ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΜΥ 499

Transcript

1 ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΜΥ 499 ΓΡΑΜΜΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ρ Ανδρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τα Θέµατα Γραµµές µικρού µήκους Γραµµές µέσου µήκους Γραµµές µεάλου µήκους Τ, Π, ίθυρα κυκλώµατα Γραµµές χωρίς απώλειες, προφίλ τάσης Μεταβολή τάσης και άερου ισχύος

2 Γραµµές µικρού µήκους <80km Να θυµηθούµε το δίθυρο κύκλωµα: Όπου έχουµε: y G jb, S / m z j, Ω / m b ω, ωl G-συνήθως ανοείται ια εναέριους αωούς Συνολικά: > > Γραµµές µέσου µήκους80-50 km Προσθέτουµε τη συνολική εκάρσια σύνθετη αωιµότητα και τη τοποθετούµε από µισή στην αρχή και το τέλος, Ζ-είναι η συνολική σύνθετη αντίσταση ανά φάση Το ρεύµα διαµέσου Ζ _ br > Συνοψίζοντας Οι παράµετροι είναι:

3 Συνοπτικά Τ και Π κυκλώµατα Γραµµές µεάλου µήκους Ακριβείς παράµετροι Οι παράµετροι των ραµµών, L, είναι οµοιόµορφα κατανεµηµένες κατά µήκος των ραµµών µεταφοράς. y G jb, S / m z j, Ω / m b ω ωl z z z z z z y y y y y

4 Μέρος ραµµής µεταφοράς y z > > y z > > d d d d y z Αναλυτική έκφραση, A1 A Παραωίζοντας το d d d z > z zy d d d ιαφορική εξίσωση δευτέρου βαθµού Που έχει λύση όπου zy α jβ -m -1 -σταθερά µετάδοσης ή διάδοσης β rad/km σταθερά φάσης d Παραωίζοντας τη λύση: A 1 A z d Έτσι το A1 A A1 A A1 A z / z / y Γιαναβρούµε τις σταθερές χρησιµοποιούµε: Οπόταν έχουµε: c -Ω -Χαρακτηριστική αντίσταση ή εµπέδηση 0, 0, A 1 A, A 1 A > A1 α - nppr/km- σταθερά απόσβεσης / A

5 Εξισώσεις δίθυρου κυκλώµατος 1 Οι εξισώσεις τάσης και ρεύµατος ίνονται: sinh cosh cosh sinh 1 Ξαναράφουµε τις εξισώσεις χρησιµοποιώντας τις υπερβολικές συναρτήσεις: Να θυµηθούµε το δίθυρο κύκλωµα και να βρούµε τις ακριβείς ABD παραµέτρους: S S D B A Αντί σε οποιοδήποτε σηµείο θέλουµε τις τάσεις και τα ρεύµατα ια l S l l B p u l D A sinh 1 sinh.. cosh Ω Σχόλια και απλοποιήσεις στις παραµέτρους Για τις ραµµές ισχύει AD επειδή είναι ανεξάρτητο από ποιο επιλέουµε ναείναιτο τέλος ή αρχή Συνήθως η αωιµότητα G µπορεί να ανοηθεί. Η αντίσταση σειράς έχει µόνο δευτερεύουσας φύσης σηµασία και πρέπει να χρησιµοποιείται απαραίτητα µόνο εάν υπολοίζουµε τις απώλειες ενερού ισχύος

6 Γραµµή χωρίς απώλειες Συνήθως οι ραµµές µεταφοράς σχεδιάζονται ια χαµηλές απώλειες, έτσι ια µια αρχική, εύκολη ανάλυση µπορούµε ναχρησιµοποιήσουµε τιςαπλοποιηµένες εκφράσεις. Γραµµή χωρίς απώλειες σηµαίνει Έτσι έχουµε Η-σταθερά µετάδοσης α jβ β rad/km σταθερά φάσης Για τις ραµµές χωρίς απώλειες είναι καθαρά ωµική c ήζ 0 -λέεται και κρουστική αντίσταση Έτσι οι παράµετροι του δίθυρου κυκλώµατος ραµµής χωρίς απώλειες είναι Μήκος κύµατος Μήκος κύµατος ραµµής είναι η απόσταση που χρειάζεται ια αλλαή της φάσης της τάσης ή του ρεύµατος κατά π rad. Οι εξισώσεις της ραµµής χωρίς απώλειες: Αλλάζουν φάση κατά π rad όταν: Το µήκος κύµατος όπου Ταχύτητα µετάδοσης Για εναέριες ραµµές fλ 3Χ10 5 m/s > λ3χ10 5 / km Και βπ/λ rad/km6.0 o /100km

7 Φορτίο κρουστικής αντίστασης SL-Surg impdanc load Να δούµε τηραµµή καλώδιο χωρίς απώλειες µήκους α, µε ηλεκτρικό µήκος θβα Εάν η ραµµή τερµατίζει σε φορτίο µε εµπέδηση Ζ ο Σε κάθε σηµείο Είναι ανεξάρτητο του χ Τα και είναι σε φάση κατά µήκος ολόκληρης της ραµµής, αλλά υρίζουν Ηισχύςπουµεταφέρεται ανά φάση είναι Η άερος ισχύς είναι µηδέν εφόσον και είναι σε φάση και η άερος ισχύς που παράεται και απορροφάται είναι > Προφίλ τάσης Οι ραµµές που έχουν φορτίο P 0 έχουν επίπεδο προφίλ τάσης Αποστολή Λήψη Προφίλ τάσης κατά µήκος µεάλου µήκους συµµετρικής ραµµής χωρίς απώλειες Τι ίνεται όταν είναι ανοικτό το κύκλωµα στη πλευρά λήψης

8 Συνοψίζοντας Φορτίο κρουστικής αντίστασης SL Είναι το φορτίο που παράει επίπεδη τάση Γωνία Μεταφοράς δ ωνία µεταξύ Ηλεκτρικό µήκος θβα ωνία µεταξύ ια φορτίο κρουστικής αντίστασης SL Προφίλ ια ανοικτό κύκλωµα Αντικαθιστώντας το Στις σχέσεις > Για 300 km ραµµή β6 ο ανα 100 km θ6χ318 ο

9 Γραµµή µε σταθερή τάση αποστολής Το ρεύµα: Αντικαθιστούµε στην εξίσωση: Έτσι Η εξίσωση έχει δύο λύσεις ια κάθε σε κανονική λειτουρία είµαστε κοντά στο 1 p.u. Για κάθε συντελεστή ισχύος υπάρχει µέιστη µεταφερόµενη ισχύς Μεταβολή τάσης και άερου ισχύος µετοφορτίοσυµµετρικής ραµµής Για τη µισή ραµµή θα έχουµε: Στο µέσο, επίσης Η ισχύς στο άκρο αποστολής Παίρνοντας σαν άνυσµα αναφοράς το m και εφόσον η ραµµή είναι χωρίς απώλειες: και Απαιτήσεις σε άερο από τα συµβατικά πρόσηµα ισχύ ανάλοα µε τηm Εάν mo τότε στα άκρα χρειάζεται

10 Μεταφερόµενη ισχύς Είδαµε ότι αντικαθιστώντας το ρεύµα στην εξίσωση τάσεων της ραµµής έχουµε τη σχέση όπου έχοντας ια αναφορά το άνυσµα εξισώνοντας τα πραµατικά µέρη των εξισώσεων έχουµε: εάν υποθέσουµε ότι απ όπου έχουµε την τάση στη πλευρά λήψης µπορούµε να την αντικαταστήσουµε µε σύχρονη µηχανή εξισώνοντας τα φανταστικά µέρη των εξισώσεων έχουµε: από όπου η µεταφερόµενη ισχύς είναι: Μέιστη µεταφερόµενη ισχύς Ησχέση µπορεί να πάρει τη πιο νωστή της µορφή ια ραµµές µικρού µήκους όπου: έτσι στον παρονοµαστή θα έχουµε: έτσι καταλήουµε στη νωστή σχέση που είναι η επαωική αντίσταση σειράς της ραµµής όριο στατικής ευστάθειας Εάν τα κρατούνται σταθερά, τότε η µεταφορά ισχύος εξαρτάται µόνο από το δ το οποίο κρατάµε κοντάστις30 ο η µέιστη ισχύς: επίσης ια ραµµές µικρού µήκους: και

11 Συνοψίζοντας τη µεταβολή τάσης και άερου ισχύος µετοφορτίο Εάν η µεταφερόµενη ισχύς είναι: > Υπάρχει περίσσεια άερου ισχύος φόρτισης της ραµµής που απορροφάται από τα άκρα Υπάρχει έλλειµµα άερου ισχύος φόρτισης της ραµµής που τροφοδοτείται από τα άκρα Το προφίλ τάσης είναι επίπεδο, η ραµµή δεν χρειάζεται άερο ισχύ Παράδειµα Συµµετρική Γραµµή µεταφοράς χωρίς απώλειες έχει µήκος 600 km και λειτουρεί µε πολική τάση 400 k. Ποια είναι η µέιστη θεωρητικά ισχύς που µπορεί να µεταφερθεί απότηραµµή, L1 mh/km, 11.1 nf/km