Project Γραμμές Μεταφοράς Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών, ΔΠΘ Περιεχόμενα Project 1. Μοντελοποίηση Γραμμής Μεταφοράς... 2 1.1 Γραμμή μεταφοράς... 2 1.2 Κύκλωμα Γ.Μ.... 3 2. Πτώση τάσης... 4 2.1 Επίδραση του μήκους της γραμμής... 4 2.2 Επίδραση φορτίου... 4 2.2.1 Επίδραση ωμικού φορτίου... 4 2.2.2 Επίδραση επαγωγικού φορτίου... 5 2.2.3 Επίδραση χωρητικού φορτίου... 5 3. Επαγόμενες τάσεις... 7 3.1 Επίδραση του μήκους της Γ.Μ.... 7 3.2 Επίδραση του φορτίου... 7 4. Αντιμετάθεση Γ.Μ.... 9 5. Φαινόμενο Ferranti... 10 1
1. Μοντελοποίηση Γραμμής Μεταφοράς 1.1 Γραμμή μεταφοράς Δημιουργήστε το ισοδύναμο κύκλωμα Π μιας Γραμμής Μεταφοράς (Γ.Μ.) 150 kv του Ελληνικού Συστήματος στο πρόγραμμα ATP-EMTP. Τα στοιχεία της Γ.Μ. δίνονται στους Πίνακες 1 και 2, ενώ η διάταξη της γραμμής παρουσιάζεται στο Σχήμα 1. Πίνακας 1: Διαστάσεις Γ.Μ. 150 kv Διαστάσεις a (m) b (m) c (m) d (m) e (m) 19.95 5.00 6.60 4.75 9.30 Πίνακας 2: Χαρακτηριστικά αγωγών Εσωτερική ακτίνα Εξωτερική διάμετρος R dc Απόσταση βέλους από τη γη Αγωγός φάσης 0.926 cm 2.514 cm 0.166 Ω/km 10.25 m Αγωγός γης 0 cm 0.953 cm 3.4617 Ω/km 14.03 m Σχήμα 1: Διάταξη Γ.Μ. 150 kv 2
1.2 Κύκλωμα Γ.Μ. Κατασκευάστε το κύκλωμα του Σχήματος 2 στο ATP-EMTP θεωρώντας τα παρακάτω δεδομένα: Τάση τροφοδοσίας πηγής (rms): 150 kv Συχνότητα τροφοδοσίας πηγής (Hz): 50 Hz Ειδική αντίσταση γης (Ωm): 100 Μήκος Γ.Μ.: 100 km Μοντέλο Γ.Μ.: PI Αντίσταση πυλώνων στην αρχή και το τέλος της Γ.Μ.: 2 Ω Αντίσταση τριφασικού φορτίου: 800 Ω/φάση S Γ.Μ. R 150 kv Σχήμα 2: Κύκλωμα Γ.Μ. 150 kv 3
2. Πτώση τάσης 2.1 Επίδραση του μήκους της γραμμής Μεταβάλλοντας το μήκος της εναέριας Γ.Μ., συμπληρώστε τον Πίνακα 3, θεωρώντας στην άκρη της Γ.Μ. τριφασικό φορτίο με τιμή 800 Ω/φάση. Πίνακας 3: rms τιμές επίδραση μήκους γραμμής Μήκος γραμμής σημείο S: Φάση Α (kv) σημείο R: Φάση Α (kv) Πτώση τάσης (kv) 100 km 200 km 300 km 400 km Ερώτηση 1: Πως μεταβάλλεται η πτώση τάσης; 2.2 Επίδραση φορτίου 2.2.1 Επίδραση ωμικού φορτίου Μεταβάλλοντας το φορτίο στο άκρο της εναέριας Γ.Μ., συμπληρώστε τον Πίνακα 4. Καταγράψτε τις rms τιμές των μεγεθών, θεωρώντας το μήκος της Γ.Μ. ίσο με 100 km. Πίνακας 4: rms τιμές επίδραση ωμικού φορτίου Φορτίο σημείο S: Φάση Α (kv) σημείο R: Φάση Α (kv) Πτώση τάσης (kv) 50 Ω, cosφ = 1.0 100 Ω, cosφ = 1.0 500 Ω, cosφ = 1.0 1000 Ω, cosφ = 1.0 4
Ερώτηση 2: Πως μεταβάλλεται η πτώση τάσης; 2.2.2 Επίδραση επαγωγικού φορτίου Μεταβάλλοντας το φορτίο στο άκρο της εναέριας Γ.Μ., συμπληρώστε τον Πίνακα 5. Καταγράψτε τις rms τιμές των μεγεθών, θεωρώντας το μήκος της Γ.Μ. ίσο με 100 km. Πίνακας 5: rms τιμές επίδραση επαγωγικού φορτίου Αντίσταση Φορτίου σημείο S: Φάση Α (kv) σημείο R: Φάση Α (kv) Πτώση τάσης (kv) 50 Ω, cosφ = 0.8 επ. 100 Ω, cosφ = 0.8 επ. 500 Ω, cosφ = 0.8 επ. 1000 Ω, cosφ = 0.8 επ. Ερώτηση 4: Πως μεταβάλλεται η πτώση τάσης; 2.2.3 Επίδραση χωρητικού φορτίου Μεταβάλλοντας το φορτίο στο άκρο της εναέριας Γ.Μ., συμπληρώστε τον Πίνακα 6. Καταγράψτε τις rms τιμές των μεγεθών, θεωρώντας το μήκος της Γ.Μ. ίσο με 100 km. 5
Πίνακας 6: rms τιμές επίδραση χωρητικού φορτίου Αντίσταση Φορτίου σημείο S: Φάση Α (kv) σημείο R: Φάση Α (kv) Πτώση τάσης (kv) 50 Ω, cosφ = 0.8 χωρ. 100 Ω, cosφ = 0.8 χωρ. 500 Ω, cosφ = 0.8 χωρ. 1000 Ω, cosφ = 0.8 χωρ. Ερώτηση 5: Πως μεταβάλλεται η πτώση τάσης; 6
3. Επαγόμενες τάσεις 3.1 Επίδραση του μήκους της Γ.Μ. Μεταβάλλοντας το μήκος της εναέριας Γ.Μ., συμπληρώστε τον Πίνακα 7, θεωρώντας στην άκρη της Γ.Μ. ωμικό τριφασικό φορτίο με τιμή 800 Ω/φάση. Πίνακας 7: rms τιμές επίδραση μήκους γραμμής Μήκος γραμμής 100 km 200 km 300 km 400 km Επαγόμενη φασική τάση στο άκρο S: Αγωγός γης 1 (kv) Επαγόμενη φασική τάση στο άκρο R: Αγωγός γης 2 (kv) Ερώτηση 6: Πως μεταβάλλεται η επαγόμενη τάση; 3.2 Επίδραση του φορτίου Μεταβάλλοντας το φορτίο στο άκρο της εναέριας Γ.Μ., συμπληρώστε τον Πίνακα 8. Καταγράψτε τις rms τιμές των μεγεθών, θεωρώντας το μήκος της Γ.Μ. ίσο με 100 km. Πίνακας 8: rms τιμές επίδραση μήκους γραμμής Αντίσταση Φορτίου 50 Ω, cosφ = 1.0 100 Ω, cosφ = 1.0 500 Ω, cosφ = 1.0 1000 Ω, cosφ = 1.0 Επαγόμενη φασική τάση στο άκρο S: Αγωγός γης 1 (kv) Επαγόμενη φασική τάση στο άκρο R: Αγωγός γης 2 (kv) 7
Ερώτηση 7: Πως μεταβάλλεται η επαγόμενη τάση; 8
4. Αντιμετάθεση Γ.Μ. Υλοποιήστε το κύκλωμα του Σχήματος 2, θεωρώντας: Γ.Μ. μήκους 300 km ωμικό τριφασικό φορτίο με τιμή 100 Ω / φάση Συμπληρώστε τους Πίνακες 9 και 10 για τις rms τιμές τάσης των τριών φάσεων για τις περιπτώσεις που εφαρμόζεται και δεν εφαρμόζεται η τεχνική της αντιμετάθεσης. Πίνακας 9: rms τιμές τάσης αντιμετάθεση σε εναέριες γραμμές μεταφοράς ΓΜ Τάση στο σημείο R - Φάση Α (kv) Τάση στο σημείο R - Φάση Β (kv) Τάση στο σημείο R - Φάση C (kv) Χωρίς αντιμετάθεση Με αντιμετάθεση Πίνακας 10: rms τιμές τάσης αντιμετάθεση σε εναέριες γραμμές μεταφοράς ΓΜ 1/3 του μήκους της Γ.Μ.: - Φάση Α (kv) Φασική τάση στα 2/3 του μήκους της Γ.Μ.: Φάση Α (kv) Φασική τάση στα 3/3 του μήκους της Γ.Μ.: - Φάση Α (kv) Χωρίς αντιμετάθεση Με αντιμετάθεση Ερώτηση 8: Πως μεταβάλλεται η τάση σε κάθε φάση με τη μέθοδο της αντιμετάθεσης; Ερώτηση 9: Πως μεταβάλλεται η τάση στα διάφορα σημεία αντιμετάθεσης κατά μήκος της Γ.Μ.; 9
5. Φαινόμενο Ferranti Υλοποιήστε το κύκλωμα του Σχήματος 2 θεωρώντας: Γ.Μ. αρχικού μήκους 50 km ότι το άκρο της Γ.Μ. είναι ανοιχτό κύκλωμα Συμπληρώστε στον Πίνακα 11 τις rms τιμές τάσης για τις τρεις φάσεις. Πίνακας 11: rms τιμές τάσης στο άκρο ανοιχτής γραμμής Μήκος ΓΜ (km) σημείο S - Φάση Α (kv) σημείο R - Φάση A (kv) Πολική τάση στο σημείο R - Φάσεις Α-B (kv) 50 100 200 300 600 Ερώτηση 10: Πως μεταβάλλεται η τάση στο άκρο της ΓΜ σε σχέση με το μήκος; 10