vaja 1 kompenzacija jalove moči – frekvenčne karakteristike...
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.