ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΣΤΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΣΤΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Εργασία 3 η : Χρήση του λογισμικού ΕΜΤΡ/ΑΤΡ για την προσομοίωση μεταβατικών φαινομένων σε σύγχρονες γεννήτριες. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2013

2 Γενικά εδομένα του Συστήματος ύο σύγχρονες στροβιλογεννήτριες συνδέονται μεταξύ τους αλλά και με τον άπειρο ζυγό των 15 kv μέσω εναερίων γραμμών μεταφοράς (ΓΜ) όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Το δίκτυο προσομοιώνεται με μια σταθερή πηγή τάσης σε σειρά με μία αντίσταση 0.89 Ohm και μια αυτεπαγωγή mh. Σχήμα 1: Σχηματική απεικόνιση του συστήματος με τις 2 στροβιλογεννήτριες.. Οι συνδετήριες γραμμές μεταφοράς, που θεωρούνται κοντές γραμμές μεταφοράς, έχουν R =0.03 Ω/km, X =0.25 Ω/km σε σειρά και μήκη που ορίζονται στα παρακάτω ερωτήματα. Οι δύο στροβιλογεννήτριες έχουν τα ονομαστικά στοιχεία που φαίνονται στους Πίνακες 1 και 2. Οι γεννήτριες λειτουργούν με ονομαστική τάση στους ακροδέκτες τους. Η τάση ακροδεκτών τους προηγείται της αντίστοιχης του άπειρου ζυγού (υπόλοιπο δίκτυο) κατά 50 για τη γεννήτρια G1 και κατά 40 για τη γεννήτρια G2.

3 Πίνακας 1: Ονομαστικά στοιχεία της στροβιλογεννήτριας G1. Ονομαστική Τάση ακροδεκτών 15 kv Σύγχρονη Αντίδραση ορθού άξονα - x d 1,65 pu Φαινόμενη Ισχύς 35 ΜVA Σύγχρονη Μεταβατική 0,24 pu Αντίδραση ορθού άξονα - x d Αντίσταση Στάτη 0,00109 pu Σύγχρονη Υπομεταβατική 0,18 pu Αντίδραση ορθού άξονα - x d Συχνότητα 50 Hz Σύγχρονη Αντίδραση 1,62 pu εγκάρσιου άξονα - x q Αριθμός ζευγών πόλων 1 Σύγχρονη Μεταβατική Αντίδραση εγκάρσιου άξονα - x q 0,37 pu Ονομαστικό ρεύμα διέγερσης Ι F-OC 360 A Σύγχρονη Υπομεταβατική Αντίδραση εγκάρσιου άξονα - x q 0,18 pu Αντίδραση Σκέδασης 0,09 pu Αντίδραση στο ομοπολικό σύστημα Χ 0 0,15 pu Ροπή Αδράνειας - 0, Χαρακτηριστική Αντίδραση 0,09 pu J kgr m 2 Canay Χρονικές Σταθερές: T d0 5,8 s T q0 0,53 s T d0 0,032 s T q0 0,075 s

4 Πίνακας 2: Ονομαστικά στοιχεία της στροβιλογεννήτριας G2. Ονομαστική Τάση ακροδεκτών 15 kv Σύγχρονη Αντίδραση ορθού άξονα - x d 1,65 pu Φαινόμενη Ισχύς 45 ΜVA Σύγχρονη Μεταβατική 0,253 pu Αντίδραση ορθού άξονα - x d Αντίσταση Στάτη 0,0015 pu Σύγχρονη Υπομεταβατική 0,182 pu Αντίδραση ορθού άξονα - x d Συχνότητα 50 Hz Σύγχρονη Αντίδραση 1,6 pu εγκάρσιου άξονα - x q Αριθμός ζευγών πόλων 1 Σύγχρονη Μεταβατική Αντίδραση εγκάρσιου άξονα - x q 0,24 pu Ονομαστικό ρεύμα διέγερσης Ι F-OC 360 A Σύγχρονη Υπομεταβατική Αντίδραση εγκάρσιου άξονα - x q 0,15 pu Αντίδραση Σκέδασης 0,08 pu Αντίδραση στο ομοπολικό σύστημα Χ 0 0,14 pu Ροπή Αδράνειας - 0, Χαρακτηριστική Αντίδραση 0,08 pu J kgr m 2 Canay Χρονικές Σταθερές: T d0 4,7 s T q0 0,45 s T d0 0,043 s T q0 0,14 s

5 Σημείωση: Όσον αφορά την εισαγωγή των στοιχείων των γεννητριών στο ATP, οι παράμετροι DSR, DSD να συμπληρωθούν με το μηδέν (0) και η παράμετρος FM με το ένα (1). Σημειώνεται επίσης ότι τα τυλίγματα του στάτη των 2 γεννητριών συνδέονται σε αστέρα με αγείωτο ουδέτερο, ενώ προτείνεται να μην χρησιμοποιηθεί βήμα ολοκλήρωσης μικρότερο του 10-5, λόγω αυξημένου χρόνου προσομοίωσης και μεγάλου μεγέθους των αρχείων pl4 που δημιουργούνται. Σε περίπτωση όπου τα αρχεία pl4 προκύπτουν μεγάλα σε μέγεθος, τροποποιήστε την τιμή στο πλαίσιο Plot_freq (πχ. 10 αντί για 1) που βρίσκεται στο tab Output.

6 Ερωτήσεις 1. Να απαντηθεί από τις ομάδες 1 έως 14: Θεωρούμε αρχικά ότι στο σύστημα του σχήματος 1 όλα τα στοιχεία συνδέονται κανονικά μεταξύ τους (όλοι οι διακόπτες κλειστοί). Οι δύο γραμμές έχουν μήκος 40 km η καθεμία. a. Τη στιγμή t=1 s γίνεται συμμετρικό τριφασικό βραχυκύκλωμα μέσω αντίστασης R sc =0.1 Ω, στο σημείο σύνδεσης των 2 ΓΜ. Το σφάλμα διαρκεί 0.5 s με συνολικό χρόνο προσομοίωσης Τ max =20 s. Αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; Ποια γεννήτρια καταπονείται περισσότερο; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να σχολιάσετε τα αποτελέσματα. b. Τη στιγμή t=1 s γίνεται συμμετρικό τριφασικό βραχυκύκλωμα μέσω αντίστασης R sc =0.1 Ω, στους ακροδέκτες της γεννήτριας G2. Το σφάλμα διαρκεί 0.5 s με συνολικό χρόνο προσομοίωσης Τ max =20 s. Αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; Ποια γεννήτρια καταπονείται περισσότερο; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να 2. Να απαντηθεί από όλες ομάδες 15 έως 28: Θεωρούμε αρχικά ότι στο σύστημα του σχήματος 1 όλα τα στοιχεία συνδέονται κανονικά μεταξύ τους (όλοι οι διακόπτες κλειστοί). Οι δύο γραμμές έχουν μήκος 50 km η καθεμία. a. Τη στιγμή t=1 s γίνεται μονοφασικό βραχυκύκλωμα στη φάση a μέσω αντίστασης R sc =0.1 Ω, στο σημείο σύνδεσης των 2 ΓΜ. Το σφάλμα διαρκεί 0.5 s με συνολικό χρόνο προσομοίωσης Τ max =20 s. Αποσυγχρονίζεται

7 κάποια από τις γεννήτριες; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να b. Τη στιγμή t=1 s γίνεται μονοφασικό βραχυκύκλωμα στη φάση a μέσω αντίστασης R sc =0.1 Ω, στους ακροδέκτες της γεννήτριας G2. Το σφάλμα διαρκεί 0.5 s με συνολικό χρόνο προσομοίωσης Τ max =20 s. Αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να 3. Να απαντηθεί από τις ομάδες 1 έως 14: Θεωρούμε αρχικά ότι στο σύστημα του σχήματος 1 όλα τα στοιχεία συνδέονται κανονικά μεταξύ τους (όλοι οι διακόπτες κλειστοί). Τη στιγμή t=1 s γίνεται συμμετρικό τριφασικό βραχυκύκλωμα μέσω αντίστασης R sc =0.1 Ω, στο σημείο σύνδεσης των 2 ΓΜ. Το σφάλμα διαρκεί 0.5 s με συνολικό χρόνο προσομοίωσης Τ max =20 s. a. Για μήκη γραμμών ΓΜ1 80 km και ΓΜ2 70 km αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να b. Για μήκη γραμμών ΓΜ1 10 km και ΓΜ2 20 km αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να 4. Να απαντηθεί από τις ομάδες 15 έως 28: Θεωρούμε αρχικά ότι στο σύστημα του σχήματος 1 όλα τα στοιχεία συνδέονται κανονικά μεταξύ τους (όλοι οι διακόπτες κλειστοί). Τη στιγμή t=1 s γίνεται συμμετρικό τριφασικό βραχυκύκλωμα μέσω αντίστασης R sc =0.1 Ω, στο σημείο σύνδεσης των 2 ΓΜ. Το σφάλμα διαρκεί 0.5 s με συνολικό χρόνο προσομοίωσης Τ max =20 s.

8 a. Για μήκη γραμμών ΓΜ1 20 km και ΓΜ2 90 km αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να b. Για μήκη γραμμών ΓΜ1 80 km και ΓΜ2 25 km αποσυγχρονίζεται κάποια από τις γεννήτριες; ικαιολογείστε με τα κατάλληλα διαγράμματα. Να Παρουσίαση αποτελεσμάτων: Θα παραδώσετε ένα αρχείο doc ή pdf με τις απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα της 3 ης εργασίας. Η ημερομηνία παράδοσης είναι αυστηρά η Πέμπτη 24/01/2013 μέχρι τις 12 το βράδυ. Στις περιπτώσεις που κρίνετε σκόπιμο, θα δείξετε αποτελέσματα έτσι ώστε να υπάρχει ευκρινής εστίαση (zoom in). Το αρχείο doc/pdf θα πρέπει να παραδοθεί και εκτυπωμένο στο γραφείο του Ανδρέα Χρυσοχού (Υπόγειο κτιρίου Εργαστήριο ΣΗΕ & ΥΤ 1 η πόρτα αριστερά καθώς ανεβαίνετε τη μεταλλική σκάλα) μέχρι την Παρασκευή 25/01/2013. Κάθε ομάδα θα στείλει με και στις 2 διευθύνσεις anchryso@auth.gr & panpapad@auth.gr ένα συμπιεσμένο φάκελο (zip/rar) με ονομασία P03G01 για την ομάδα 1, P03G02 για την ομάδα 2 κ.ο.κ. Σε αυτό το συμπιεσμένο φάκελο θα περιέχονται τα αρχεία ATPDraw με όλες τις προσομοιώσεις που πραγματοποιήσατε. Τα αρχεία θα έχουν συγκεκριμένη ονομασία, όπως αυτή του παραδείγματος που ακολουθεί: Το αρχείο P03G15Q2C1 σημαίνει: P01: 3 η εργασία του μαθήματος (είναι P03 για όλους σε αυτή την εργασία) G15: η ομάδα 15 δίνει το αρχείο

9 Q2: αποτελεί αρχείο ATPDraw του 2 ου ερωτήματος C1: είναι το πρώτο case που σας ζητάμε να τρέξετε. Αν υπάρχουν παραπάνω cases που πρέπει να παρουσιαστούν θα στείλετε και C2, C3 κτλ.