II Y L K4_1 K4 20 kV L K4_2 C K4_1 C K4_2 Br4 Y 0,4 kV TR 5 K5 C K5 Y 0,4 kV TR 6 C K6 K6 Br2 Br3 Br5 Br6

Upload: trinhtu

Post on 07-Feb-2019

229 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 3 in TR 5.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1100  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  20,0  10,2  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 4  110/20  31,5  13,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 6  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,0 + 2,0  970  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,6 + 2,6  1000  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  7,0 

Ih 7  20  350  10,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

BANOVIĆ, DEJAN    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 3, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1200  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  20,0  10,4  1/20 

TR 2  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 4  110/20  31,5  13,2  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,2 + 2,2  940  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,8 + 2,8  970  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  9,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

DAVIDOV, SRETEN    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1300  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  20,0  10,6  1/20 

TR 2  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 4  110/20  31,5  13,4  1/20 

TR 5  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,4 + 2,4  910  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,0 + 3,0  940  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  10,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ERZAR, KATJA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 1, TR 2 in TR 3.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1400  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  20,0  10,8  1/20 

TR 2  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 4  110/20  31,5  13,6  1/20 

TR 5  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,6 + 2,6  880  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,2 + 3,2  910  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  8,0 

Ih 7  20  350  8,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

FLEGAR, MIHA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 4, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1500  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  20,0  11,0  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 3  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 4  110/20  31,5  13,8  1/20 

TR 5  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,8 + 2,8  850  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,4 + 3,4  880  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  7,0 

Ih 7  20  350  10,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

JOVANOVSKA, KATERINA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 3 in TR 5.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1600  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  20,0  11,2  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 4  110/20  31,5  14,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 6  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  3,0 + 3,0  1000  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,6 + 3,6  850  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  9,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KAKOVIČ, VALTER    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 3, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1700  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  12,8  1/20 

TR 2  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 4  110/20  20,0  10,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  1,8 + 1,8  970  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,4 + 2,4  1000  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  10,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KASTELIC, TAJDA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1800  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  13,0  1/20 

TR 2  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 4  110/20  20,0  10,2  1/20 

TR 5  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,0 + 2,0  940  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,6 + 2,6  970  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  8,0 

Ih 7  20  350  8,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KRALJ, PRIMOŽ    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 1, TR 2 in TR 3.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  1900  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  13,2  1/20 

TR 2  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 4  110/20  20,0  10,4  1/20 

TR 5  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,2 + 2,2  910  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,8 + 2,8  940  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  7,0 

Ih 7  20  350  10,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

KUNSTELJ, ŠTEFAN    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 4, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2000  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  13,4  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 3  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 4  110/20  20,0  10,6  1/20 

TR 5  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,4 + 2,4  880  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,0 + 3,0  910  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  9,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

MUHIČ, TADEJ    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 3 in TR 5.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2100  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  13,6  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 4  110/20  20,0  10,8  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 6  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,6 + 2,6  850  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,2 + 3,2  880  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  10,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

OBLAK, MIHA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 3, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2200  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  13,8  1/20 

TR 2  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 4  110/20  20,0  11,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,8 + 2,8  1000  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,4 + 3,4  850  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  8,0 

Ih 7  20  350  8,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODBREGAR, GREGA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2300  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  31,5  14,0  1/20 

TR 2  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 4  110/20  20,0  11,2  1/20 

TR 5  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  3,0 + 3,0  970  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,6 + 3,6  1000  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  7,0 

Ih 7  20  350  10,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

PODLOGAR, MARTIN    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 1, TR 2 in TR 3.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2400  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  14,0  1/20 

TR 2  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 4  110/20  40,0  14,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  1,8 + 1,8  940  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,4 + 2,4  970  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  9,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SEKULIĆ, DRAGOLJUB    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 4, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2500  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  14,2  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 3  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 4  110/20  40,0  14,2  1/20 

TR 5  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,0 + 2,0  910  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,6 + 2,6  1000  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  10,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SELIGER, DANE    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 3 in TR 5.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2600  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  14,4  1/20 

TR 2  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 4  110/20  40,0  14,4  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 6  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,2 + 2,2  880  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K4  20  2,8 + 2,8  970  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  8,0 

Ih 7  20  350  8,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SIMČIČ, SANDI    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 3, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2700  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  14,6  1/20 

TR 2  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 3  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 4  110/20  40,0  14,6  1/20 

TR 5  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,4 + 2,4  850  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,0 + 3,0  940  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  7,0 

Ih 7  20  350  10,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

VIDRIH, ŠPELA    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 5 in TR 6.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2800  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  14,8  1/20 

TR 2  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 4  110/20  40,0  14,8  1/20 

TR 5  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,6 + 2,6  1000  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,4  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,2 + 3,2  910  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,5  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  9,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, JERNEJ    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 1, TR 2 in TR 3.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  2900  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  15,0  1/20 

TR 2  20/0,4  2,0  6,0  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

TR 4  110/20  40,0  15,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,0  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,8 + 2,8  970  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,4 + 3,4  880  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  10,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

ZUPANČIČ, ROK    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.  

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Vaja 1 Kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike impedance omrežja 

Na osnovi enopolne sheme  in podatkov omrežja določite frekvenčne karakteristike njegove  impedance  in sicer: 

‐ frekvenčne karakteristike impedance z omrežne strani 110 kV, ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema I in ‐ frekvenčne karakteristike impedance z bremenske strani 20 kV Sistema II. 

Pri tem upoštevajte, da: ‐ so kompenzatorji na napetostnem nivoju 20 kV izvedeni v dveh enakih stopnjah, ‐ je vsak kompenzator lahko tudi odklopljen od omrežja, ‐ se lahko bremena, kratkostična moč omrežja in tudi transformatorji spremenijo. 

 Prikažite absolutno vrednost impedance glede na vrednost pri 50 Hz. Rezultate komentirajte.  Upoštevajte obratovalno stanje, ko so izklopljeni naslednji transformatorji: TR 2, TR 3 in TR 5.  

  

Slika 1: Kompenzacija jalove moči ‐ enopolna shema omrežja.   

YTR 1

Sistem I

110 kV

Togamreža

Y

LK1_1

K1

20 kV

LK1_2

CK1_1 CK1_2

Br1

Y0,4 kV

TR 2

K2

CK2

Y

0,4 kV

TR 3

CK3

K3

YTR 4

Sistem II

Y

LK4_1

K4

20 kV

LK4_2

CK4_1 CK4_2

Br4

Y

0,4 kV

TR 5

K5

CK5

Y

0,4 kV

TR 6

CK6

K6

Br2 Br3 Br5 Br6

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 1: Podatki toge mreže. 

Toga mreža  Un (kV)  Sk'' (MVA)  R/X 

TM  110  3000  1/10 

 

Tabela 2: Nazivni podatki transformatorjev. 

Transformator Nazivna  napetost (kV/kV) 

Nazivna moč (MVA)  uk (%)  R/X 

TR 1  110/20  40,0  12,0  1/20 

TR 2  20/0,4  1,6  5,6  1/20 

TR 3  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

TR 4  110/20  40,0  15,0  1/20 

TR 5  20/0,4  1,3  5,0  1/20 

TR 6  20/0,4  1,0  5,2  1/20 

 

Tabela 3: Nazivni podatki kompenzatorjev. 

Kompenzator Nazivna napetost (kV) 

Nazivna moč (MVAr) 

Resonančna frekvenca (Hz) 

R/XL  R/XC 

K1  20  2,6 + 2,6  970  1/10  1/4000 

K2  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

K3  0,4  0,3  /  1/10  1/4000 

K4  20  3,2 + 3,2  880  1/10  1/4000 

K5  0,4  0,2  /  1/10  1/4000 

K6  0,4  0,6  /  1/10  1/4000 

    

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 1 – Frekvenčne karakteristike  

Tabela 4: Podatki nadomestnih bremen. 

Breme Nazivna napetost (kV) 

P (MW)  Q (MVAr) 

Br1  20  8  4 

Br2  0,4  0,6  0,5 

Br3  0,4  0,8  0,6 

Br4  20  14  6 

Br5  0,4  0,6  0,5 

Br6  0,4  0,8  0,5 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 2 – Parametri kompenzatorja  

Vaja 2 Kompenzacija jalove moči – določanje parametrov kompenzatorja 

Na  osnovi  enopolne  sheme  in  podatkov  omrežja  pri  vaji  1  določite  velikost  dušilke  kompenzatorjev  na srednje‐napetostnem  nivoju.  Kompenzatorje  uglasite  tako,  da  bo  ojačenje  harmonikov  v  omrežju  čim manjše. Upoštevajte, da: 

‐ v omrežju nastopajo značilni harmoniki reda 3, 5, 7, 11 in 13, ‐ so kompenzatorji dvostopenjski in da je vsaka stopnja lahko uglašena na drugačno frekvenco, ‐ da uglasitev kompenzatorja na nižjo frekvenco zahteva večjo in dražjo dušilko, ‐ da mora biti kompenzator opremljen vsaj z vklopno dušilko, ‐ da sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II lahko enaka. 

 Pri  določanju  parametrov  kompenzatorja  preverite  tudi  kako  na  frekvenčno  karakteristiko  vplivajo spremembe  obremenitve,  kratkostične  moči  omrežja  in  parametrov  VN/SN  transformatorja  (moč, kratkostična napetost).  V  primeru,  da  sta  stopnji  kompenzatorja  uglašeni  na  različni  frekvenci,  določite  tudi  ustrezni  vrstni  red vklopa in izklopa stopenj. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 3 – Simulacijski model  

Vaja 3 Kompenzacija jalove moči – simulacija modela omrežja 

S pomočjo simulacijskega programa PSCAD preverite rešitev, ki ste jo predlagali v okviru vaje 2.  Harmonsko popačenje, ki ga v omrežju povzročajo bremena, simulirajte s harmonskima tokovnima viroma (za 5. in 7. harmonik) priključenima na SN nivo.  

Tabela 5: Podatki harmonskih tokovnih virov. 

Harmonski vir Nazivna napetost (kV) 

Frekvenca (Hz) Tok – efektivna vrednost (A) 

Ih 5  20  250  10,0 

Ih 7  20  350  7,0 

  Simulirajte naslednje primere: 

‐ obratovanje omrežja brez kompenzacije, ‐ obratovanje omrežja s kompenzatorji, kot so določeni v okviru vaje 1, ‐ obratovanje omrežja s kompenzacijo, ki ste jo določili pri vaji 2. 

 S pomočjo simulacij določite harmonsko popačenje naslednjih veličin: 

‐ napetosti na SN nivoju, ‐ toka SN transformatorja, ‐ toka bremena, priključenega na SN nivo, ‐ toka kompenzatorja na SN nivoju. 

 Če sta kompenzatorja Sistema I in Sistema II enaka, podajte rezultate samo za en sistem.  Rezultate simulacij komentirajte. 

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 4 – Kakovost napetosti  

Vaja 4 Meritve kakovosti napetosti 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite parametre kakovosti napetosti po standardu SIST EN 50160 na napetostnem nivoju 20 kV. Meritve opravite na 20 kV sistemu  I  in 20 kV sistemu  II.  Izmerite tudi bremenski tok. Na sistemu, kjer  je priključen elektromotor opravite dve meritvi – eno z odklopljenim in eno s priklopljenim kompenzatorjem jalove moči. Rezultate podajte v obliki poročila, kjer tabelarično in v grafični obliki prikažete rezultate meritev po SIST EN 50160  ter  tudi  poteke  električnih  veličin  (U,  I,  P,  Q,  cosφ,  harmonske  komponente…).  Rezultate komentirajte, opišite tudi vpliv priklopa kompenzatorja na razmere v omrežju.  

 Slika 2: Meritve kakovosti napetosti ‐ enopolna shema omrežja. 

VodR, L, Cdolžina

Omrežje110 kVSk''

TR 110/20 kVS, uk

110 kV20 kV, sistem I

M

MotorS, cosΦKompenzacija Q

Qc, Un

VodR, L, Cdolžina

20 kV, sistem II

BremeP, QTR 110/20 kV

S, uk

Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani Katedra za elektroenergetske sisteme in naprave Kakovost električne energije    študijsko leto: 2013/14  

SERDINŠEK, JURE    Vaja 5 – Viri harmonskega popačenja  

Vaja 5 Viri harmonskega popačenja 

Po spodnji enopolni shemi sestavite laboratorijski model omrežja in izmerite trenutne poteke napetosti ter toka. Meritve opravite pri priklopljenem in pri odklopljenem kompenzatorju. S  pomočjo  metode  harmonskih  vektorjev  z  referenčnimi  impedancami  določite  deleže  harmonskega popačenja napetosti  in toka z omrežne ter z bremenske strani.  Izračunajte deleže za osnovno harmonsko komponento  in 5., 7., 11. ter 13. harmonik. Izračune  izvedite v dveh delovnih točkah omrežja   – eni, ko je kompenzator odklopljen in eni, ko je kompenzator priklopljen. Rezultate komentirajte.   

  

Slika 2: Viri harmonskega popačenja ‐ enopolna shema omrežja.