vpliv generatorja na ks v distribucijskem omrežju objava pdf · 2017-11-28 · vpliv generatorja...

Smetanova ulica 17

2000 Maribor, Slovenija

Tomaž Sotlar

VPLIV GENERATORJA NA KRATKOSTI ČNE RAZMERE V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU

Magistrsko delo

Maribor, julij 2016

VPLIV GENERATORJA NA KRATKOSTI ČNE RAZMERE V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU

Magistrsko delo

Študent: Tomaž Sotlar

Študijski program: Elektrotehnika

Mentor: red. prof. dr. Jože Pihler

Somentor v gospodarski družbi: dr. Miran Rošer

Lektoriranje: Lucija Mestnik, prof. slov.

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, red. prof. dr. Jožetu

Pihlerju, za pomoč in vodenje pri opravljanju

podiplomskega študija in pisanju magistrskega dela.

Posebna zahvala velja somentorju v podjetju

dr. Miranu Rošerju, ki je s svojo pozitivno energijo in

nesebično pomočjo pomagal pri iskanju rešitev in s

svojim znanjem ter z izkušnjami prispeval koristne

nasvete.

Zahvaljujem se tudi svoji družini, da me vedno

podpira pri doseganju mojih ciljev.

Vpliv generatorja na kratkosti čne razmere v distribucijskem omrežju

Klju čne besede: generator, distribucijsko omrežje, kratki stik, programsko orodje DMS

UDK: 621.313.322:621.3.064.1(043.2).

Povzetek

V magistrskem delu je prikazan vpliv generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem

omrežju. Namen je ugotoviti vpliv sinhronskega generatorja na kratkostične toke, ki so na

mestu priključitve izhodiščni podatek za projektiranje in dimenzioniranje posameznih

elementov omrežja. Kratkostični tokovi so v točki kratkega stika določeni s pomočjo

programskega orodja DMS, ki je razvito za analizo realnih razmer v omrežju in med drugim

omogoča tudi izračune parametrov vseh vrst kratkih stikov. Potrditev modela in točnosti

izračunanih parametrov kratkega stika s programskim orodjem DMS je izvedena s primerjavo

rezultatov programskega orodja z rezultati dejanskih meritev in z rezultati simulacije v

programskem paketu Matlab. Analiza vpliva generatorja na kratkostične toke v

distribucijskem omrežju je izvedena v točki blizu generatorja in v točki daleč od generatorja.

Ugotovljeno povečanje kratkostičnih tokov zaradi vgradnje generatorjev v distribucijsko

omrežje je potrebno upoštevati pri projektiranju in dimenzioniranju distribucijskega omrežja.

Influence of generator on short-circuit conditions in the distribution network

Key words: generator, distribution network, short-circuit, DMS Software

UDK: 621.313.322:621.3.064.1(043.2).

Abstract

In the master's degree thesis the influence of the generator at short-circuit current within the

distribution network is shown. The aim is to determine the impact of synchronous generator

on short-circuit currents that are, at the connection point, the starting points for planning and

dimensioning of individual elements of the network. Short-circuit currents are determined by

a particular software tool DMS at the point of short circuit. It is developed for analysis of the

real situations in the network and it also provides the calculations of parameters of all types

of short circuits. The confirmation of the model and the accuracy of the calculated parameters

of short-circuit with DMS tools is carried out by comparing the results of the DMS software

tool with the results of actual measurements and the results of the simulations in Matlab. The

analysis of the influence of the generator on short-circuit currents within distribution network

is carried out at a point close to the generator and at a point far from the generator. The

findings show that the increase in short-circuit currents due to the installation of generators

to the distribution network must be taken into account while planning and dimensioning the

distribution network.

I

KAZALO

1 UVOD .............................................................................................................................. 1

1.1 Cilji in teze magistrskega dela ............................................................................... 2

1.2 Predstavitev po poglavjih ...................................................................................... 2

2 DIMENZIONIRANJE DISTRIBUCIJSKEGA OMREŽJA ........ ................................ 4

2.1 Splošno o dimenzioniranju elementov distribucijskega omrežja ................................. 4

2.2 Splošno o kratkih stikih .............................................................................................. 8

3 IZRAČUN STACIONARNIH VELI ČIN DISTRIBUCIJSKEGA OMREŽJA V

PROGRAMSKEM ORODJU DMS................................................................................ 23

3.1 Programsko orodje DMS .......................................................................................... 23

3.2 Model distribucijskega omrežja v programskem orodju DMS .................................. 34

3.3 Rezultati izračuna programskega orodja DMS .......................................................... 37

4 ANALIZA DISTRIBUCIJSKEGA OMREŽJA S POMO ČJO SIMULACIJE V

PROGRAMSKEM PAKETU MATLAB ....................................................................... 39

4.1 Model distribucijskega omrežja v programskem paketu Matlab ............................... 39

4.2 Rezultati simulacije programskega paketa Matlab .................................................... 57

5 MERITVE V OBRAVNAVANEM OMREŽJU .................. ........................................ 60

5.1 Shema obravnavanega distribucijskega omrežja ....................................................... 60

5.2 Rezultati meritev ...................................................................................................... 62

6 POTRDITEV IZRA ČUNOV S SIMULACIJO IN Z MERITVAMI .................. ....... 67

6.1 Primerjava rezultatov z izvedenimi meritvami.......................................................... 67

7 ANALIZA VPLIVA GENERATORJA NA KRATKOSTI ČNE RAZMERE V

DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU.................................................................................. 73

7.1 Model dejanskega distribucijskega omrežja ............................................................. 75

7.2 Analiza kratkega stika blizu generatorja ................................................................... 82

7.3 ANALIZA KRATKEGA STIKA DALE Č OD GENERATORJA .......................... 84

II

8 SKLEP .......................................................................................................................... 86

8.1 Potrditev tez ............................................................................................................. 87

LITERATURA ................................................................................................................ 89

DODATEK A: IZRA ČUN PARAMETROV ELEMENTOV V MATLAB .................. 92

A.1 Transformator 110/20 kV v RTP 110/20 kV Trnovlje ............................................. 92

A.2 Transformator 20/10 kV v TP Merksha ................................................................... 96

A.3 Sinhronski generator v TP Merksha ........................................................................ 99

A.4 Model trifaznega voda ............................................................................................ 100

DODATEK B: BIOGRAFIJA ....................................................................................... 103

B.1 Naslov .................................................................................................................... 103

B.2 Šolanje ................................................................................................................... 103

DODATEK C: BIBLIOGRAFIJA ................................................................................. 103

III

KAZALO SLIK

SLIKA 2.1: Enostransko napajan KS....................................................................................... 5

SLIKA 2.2: Dvostransko napajan KS ...................................................................................... 6

SLIKA 2.3: Časovni potek kratkostičnega toka za KS blizu generatorja .................................. 8

SLIKA 2.4: Komponente kratkostičnega toka ........................................................................ 10

SLIKA 2.5: Časovni potek kratkostičnega toka za KS daleč od generatorja ........................... 12

SLIKA 2.6: Shema in nadomestna vezava simetričnih komponent ob 1f KS .......................... 13

SLIKA 2.7: Komponente toka in napetosti pri 1f KS ............................................................. 15

SLIKA 2.8: Shema in nadomestna vezava simetričnih komponent ob 2f KS .......................... 15

SLIKA 2.9: Komponente toka in napetosti pri 2f KS ............................................................. 17

SLIKA 2.10: Shema in nadomestna vezava simetričnih komponent ob 2f KS+Z ................... 18

SLIKA 2.11: Komponente toka in napetosti pri 2f KS+Z ...................................................... 20

SLIKA 2.12: Shema in nadomestna vezava simetričnih komponent ob 3f KS ........................ 20

SLIKA 2.13: Komponente toka pri 3f KS .............................................................................. 22

SLIKA 3.1: Geografski pogled programske opreme DMS ..................................................... 23

SLIKA 3.2: Shematski pogled programske opreme DMS ...................................................... 24

SLIKA 3.3: DMD uporabniški vmesnik ................................................................................ 25

SLIKA 3.4: DMS analitične funkcije ..................................................................................... 30

SLIKA 3.5: Vmesnik za določitev parametrov okvare ........................................................... 31

SLIKA 3.6: Geografski prikaz omrežja s prikazano točko okvare KS 1 in KS 2 .................... 34

SLIKA 3.7: Enočrtna shema omrežja s prikazano točko okvare KS 1 in KS 2 ....................... 35

SLIKA 4.1: Model idealnega vira električne energije ter njegovi parametri ........................... 39

SLIKA 4.2: Shematski prikaz modela idealnega transformatorja 110/20 kV .......................... 40

SLIKA 4.3: Model idealnega transformatorja v vezavi YNyn ter njegovi parametri ............... 41

IV

SLIKA 4.4: Model idealnega transformatorja v vezavi YNd ter njegovi parametri ................ 43

SLIKA 4.5: Nadomestno vezje idealnega generatorja ............................................................ 43

SLIKA 4.6: Model idealnega generatorja ter njegovi parametri ............................................. 44

SLIKA 4.7: Shematski prikaz PI modela voda ....................................................................... 45

SLIKA 4.8: PI model kablovoda 150 mm2 ter njegovi parametri ........................................... 46

SLIKA 4.9: PI model daljnovoda Al-Fe 70 mm2 ter njegovi parametri .................................. 46

SLIKA 4.10: PI model daljnovoda Al-Fe 35 mm2 ter njegovi parametri ................................ 47

SLIKA 4.11: Model bremena ter njegovi parametri ............................................................... 48

SLIKA 4.12: Model okvare ter njeni parametri ...................................................................... 48

SLIKA 4.13: Model distribucijskega omrežja za KS v TP Dobrna dom ................................. 49

SLIKA 4.14: Model distribucijskega omrežja za KS na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11 .............. 50

SLIKA 4.15: Časovni potek toka brez in z upoštevanjem upornosti za 1f KS ........................ 51



SLIKA 4.18: Časovni potek toka obremenjenega in neobremenjenega modela pri 1f KS ....... 53



SLIKA 4.21: Časovni potek toka in napetosti pri različnem vklopnem kotu za 1f KS ............ 55



SLIKA 4.24: Rezultati simulacije za 1f KS v TP Dobrna dom ............................................... 57

SLIKA 4.25: Rezultati simulacije za 2f KS+Z v TP Dobrna dom .......................................... 58

SLIKA 4.26: Rezultati simulacije za 3f KS v TP Dobrna dom ............................................... 58

SLIKA 4.27: Rezultati simulacije za 3f KS na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11 ............................ 59

SLIKA 5.1: Shema distribucijskega omrežja za KS v TP Dobrna dom .................................. 61

V

SLIKA 5.2: Shema distribucijskega omrežja za KS na DV Ljubečna, tč. 11 .......................... 62

SLIKA 5.3: Rezultati meritev toka KS v TP Dobrna dom ...................................................... 63

SLIKA 5.4: Rezultati meritev residualnega toka KS v TP Dobrna dom ................................. 63

SLIKA 5.5: Izmerjena napetosti v TP Dobrna dom ................................................................ 64

SLIKA 5.6: Izmerjena tok in napetost v prvi fazi L1 ............................................................. 64

SLIKA 5.7: Rezultati meritev KS na DV Ljubečna, tč. 11 ..................................................... 66

SLIKA 6.1: Primerjava časovnih potekov tokov 1f KS v TP Dobrna dom ............................. 68

SLIKA 6.2: Primerjava časovnih potekov tokov 2f KS+Z v TP Dobrna dom ......................... 69

SLIKA 6.3: Primerjava časovnih potekov tokov 3f KS v TP Dobrna dom ............................. 70

SLIKA 6.4: Primerjava časovnih potekov tokov 3f KS na DV Ljubečna, tč. 11 ..................... 71

SLIKA 7.1: Geografski prikaz omrežja s prikazano točko okvare KS-A in KS-B .................. 73

SLIKA 7.2: Enočrtna shema omrežja s prikazano točko okvare KS-A in KS-B ..................... 74

SLIKA 7.3: Model priključitve generatorja v TP Merksha ..................................................... 75

SLIKA 7.4: Model sinhronskega generatorja – regulacijske karakteristike ............................. 76

SLIKA 7.5: Model sinhronskega generatorja – tehnični podatki ............................................ 77

SLIKA 7.6: Model transformatorja 20/10 kV – tehnični podatki ............................................ 78

SLIKA 7.7: Model 20 kV kablovoda – tehnični podatki ........................................................ 79

SLIKA 7.8: Model transformatorja 110/20 kV – tehnični podatki .......................................... 80

SLIKA 7.9: Model 20 kV daljnovoda – tehnični podatki ....................................................... 81

SLIKA 7.10: Prikaz mesta kratkega stika za KS blizu generatorja ......................................... 82

SLIKA 7.11: Prikaz mesta kratkega stika za KS daleč od generatorja .................................... 84

VI

KAZALO TABEL

TABELA 3.1: Rezultati izračunov za KS v TP Dobrna dom ................................................... 37

TABELA 3.2: Rezultati izračunov za KS na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11 ................................ 37

TABELA 6.1: Primerjava rezultatov za 1f KS v TP Dobrna dom ............................................ 69

TABELA 6.2: Primerjava rezultatov za 2f KS+Z v TP Dobrna dom ....................................... 69

TABELA 6.3: Primerjava rezultatov za 3f KS v TP Dobrna dom ............................................ 70

TABELA 6.4: Primerjava rezultatov za 3f KS na DV Ljubečna, tč. 11 .................................... 71

TABELA 7.1: Rezultati meritev KS blizu generatorja ............................................................. 83

TABELA 7.2: Rezultati meritev KS daleč od generatorja ....................................................... 85

VII

UPORABLJENE KRATICE

DMS Distribution Management System

SCADA Supervisor Control And Data Aquisition

OMS Outage Management System

DMD Dynamic Mimic Diagram

DNB Distribution Network Builder

GIS Geografski Informacijski Sistem

RTP Razdelilna transformatorska postaja

TP Transformatorska postaja

KS Kratki stik

1f KS Enofazni kratki stik (zemeljski stik)

2f KS Dvofazni kratki stik

2f KS+Z Dvofazni kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom

3f KS Trifazni kratki stik

KB Kablovod

DV Daljnovod

VIII

UPORABLJENI SIMBOLI

Iu – udarni tok kratkega stika [A]

Ithe – temperaturno ekvivalentni kratkotrajni tok [A]

Ik'' – začetni simetrični kratkostični tok [A]

In – nazivni tok [A]

Ik'' – subtranzientni del kratkostičnega toka [A]

Ik' – tranzientni del kratkostičnega toka [A]

Ik – stacionarni del kratkostičnega toka [A]

Xd '' – subtranzientna reaktanca [Ω]

Xd ' – tranzientna reaktanca [Ω]

Xd – sinhronska reaktanca [Ω]

Td '' – časovna konstanta subtranzientne reaktance [s]

Td ' – časovna konstanta tranzientne reaktance [s]

Td – časovna konstanta sinhronske reaktance [s]

ZKS – skupna impedanca kratkega stika [Ω]

ZG – impedanca generatorja [Ω]

ZT – impedanca transformatorja [Ω]

ZV – impedanca voda [Ω]

i'' (t) – subtranzientna komponenta toka [A]

i' (t) – tranzientna komponenta toka [A]

i (t) – stacionarna komponenta toka [A]

iE (t) – enosmerna komponenta toka [A]

Un – nazivna napetost [V]

IL – fazni tok kratkega stika [A]

UL – fazna napetost kratkega stika [V]

I0 – tok ničnega zaporedja [A]

I1 – tok pozitivnega zaporedja [A]

I2 – tok negativnega zaporedja [A]

U 0 – napetost ničnega zaporedja [V]

U 1 – napetost pozitivnega zaporedja [V]

U 2 – napetost negativnega zaporedja [V]

IX

Z 0 – impedanca ničnega zaporedja [Ω]

Z 1 – impedanca pozitivnega zaporedja [Ω]

Z 2 – impedanca negativnega zaporedja [Ω]

U1 – primarna napetost [V]

U2 – sekundarna napetost [V]

Sn – nazivna moč [VA]

uk – napetost kratkega stika transformatorja [%]

PCu – izgube v bakru [W]

PFe – izgube v železu [W]

R1 – upornost statorja [Ω]

R2 – upornost rotorja [Ω]

Vpliv generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju

1

1 UVOD

Naloga distribucijskih podjetij je zanesljiva in kakovostna oskrba odjemalcev z električno

energijo. Kakovost in zmogljivost distribucijskega omrežja lahko zagotovimo z njegovim

ustreznim načrtovanjem in trajnim razvojem. Distribucijsko omrežje je sestavljeno iz veliko

elektroenergetskih elementov, ki skupaj predstavljajo celoto, katere skupna zanesljivost je

enaka zanesljivosti najšibkejšega člena. Zato je zelo pomembno, da so vsi elementi omrežja

kakovostni in ustrezno dimenzionirani. Zahtevani tehnični parametri predvidenih

elektroenergetskih elementov se določijo v fazi projektiranja na podlagi pričakovanih

parametrov na mestu priključitve. Za ustrezno dimenzioniranje elektroenergetskih elementov

je eden izmed najpomembnejših vhodnih podatkov kratkostična moč oziroma kratkostični

tok, ki se običajno določa analitično, dejansko pa bi se lahko tudi izmeril. Danes na trgu

obstaja več programskih orodij, ki te parametre omrežja izračunavajo.

Eden takšnih programskih orodij je DMS (Distribution Management System), ki je razvito za

analizo realnih razmer v omrežju. Programsko orodje med vsemi ostalimi funkcijami

omogoča tudi izračune parametrov za več vrst okvar. Na voljo je izbor med več vrstami

okvare, kot so trifazni kratki stik, dvofazni kratki stik z zemeljskim stikom, dvofazni kratki

stik, enofazni zemeljski stik in prekinitev ene, dveh ali vseh treh faz. Programsko orodje

omogoča prikaz subtranzientnih, tranzientnih in stacionarnih vrednosti parametrov okvare

(tok, napetost, moč).

Pri dimenzioniranju elektroenergetskih naprav potrebujemo podatke o največjih kratkostičnih

tokovih, ki se lahko pojavijo na mestu priključitve. V distribucijsko omrežje napajano iz

razdelilnih transformatorskih postaj svoj doprinos k dvigu kratkostičnih parametrov dajejo

tudi vsi dodatni razpršeni viri električne energije. Če pri dimenzioniranju zanemarimo male

vire električne energije, nikakor ne smemo zanemariti vpliva velikih generatorjev, kot so

kogeneracije. Veliki generatorji s svojim virom električne energije močno vplivajo na

obratovalne in tehnične lastnosti distribucijskega omrežja. Namen je ugotoviti vpliv

generatorja na parametre kratkega stika, ki so na mestu priključitve izhodiščni podatki za

projektiranje in dimenzioniranje posameznih elementov omrežja.


2

1.1 Cilji in teze magistrskega dela

Cilj magistrskega dela je ugotoviti vpliv generatorja na parametre kratkega stika, ki so na

mestu priključitve izhodiščni podatki za projektiranje in dimenzioniranje posameznih

elementov omrežja. Namen je analizirati in prikazati vpliv sinhronskega generatorja Merkscha

moči 8,44 MVA na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju, ki je v RTP 110/20 kV

Trnovlje napajano iz distribucijskega transformatorja moči 31,5 MVA. Analiza kratkostičnih

razmer s pomočjo programskega orodja DMS je izvedena v različnih točkah dejanskega

distribucijskega omrežja s primerjavo kratkostičnih tokov ob vključenem in izključenem

generatorju. Obravnavana bosta dva različna primera; prvi je s kratkim stikom v neposredni

bližini generatorja in drugi na koncu izvoda daleč od generatorja.

Teze magistrskega dela so:

- s programskim orodjem DMS izdelati model distribucijskega omrežja, katerega

rezultati izračunov so identični z dejanskimi meritvami,

- s programskim paketom Matlab izdelati model distribucijskega omrežja, katerega

rezultati simulacije so identični z dejanskimi meritvami,

- s prikazom ujemanja kratkostičnih tokov programskega orodja DMS z dejanskimi

meritvami in z rezultati simulacij programskega paketa Matlab potrditi ustreznost

programskega orodja DMS za predvideno analizo vpliva generatorja,

- vgradnja sinhronskega generatorja v distribucijsko omrežje ima velik vpliv na velikost

kratkostičnih tokov pri kratkem stiku blizu generatorja,

- pri kratkem stiku daleč od generatorja ima vgradnja sinhronskega generatorja majhen

vpliv na velikost kratkostičnih tokov.

1.2 Predstavitev po poglavjih

Magistrsko delo je predstavljeno v osmih poglavjih. V uvodnem poglavju je predstavljena

problematika pri dimenzioniranju elektroenergetskih naprav ter cilji in teza magistrskega dela.

Po v uvodu predstavljeni temi magistrske naloge je v drugem poglavju nekaj besed

namenjenih dimenzioniranju distribucijskega omrežja in kratkim stikom, ki se pojavljajo v

distribucijskih omrežjih. V tretjem poglavju je predstavljeno programsko orodje DMS in


3

njegove funkcije. Predstavljen je model distribucijskega omrežja in rezultati izračunov

kratkega stika daleč od RTP-ja in generatorja ter rezultati izračunov kratkega stika blizu RTP-

ja in generatorja. Za prikazane izračunane rezultate simulacije programskega paketa Matlab je

uporabljen v četrtem poglavju prikazan poenostavljen model distribucijskega omrežja.

Opisani in prikazani so vsi tehnični podatki in parametri za vsak element, ki sestavlja model.

V četrtem poglavju je prikazan še vpliv upornosti kratkega stika na tok kratkega stika, vpliv

bremena na tok kratkega stika in vpliv vklopnega kota na tok kratkega stika. Omrežje in

rezultati dejanskih meritev v distribucijskem omrežju so za okvaro blizu in daleč od RTP-ja in

generatorja predstavljeni v petem poglavju. Ujemanje izračunanih rezultatov programskega

orodja DMS z rezultati simulacije programskega paketa Matlab in ujemanje z rezultati

dejanskih meritev je v šestem poglavju potrdilo zadovoljivo točnost modela in izračunov

programskega orodja DMS. Analiza vpliva generatorja na kratkostične razmere v

distribucijskem omrežju je prikazana v sedmem poglavju. Vpliv generatorja je prikazan s

primerjavo kratkostičnih tokov z vklopljenim in z izklopljenim generatorjem. Kratkostični

tokovi so za analizo izračunani s programskim orodjem DMS. Za analizo sta obravnavana dva

nasprotna si primera, ki lahko nastopita v dejanskem distribucijskem omrežju. Prvi primer je

kratek stik blizu generatorja, drugi primer pa je kratek stik daleč od generatorja. V zadnjem

osmem poglavju pa so predstavljene ugotovitve magistrskega dela in potrditve v uvodu

predstavljenih tez.


4

2 DIMENZIONIRANJE DISTRIBUCIJSKEGA OMREŽJA

Zaradi zelo nizke upornosti so tokovi, ki stečejo ob kratkem stiku, zelo veliki. Tak pojav v

napravah ali omrežju ni zaželen, saj velik tok pomeni veliko dinamično in toplotno delovanje,

ki lahko privede do uničenja elektroenergetske opreme.

Vsekakor je lahko takšna vrsta okvare nevarna tudi za človeka, saj lahko tokovi, ki se

zaključujejo preko ozemljitvenih sistemov in zemlje, povzročajo nedopustne napetosti dotika

in druge vplive.

2.1 Splošno o dimenzioniranju elementov distribucijskega omrežja

Izhodiščni podatek za dimenzioniranje elektroenergetskih elementov v distribucijskem

omrežju je poleg napetostnega nivoja in obratovalnega toka tudi kratkostični tok, ki ga mora

naprava zdržati. Začetni simetrični tok kratkega stika Ik'' se izračuna po (2.1) iz razmerja

napetosti in impedance v točki kratkega stika [26].

" = √ (2.1)

Pri tem je:

c – konstanta distribucijskega omrežja,

Un – nazivna napetost,

ZKS – impedanca kratkega stika.

Udarni tok kratkega stika Iu je podan z (2.2):

= " √2κ (2.2)

kjer je: κ – faktor odvisen od razmerja R/X,

R – ohmska upornost,

X – reaktanca.


5

Temperaturno ekvivalentni kratkotrajni tok Ithe je podan z (2.3):

= " 2( + ) (2.3)

kjer je:

m – faktor vpliva enosmerne komponente udarnega toka kratkega stika,

n – faktor vpliva izmenične komponente udarnega toka kratkega stika.

Velikost kratkostičnega toka je pri nazivni napetosti odvisna od impedance do točke kratkega

stika. V točki kratkega stika je kratkostična impedanca omrežja sestavljena iz vseh impedanc

od izvora do točke kratkega stika. V distribucijskih omrežjih se običajno srečujemo z

enostransko napajanimi radialnimi vodi z enim virom, kot je prikazano na sliki 2.1.

Kratkostična impedanca ZKS je enaka vsoti posameznih obratovalnih elementov s tem, da so

vse impedance preračunane na isti napetostni nivo.

G T V

Slika 2.1: Enostransko napajan KS

Skupna kratkostična impedanca ZKS je podana z (2.4):

ZKS = ZG + ZT + ZV (2.4)

kjer je:

ZG – impedanca generatorja,

ZT – impedanca transformatorja,

ZV – impedanca voda.


6

V distribucijska omrežja so večkrat vključeni dodatni viri električne energije, kot so generator

kogeneracije ali male hidroelektrarne. Pri večstransko napajanem vodu z ločenimi tokovnimi

potmi se kratkostična impedanca ZKS določi na osnovi vzporedne vezave impedanc

posamezne veje Z1 in Z2, kot je prikazano na sliki 2.2.

G1 T1 V1

G2 T2

Slika 2.2: Dvostransko napajan KS

Skupna nadomestna kratkostična impedanca ZKS je podana z (2.5):

1 2KS

1 2

Z ZZ

Z Z

⋅=+

(2.5)

Impedanca posamezne veje pa z (2.6):

Z1 = ZG1 + ZT1 + ZV1 in Z2 = ZG2 + ZT2 (2.6)

kjer je:

ZG1, ZG2 – impedanca generatorja prve in druge veje,

ZT1, ZT2 – impedanca transformatorja prve in druge veje,

ZV1 – impedanca voda prve veje.

Za določitev skupne kratkostične impedance ZKS moramo določiti impedanco posameznega

elementa v omrežju. Impedance kablovodov in daljnovodov izražamo v absolutnih

vrednostih, impedance generatorjev in transformatorjev pa izražamo kot reducirane vrednosti.


7

Za natančen izračun impedance voda ZV, ki je vsota ohmske in induktivne upornosti, ni

možno podati enačbe. Podatki o impedancah so podani s strani proizvajalca ali pa se določijo

z meritvami.

Impedanca sinhronskega generatorja ZG se izračuna iz nasičene subtranzientne reaktance po

(2.7):

'' 2d nG

GnG100

x UZ

S= ⋅ (2.7)

kjer je:

xd '' – subtranzientna relativna vzdolžna reaktanca,

UnG – nazivna napetost generatorja,

SnG – nazivna navidezna moč generatorja.

Impedanca transformatorja ZT se izračuna iz kratkostične napetosti transformatorja po (2.8):

2nTk

TnT100

u UZ

S= ⋅ (2.8)

kjer je:

uk – napetost kratkega stika transformatorja,

UnT – nazivna napetost transformatorja,

SnT – nazivna moč transformatorja.

Pri omrežjih z različnimi napetostnimi nivoji se impedanca spreminja s kvadratom napetosti, kar določa enačba (2.9):

2

2N

N nn

UZ Z

U= ⋅ (2.9)

kjer je:

ZN, Zn – transformirana in osnovna impedanca,

UN, Un – transformirana in osnovna napetost.


8

2.2 Splošno o kratkih stikih

Ob nastanku kratkega stika se sklene električni tokokrog, po katerem se zaključi tok kratkega

stika. Zaradi majhne impedance tokokroga so kratkostični tokovi zelo veliki, kar pomeni

veliko dinamično in toplotno delovanje.

Začetna velikost toka kratkega stika je odvisna od vrednosti napetosti in kratkostične

impedance omrežja v trenutku nastanka okvare. Najbolj neugoden primer je, če kratki stik

nastopi v trenutku, ko je napetost na nič. Kratkostični tok mora trenutno skokovito narasti na

trenutno vrednost kratkostičnega izmeničnega toka. Zaradi induktivnosti pa tok ne more v

trenutku narasti, temveč prične naraščati z vrednostjo nič. Zaradi tega se pojavi izenačevalni

tok, ki je označen kot enosmerna komponenta toka iDC. Začetna vrednost enosmerne

komponente toka (A) odgovarja trenutni negativni vrednosti kratkostičnega izmeničnega toka

iAC in upada po eksponencialni funkciji z enosmerno časovno konstanto TDC. V tem primeru

je temenska vrednost začetnega toka za 2√2 večja od simetričnega kratkostičnega toka [26].

Kratki stik blizu generatorja

Časovni potek kratkostičnega toka blizu generatorja je prikazan na sliki 2.3.

u2 2

'' k

2

''

k 2

k

subtranzientni del stacionarni deltranzientni del

k

A C

D C

Slika 2.3: Časovni potek kratkostičnega toka za KS blizu generatorja


9

Ik'' – začetni simetrični kratkostični tok,

Iu – udarni tok kratkega stika,

A – začetna vrednost enosmerne komponente toka,

iAC – izmenična komponenta toka kratkega stika,

iDC – enosmerna komponenta toka kratkega stika.

Iz časovnega poteka kratkostičnega toka je razvidno, da se subtranzientni in tranzientni pojav

hitro zaključita, nakar sistem preide v stacionarni del. Časovni potek kratkostičnega toka je

odvisen od časovnih komponent, ki pa so pogojene z velikostjo in lastnostmi generatorja.

Pri kratkih stikih na sponkah sinhronskega generatorja se časovni potek kratkostičnega toka

spreminja z naraščanjem generatorske reaktance. V prvem trenutku, ob nastopu kratkega

stika, je zaradi nasičenja reaktanca generatorja, tako imenovana subtranzientna reaktanca Xd '',

zelo majhna. Po nekaj milisekundah se reaktanca začne povečevati do vrednosti tranzientne

rektance Xd ', ki pa se v roku nekaj sekund zviša na dejansko vrednost sinhronske reaktance

Xd.

Vsaki reaktanci pripada časovna konstanta, po kateri upada. Subtranzientna reaktanca Xd''

upada po časovni konstanti Td'', tranzientna reaktaca Xd' upada po časovni konstanti Td' in

sinhronska rektanca Xd po časovni konstanti Td.

Poleg enosmerne komponente iDC lahko kratkostični izmenični tok iAC razdelimo še na

subtranzientni del i'', tranzientni del i ' in na stacionarni del i, kot je prikazano na sliki 2.4.

Skupni kratkostični tok je vsota izmenične in enosmerne komponente kratkostičnega toka

[24].


10

0

0

0

0

0

D C

k

subtranzientni del stacionarni deltranzientni del

(m s)

(m s)

(m s)

(m s)

(m s)

´´ (t) - subtranzientna kom ponenta

´ (t) - tranzientna kom ponenta

(t) - stacionarna kom ponenta

(t) - enosm erna kom ponenta

(t) - kratkostièni tok

Slika 2.4: Komponente kratkostičnega toka

Za predstavitev in izračun kratkostičnih razmerij se v praksi izhaja iz konstantne napetosti.

Časovni potek kratkostičnega toka ik (t) predstavlja vsota vseh komponent skupaj in se lahko

poda z (2.10):

ik (t) = i '' (t) + i ' (t) + i (t) + iDC (t) (2.10)


11

Časovni potek subtranzientne komponente toka i '' (t) je podan z (2.11):

''d/''

'' 'd d

1 1(t) 2 cos ( )t T

ni U e tX X

ω ϕ− = ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ +

(2.11)

Časovni potek tranzientne komponente toka i ' (t) je podan z (2.12):

'd/'

'd d

1 1(t) 2 cos ( )t T

ni U e tX X

ω ϕ− = ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ +

(2.12)

Časovni potek stacionarne komponente toka i (t) je podan z (2.13):

d

1(t) 2 cos( )ni U t

Xω ϕ= ⋅ ⋅ ⋅ + (2.13)

Časovni potek enosmerne komponente toka iDC (t) je podan z (2.14):

DC/DC ''

d

1(t) 2 cost T

ni U eX

ϕ−=− ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ (2.14)

kjer je:

Un – nazivna napetost,

TDC – enosmerna časovna konstanta (= L/R),

ω – krožna frekvenca (= 2πf),

φ – kot impedance tokokroga (= arctg X/R).

Kratki stik dale č od generatorja

Pri kratkih stikih daleč od generatorja je impedanca kratkostične zanke visoka. Zato je tok

kratkega stika manjši. Tukaj se ne upošteva nasičenja generatorja, torej je kratkostični tok

sestavljen samo iz enosmerne in izmenične komponente. Časovni potek kratkostičnega toka

za kratki stik daleč od generatorja je prikazan na sliki 2.5.


12

u2

2

'' k

k

2

2

''k

=

2

2 k

A C

D C

Slika 2.5: Časovni potek kratkostičnega toka za KS daleč od generatorja

Vrste kratkih stikov

V elektroenergetskih sistemih lahko pride do različnih kombinacij stikov med vodniki ali med

vodniki in zemljo, katera ravno tako prevaja električni tok. Poznamo štiri običajne vrste

kratkega stika [26], in sicer:

- enofazni kratki stik (zemeljski stik),

- dvofazni kratki stik,

- dvofazni kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom in

- trifazni kratki stik.

Enofazni kratki stik (zemeljski stik)

Slika 2.6 prikazuje shemo in nadomestno vezje za pozitivno, negativno in nično zaporedje ob

enofaznem kratkem stiku med fazo L1 in zemljo.


13

1

1

2

2

1

2

0

0

0f

L1

L2

L3

L1

L2

L3

1 2 0

1

2

3

Slika 2.6: Shema in nadomestna vezava simetričnih komponent ob 1f KS

Z1, Z2, Z0 – impedanca pozitivnega, negativnega in ničnega zaporedja,

I1, I2, I0 – tok pozitivnega, negativnega in ničnega zaporedja,

U1, U2, U0 – napetost pozitivnega, negativnega in ničnega zaporedja,

IL1, IL2, IL3 – tok prve, druge in tretje faze,

UL1, UL2, UL3 – napetost prve, druge in tretje faze,

I f – tok okvare,

E – fazna napetost pred nastankom okvare.

V točki okvare veljajo pogoji kratkega stika za toka zdravih faz IL2 in IL3 po (2.15) in za

napetost v fazi okvare UL1 po (2.16):

IL2 = IL3 = 0 (2.15)

UL1 = 0 (2.16)

Iz zgornjega pogoja sledi za toke (2.17) :

I0 = I1 = I2 = 1/3 IL1 (2.17)

in za napetosti (2.18):

U0 + U 1 + U2 = 0 (2.18)


14

Iz nadomestnega vezja na sliki 2.6 zapišemo tok ničnega zaporedja I0, pozitivnega zaporedja

I1 in negativnega zaporedja I2 z enačbo (2.19):

= = = ( ) (2.19)

in napetosti ničnega zaporedja U0 po (2.20), pozitivnega zaporedja U1 po (2.21) ter

negativnega zaporedja U2 po (2.22):

! = " #( ) (2.20)

! = " ( ) (2.21)

! = " # ( ) (2.22)

Tako zapišemo toke kratkega stika v fazi okvare po (2.23) in toka zdravih faz po (2.24):

$ = ( ) (2.23)

IL2 = IL3 = 0 (2.24)

Napetosti v točki kratkega stika faze v okvari zapišemo po (2.25) in napetosti zdravih faz po

(2.26) in po (2.27):

UL1 = 0 (2.25)

!$ = " %& #&'(& #)( ) (2.26)

!$ = " %&#& '(&#)( ) (2.27)

Komponente linijskih tokov IL1, IL2 in IL3 ter napetosti UL1, UL2 in UL3, razstavljene na sistem

simetričnih komponent, prikazuje slika 2.7.


15

1L3

0

L1

0

L2

L1

L3

L2

L31L1

1L2

2L2

2L1

2L3

2L32L1

2L2

1L1

1L3

1L2

= 0

= 0

= 0

Slika 2.7: Komponente toka in napetosti pri 1f KS

Dvofazni kratki stik

Slika 2.8 prikazuje shemo in nadomestno vezje za zaporedje simetričnih komponent ob

dvofaznem kratkem stiku.

1

1

2

2

1

2

f

L1

L2

L3

L1

L2

L3

1

2

3

1 2 0


V točki okvare veljajo pogoji kratkega stika za tok zdrave faze IL1 po (2.28) in toka v fazi

okvare IL2 in IL3 po (2.29) ter za napetosti v fazah okvare UL2 in UL3 po (2.30):


16

IL1 = 0 (2.28)

IL2 +I L3 = 0 (2.29)

UL2 = UL3 = 0 (2.30)

Iz zgornjega pogoja sledi za toke (2.31):

= − (2.31)


! = ! (2.32)

Iz nadomestnega vezja na sliki 2.8 zapišemo tok ničnega zaporedja I0 z enačbo (2.33),

pozitivnega zaporedja I1 z enačbo (2.34) in negativnega zaporedja I2 z enačbo (2.35):

= 0 (2.33)

= (2.34)

= − (2.35)

in napetosti ničnega zaporedja U0 po (2.36), pozitivnega zaporedja U1 po (2.37) ter

negativnega zaporedja U2 po (2.38):

! = 0 (2.36)

! = " (2.37)

! = " (2.38)

Tako zapišemo toke kratkega stika v zdravi fazi okvare po (2.39) in toka v fazi okvare po

(2.40) in po (2.41):

IL1 = 0 (2.39)

* = " #+√ (2.40)

* = " +√ (2.41)


17

Napetosti v točki kratkega stika zdrave faze zapišemo po (2.42) in napetosti faz v okvari po

(2.43) in po (2.44):

!* = " (2.42)

!* = " # (2.43)

!* = " # (2.44)



L1

L3

L1L2

L3

L2

1L3

1L1

1L2

2L2

2L1

2L3

2L3

2L1

2L2

1L1

1L3

1L2

= 0

Slika 2.9: Komponente toka in napetosti pri 2f KS


18

Dvofazni kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom

Slika 2.10 prikazuje nadomestno vezje za zaporedje simetričnih komponent ob dvofaznem

kratkem stiku z istočasnim zemeljskim stikom. Sedaj se pojavi zaradi stika z zemljo še nično

zaporedje.

1

1

2

2

1

f

L1

L2

L3

0

0

0

2

L1

L2

L3

1

2

3

1 2 0

Slika 2.10: Shema in nadomestna vezava simetričnih komponent ob 2f KS+Z

V točki okvare veljajo pogoji kratkega stika za tok zdrave faze IL1 po (2.45) in za napetosti v

fazah okvare UL2 in UL3 po (2.46):

IL1 = 0 (2.45)

UL2 = UL3 = 0 (2.46)

Iz zgornjega pogoja sledi za toke (2.47):

I0 + I1 + I2 = 0 (2.47)


U0 = U1 = U2 (2.48)

Iz nadomestnega vezja na sliki 2.10 zapišemo tok ničnega zaporedja I0 z enačbo (2.49),

pozitivnega zaporedja I1 z enačbo (2.50) in negativnega zaporedja I2 z enačbo (2.51):

= " # ( ) (2.49)


19

= " ( ) (2.50)

= " #( ) (2.51)

in napetosti ničnega zaporedja U0, pozitivnega zaporedja U1 in negativnega zaporedja U2 po

(2.52):

! = ! = ! = " ( ) (2.52)

Tako zapišemo toke kratkega stika v zdravi fazi okvare po (2.53) in toka v fazi okvare po

(2.54) in po (2.55):

* = 0 (2.53)

* = −" %& #&' (& #)( ) (2.54)

* =" %&#& ' (&#)( ) (2.55)

Napetosti v točki kratkega stika zdrave faze zapišemo po (2.56) in napetosti faz v okvari po

(2.57):

!* = 3" ( ) (2.56)

UL2 = UL3 = 0 (2.57)

Napetosti faze L1 in L2, ki sta v okvari, sta po enačbi (2.57) nič le ob predpostavki, da je med

fazama čisti kovinski stik.




20

L1

L2

L1

L3

L2

L3

0

0

1L3

1L1

1L2

2L22L1

2L3

2L3

2L1

2L2

1L1

1L3

1L2

= 0

= 0

= 0

Slika 2.11: Komponente toka in napetosti pri 2f KS+Z

Trifazni kratki stik

Slika 2.12 prikazuje shemo in nadomestno vezje pozitivnega zaporedja ob trifaznem kratkem

stiku. Zaradi simetričnosti nastopa samo pozitivno zaporedje.

1

1

2

2

1

f

L1

L2

L3

0

0

0

2

L1

L2

L3

1

2

3

1 2 0



21

V točki okvare veljajo pogoji kratkega stika za toke v fazah okvare IL1, IL2 in IL3 po (2.58) ter

za napetosti v fazah okvare UL1, UL2 in UL3 po (2.59):

IL1 + IL2 +I L3 = 0 (2.58)

UL1 = UL2 = UL3 = 0 (2.59)

Iz nadomestnega vezja na sliki 2.12 zapišemo tok ničnega zaporedja I0 in negativnega

zaporedja I2 z enačbo (2.60) ter tok pozitivnega zaporedja I1 z enačbo (2.61):

= = 0 (2.60)

= (2.61)

in napetosti ničnega zaporedja U0, pozitivnega zaporedja U1 in negativnega zaporedja U2 po

(2.62):

! = ! = ! = 0 (2.62)

Tako zapišemo toke kratkega stika v fazah okvare po (2.63), (2.64) in po (2.65):

* = (2.63)

* = - (2.64)

* = - (2.65)

Napetosti v točki kratkega stika faz v okvari zapišemo po (2.66):

UL1 = UL2 = UL3 = 0 (2.66)

Napetosti faze L1, L2 in L3, ki so v okvari, so po enačbi (2.66) nič le ob predpostavki, da je

med fazami čisti kovinski stik.

Komponente linijskih tokov IL1, IL2 in IL3, razstavljene na sistem simetričnih komponent,

prikazuje slika 2.13.


22

L1

L2

L31L3

1L1

1L2

Slika 2.13: Komponente toka pri 3f KS


23

3 IZRAČUN STACIONARNIH VELI ČIN DISTRIBUCIJSKEGA OMREŽJA V PROGRAMSKEM ORODJU DMS

DMS (Distribution Management System) programsko orodje je napredna sistemska

programska oprema za podporo učinkovitemu in optimalnemu upravljanju distribucijskega

omrežja [34] in [35]. DMS program zagotavlja orodja za dinamično vizualizacijo, spremljanje

in nadzor nad distribucijskim električnim omrežjem, skupaj s široko paleto funkcij za analizo

delovanja, načrtovanje in optimizacijo. Sistem je zgrajen na industrijskih standardih in

zmogljivih tehničnih bazah. Skupaj s popolno integracijo s SCADA (Supervisor Control And

Data Aquisition), OMS (Outage Management System) in GIS (Geografski Informacijski

Sistem) je program DMS ustrezna tehnična rešitev za elektrodistribucijska podjetja.

3.1 Programsko orodje DMS

DMS programsko orodje omogoča geografski uporabniški pogled, ki je prikazan na sliki 3.1.

Slika 3.1: Geografski pogled programske opreme DMS


24

DMS programsko orodje omogoča tudi shematski uporabniški pogled, ki je prikazan na sliki

3.2.

Slika 3.2: Shematski pogled programske opreme DMS

Orodje DMS vsebuje in omogoča:

- spremljanje in nadzor modeliranega distribucijskega omrežja v realnem času,

- napreden uporabniški vmesnik z logičnim in geografskim prikazom omrežja,

- analizo delovanja omrežja in "kaj če" scenarijev v simulacijskem načinu,

- optimizacijo delovanja omrežja in funkcije za učinkovito izrabo zmogljivosti omrežja,

- okolje za načrtovanje omrežja, oblikovanje in načrtovanje zmogljivosti omrežja,

- učinkovito upravljanje podatkov z naprednimi podatkovnimi orodji in odprtimi

podatkovnimi bazami,

- omogoča integracijo s tehničnimi informacijskimi sistemi, vključujoč SCADA, GIS,

OMS, s čimer daje dodatno vrednost upravljanju s podatki in z informacijami.


25

Najpomembnejše prednosti DMS orodja so:

- učinkovit in uporabniku prijazen uporabniški vmesnik za upravljanje električnega

omrežja,

- izjemno hitre, robustne in učinkovite funkcije, ki zagotavljajo vse tehnične podatke in

rešitve za upravljanje distribucijskih omrežij (ocena stanja, pretok moči, Volt/Var

kontrola, relejne koordinacije, analize itd.),

- velik nabor funkcij za optimalno upravljanje distribucijskega in prenosnega omrežja,

- glavni podatki celotne platforme in najpomembnejši podatki o izkoriščenosti,

- temelj za "Pametna omrežja" in popolno upravljanje distribucijskih omrežij,

povezanih s pametnimi merilnimi sistemi na daljavo, z geografskimi informacijskimi

sistemi in s sistemi, ki delujejo v realnem času (SCADA).

Izvajanje DMS orodja na ta način omogoča veliko koristi za podjetje:

- zmanjšanje trajanja obnovitvenih del in nedobavljene električne energije,

- izboljšanje indeksov zanesljivosti omrežja in storitev za stranke,

- zmanjšanje izgub energije in sprostitev novih zmogljivosti omrežja brez naložb,

- zmanjšanje vzdrževalnih in obratovalnih stroškov,

- višjo uporabnost distribucijskih zmogljivosti in preložitev naložb,

- povečanje prihodkov in dobička podjetja,

- višjo kakovost oskrbe z električno energijo.

DMS orodje je zgrajeno na konceptu pametnih omrežij. Vključuje energetsko učinkovitost,

predpisuje ukrepe in porazdelitev virov, s katerimi omogoči operaterjem optimalne odločitve

za delovanje omrežja bolj učinkovito, zanesljivo in z manjšimi stroški. DMS orodje ponuja

številne sodobne zahteve kupca, kot so: integracijo s SCADA, dvosmerno komunikacijo,

meritve in nadzor omrežja v realnem času, polavtomatizirano obnovo samoobnovitvenih

omrežij, zmanjšanje povprečnega trajanja prekinitev oskrbe, preverjanje topologije omrežja,

predvidevanje zanesljivosti, zmanjšanje izgub in obratovalnih stroškov ter prilagodljiv dostop

do baze podatkov.

DMS orodje je sestavljeno iz več podsistemov: podsistem za realni čas, podsistem za

simulacije, vnos podatkov in podsistem za testiranje, podsistem zgodovine, podsistem web


26

itd. Z DMS orodjem je običajno izvedena integracija s sistemi SCADA in različnimi

poslovno-informacijskimi sistemi, kot je denimo GIS.

Vnos podatkov in podsistem za testiranje zagotavljata testiranje novih sprememb na

podatkovnem modelu. To zagotavlja bogat, intuitiven grafični uporabniški vmesnik za

uporabnika. Izhod iz sistema za vnos podatkov je omrežni model, ki se uporablja v sistemu

realnega časa.

Podsistem realni čas v sodelovanju s SCADA/OMS sistemom zagotavlja okolje v realnem

času delovanja omrežja in okolje, ki omogoča simulacijo za analizo. Uporabnik lahko

upravlja omrežje, spreminja stikalne položaje, merilne vrednosti, diagrame obremenitev in

druge tako imenovane "dinamične podatke", ki so shranjeni v podatkovnih bazah realni čas.

Podsistem zgodovina je sestavljen iz podatkovne baze DMS, ki je pripravljena za podporo

shranjevanju in pridobivanju podatkov iz preteklosti. Zgodovinski podatki vsebujejo tako

"dinamične" podatke (merilne vrednosti, stikalne položaje, rezultate izračunov itd.), ki jih

pridobimo iz DMS podsistema realni čas, in "statične" mrežne podatke, ki jih pridobimo iz

podsistema vnos podatkov. To omogoča vpogled v celotno stanje omrežja na kateri koli točki

v zgodovini.

Podsistem web omogoča le vpogled v trenutno stanje v električnem omrežju. Značilno je, da

je dostopen za poslovne uporabnike, ki občasno potrebujejo dostop do DMS sistema. Je

okrnjen in kot takšen vsebuje le ožji nabor funkcij. Predvsem je namenjen hitremu pregledu

osnovnih parametrov in stanj omrežja.

Podsistem simulacija podpira simulacijske scenarije. Običajno se uporablja za dolgoročno

načrtovanje omrežja, dolgoročno optimizacijo omrežja, analizo in poročila preteklega

obratovanja itd.

DMS program je vzpostavljen na odprt, celovit, prilagodljiv in učinkovit sistem, ki se lahko

razširi in preuredi po meri v skladu z zahtevami kupca. Podatkovna baza izpolnjuje dve

nasprotni zahtevi: na eni strani je popolnoma prilagodljiva, ob upoštevanju različnih omrežnih

elementov in konfiguracij, ter na drugi strani zelo hitra in učinkovita za upravljanje podatkov.

Model podatkovne baze DMS programa temelji na razmerju podatkov vhodnega modela in

vseh podatkov, potrebnih za vzpostavitev DMS sistemskih analitičnih funkcij. Model

podatkovne baze vsebuje podatke o konfiguraciji omrežja, podatke o SCADA konfiguraciji in


27

zgodovinske podatke. Podatkovni model podpira upravljanje obstoječih podatkov in

dodajanje novih subjektov.

Dynamic Mimic Diagram (DMD)

Dynamic Mimic Diagram (DMD) je večokenski uporabniški vmesnik, ki se uporablja za

vizualizacijo celotnega omrežja in analitičnih funkcij. Prikazuje dobavo iz distribucijskih

postaj ter SN in NN omrežij, prav tako pa omogoča učinkovito vodenje in spremljanje stanja

distribucijskega omrežja.

DMD zagotavlja shematski in geografski pogled na distribucijsko omrežje. Prav tako

zagotavlja SCADA pregled vseh postaj in dostop do vseh tehničnih podatkov vsakega

elementa omrežja, kot je prikazano na sliki 3.3. Enočrtna shema in podrobnosti elementov

omrežja se prikazujejo v podoknih. Sistem ima bogato podporo za orientacijo, iskanje in izbor

delov mreže.

Slika 3.3: DMD uporabniški vmesnik


28

Praktično lahko uporabnik, s samo dvema klikoma na miško, iz geografskega zemljevida

doseže podatke o impedanci kratkega stika transformatorja. DMD zagotavlja bogata in

prilagodljiva poročila o vseh ustreznih tehničnih podatkih iz omrežja.

DMD se lahko uporablja v on-line načinu (osebe, ki obdelujejo distribucijsko omrežje v

realnem času) ali v off-line načinu za simulacije (inženirji za analizo obratovanja in

načrtovanja, inženirji vzdrževanja, inženirji načrtovanja omrežja in dispečerski vadbeni

simulator). Tako je DMD visoko specializirano orodje za spremljanje, nadzor in analizo

distribucijske mreže, kot tudi za interaktivno uporabo zahtevnih DMS funkcij.

Osnovne funkcionalnosti grafičnega uporabniškega vmesnika so:

- orodna vrstica in meni za dostop do različnih lastnosti, orodne vrstice, ki prikazujejo

osnovne podatke o trenutno izbranem predmetu in orodje za nasvete na diagramu,

- zvezno in dinamično povečevanje od 10 % do 2000 %,

- izbira celotnega omrežja, območja postaje ali skupino polj,

- izbira različnih prikazov (na primer ločeni 35 kV in 10 kV diagrami omrežja),

- različno barvanje diagramov omrežja v povezavi s topologijo omrežja,

- način realni čas (spremljanje v realnem času) in način simulacije (off-line analiza

omrežja iz shranjenih primerov ali napovedanih položajev),

- pregled podatkov (shematskih shem in parametrov) vseh omrežnih elementov,

- stanje alarma (utripa na ustreznem simbolu opreme in/ali spremeni barvo, dokler ni

alarm prepoznan),

- iskanje elementa po imenu,

- tiskanje diagrama omrežja na enem ali več listov papirja in tiskanje poročil,

- predelava vmesnika.

Distribution Network Builder (DNB)

Distribution Network Builder (DNB) je glavna uporabnikova funkcija za urejanje podatkovne

baze. To je grafični uporabniški vmesnik, ki se uporablja za ustvarjanje in upravljanje zbirke

podatkov mreže, urejanje parametrov omrežnih elementov, njihova povezljivost in na koncu

njihov grafični prikaz v obliki diagrama omrežja. Zagotavlja večuporabniško in uporabniku


29

prijazno, popolno grafično okolje za iskanje in urejanje baze podatkov. To omogoča zelo

učinkovit pregled vseh podatkov o distribucijskem omrežju. DNB je sposoben urejanja

številčnih in grafičnih podatkov – shematski in geografski diagrami.

DNB je sestavljen iz treh logičnih delov:

– Data Editor – uporablja se tako za ustvarjanje in urejanje osnovnih elementov

omrežja (kot so transformatorji, odseki, stikala …), kot tudi njihovo povezovanje v

objekte (kot so RP, RTP …),

– Graphic Editor – uporablja se za kreiranje mrežnega diagrama, to je vizualna

razporeditev elementov v diagram. Ta diagram se uporablja v Dynamic Mimic

Diagram (DMD) aplikaciji,

– Geographical Editor – uporablja se za ustvarjanje in urejanje geografskih shem

mreže. Njegova odprta arhitektura omogoča uvoz risb GIS shem iz različnih virov.

Glavne značilnosti geografskega prikazovalnika so:

• uporabniku prijazen vmesnik in enostavna uporaba,

• skrbno izbran nabor ukazov, podobnih priljubljenemu vektorskemu

grafičnemu prikazu, in prikazovanje shem distribucijskega omrežja,

• uvoz in izvoz priljubljenih vektorskih grafičnih formatov (AutoCAD –

DXF in DWG, Windows Metafile – wmf, Portable Network Graphics –

png),

• hitre dinamične povečave,

• okno za lažjo navigacijo,

• grupiranje, premikanje, vrtenje, zrcaljenje,

• podpora za več plasti, miško in pisalo.

DMS analitične funkcije

DMS analitične funkcije (Analytical Functions System) so "inteligenca" programske opreme

DMS. Ta sistem je celoten sklop prefinjene programske opreme in algoritmov, ki omogočajo

optimalno delovanje, sprejemanje odločitev in učinkovito oblikovanje celotne opreme,

nameščene v distribucijskem omrežju:

1. funkcija delovanja omrežja,

2. načrtovanje in optimizacija delovanja omrežja,

3. analiza delovanja omrežja,


30

4. načrtovanje razvoja omrežja,

5. usposabljanje.

DMS analitične funkcije s podokni so prikazane na sliki 3.4.

Slika 3.4: DMS analitične funkcije

Vse analitične funkcije so razvite na podlagi algoritmov, posebej namenjenih za distribucijska

omrežja, ki omogočajo opravljanje analiz in optimizacijo delovanja ter razvoj zelo velikih

radialnih in manj prepletenih distribucijskih omrežij. Sistem temelji na mrežnem modelu in je

sestavljen iz več kot 30 medsebojno združljivih funkcij, organiziranih kot sestavljive

knjižnice. Za obdelavo kratkih stikov sta funkcija Upravljanje okvar in funkcija Kratkostična

analiza.


31

Upravljanje okvar

Upravljanje okvar (Fault Management) je ena od osnovnih funkcij za upravljanje okvar v

distribucijskem omrežju. Vključi se lahko v on-line načinu delovanja in v načinu simulacije.

Operater v on-line načinu upravlja dejanske okvare v realnem času, medtem ko lahko v

načinu simulacije simulira mesto in vrsto okvare.

Upravljanje okvare je sestavljeno iz treh delov, in sicer iz lociranja okvare, osamitve okvare

in obnove dobave.

Za lociranje okvare obstajajo, glede na poznane podatke, štiri metode:

- tokovni način,

- impendančni način,

- detektorji okvare,

- ocena okvare.

Ko je po eni izmed metod lociranja okvare informacija o lokaciji okvare zanesljiva, se v

postopku osamitve okvare izpiše seznam, ki vsebuje predloge za preklope operaterja in

seznam izvršenih preklopov. Če se operater ne strinja s predlogi ali pa jih ne upošteva iz

kakršnega koli razloga, jih lahko spremeni.

Po osamitvi dela omrežja z okvaro je potrebno v preostalem delu omrežja poskrbeti za

obnovo napajanja z električno energijo v najkrajšem možnem času.

Funkcija obnova dobave se uporablja za iskanje najbolj učinkovite in optimalne rešitve za ta

problem in se na podoben način uporablja tudi za načrtovanje vzdrževanja. Predlagana rešitev

se nanaša na različne možne rešitve oskrbe, razvrščene glede na šest kriterijev, katerih vpliv

lahko enostavno spremenimo.

Po izvedbi predlaganih stikalnih manipulacij po funkciji obnova dobave bodo vsi deli omrežja

ponovno pod napetostjo, razen dela omrežja z okvaro. Del omrežja z okvaro je s tem izoliran

in pripravljen za odpravo okvare.


32

Kratkosti čna analiza

Kratkostična analiza (Fault Calculation) se uporablja za izračun fizikalnih veličin

distribucijskega omrežja v stanju okvare in v stanju pred okvaro. To pomeni, da se izračunajo

napetosti v vseh vozliščih in tokovi v vseh odsekih in transformatorjih. Na voljo je izbor med

več vrstami okvare, kot so trifazni kratki stik, dvofazni kratki stik z zemeljskim stikom,

dvofazni kratki stik, enofazni zemeljski stik in prekinitev ene, dveh ali vseh treh faz.

Na voljo je vmesnik (prikazan na sliki 3.5) za izračun okvare, v katerem se določijo vsi

parametri okvare. Omogoča tudi prikaz subtranzientnih, tranzientnih in stacionarnih vrednosti

parametrov okvare.

Slika 3.5: Vmesnik za določitev parametrov okvare

Funkcija omogoča štiri metode:

- interaktivni način,

- način določenega mesta okvare,


33

- način hkratne okvare,

- način izbire omrežja.

Interaktivni način se uporablja za hiter izračun okvare na različnih lokacijah. Uporabnik lahko

izbere lokacijo okvare s premikanjem kazalca položaja (kurzorja), ob katerem se istočasno

izpisuje tok okvare.

V načinu določenega mesta okvare je lokacija okvare določena in se stanje celotnega omrežja

izračuna. Uporabnik lahko izbere lokacijo okvare s kazalcem položaja, vrednost toka okvare

pa se pojavi na mestu okvare.

Način hkratne okvare se uporablja za izračun omrežja pod vplivom več različnih istočasnih

okvar.

Način izbire omrežja zagotavlja izračun izbranih rezultatov okvare na izbranih področjih

omrežja ali v celotnem omrežju. Izbrana okvara se na izbranem območju simulira na vsaki

zbiralki in na vsakem delu daljnovoda.

Metode za izračune kratkih stikov

Standardni algoritmi za izračunavanje kratkih stikov so zasnovani na matriki admitanc, iz

katere se izračunavajo vse potrebne vrednosti [6]. Pri uporabi teh algoritmov se pojavlja

problem z nestabilnostjo in z velikostjo matrik admitanc. Zaradi teh problemov so se razvili

specialni algoritmi za izračunavanje kratkih stikov.

Algoritmi za izračunavanje kratkih stikov so v osnovi razviti za obdelavo radialnih

distribucijskih omrežij. Izvajajo se v dveh fazah. V prvi fazi se po vseh vozliščih, od spodnjih

proti zgornjim, uporablja I Kirchoffov zakon, s katerim se izračuna razdelitev tokov v mreži.

V drugi fazi pa se v nasprotni smeri z uporabo II Kirchoffovega zakona izračunajo vozliščne

napetosti. Izračun kratkega stika pa združuje obe fazi.

V DMS-ju se uporabljajo trije algoritmi za izračunavanje kratkih stikov. Admitančno-

impedančni algoritem in Modificiran Shirmohammadijev algoritem se uporabljata za

izračunavanje radialnih distribucijskih omrežij. Za izračunavanje šibko zankanih

distribucijskih omrežij pa se uporablja kompenzacijska metoda.


34

3.2 Model distribucijskega omrežja v programskem orodju DMS

Pred prikazom vpliva generatorja na kratkostične razmere smo preverili točnost izračunov

programskega paketa DMS. Za potrditev točnosti modela in izračunov programskega orodja

DMS smo izvedli primerjavo rezultatov programskega orodja DMS z rezultati simulacije v

programskem paketu Matlab in z rezultati meritev.

Za primerjavo rezultatov sta prikazana dva primera, in sicer prvi primer za kratke stike daleč

od RTP-ja in generatorja (KS 1) ter drugi primer za kratke stike blizu RTP-ja in generatorja

(KS 2), kot je prikazano na slikah 3.6 in 3.7. Generator je od RTP-ja oddaljen 326 m. Prva

okvara daleč od generatorja je v TP Dobrna dom, ki je od generatorja oddaljena 15.829 m.

Druga okvara pa je okvara na DV 20 kV Ljubečna, stojno mesto tč. 11, in je od generatorja

oddaljena 1.163 m, kar je relativno blizu generatorja.

Primerjava je izvedena na dveh primerih okvare, ki sta se dejansko zgodili na izvodih iz RTP

Trnovlje. Za vsak primer okvare se je v programskem orodju DMS in v programskem paketu

Matlab izdelal identičen model distribucijskega omrežja, katerih rezultate smo uporabili za

primerjavo z rezultati dejanskih meritev. Model omrežja v programskem orodju DMS je

opisan v tem poglavju, rezultati izračunov pa so prikazani v poglavju 3.3. Model istega

omrežja v programskem paketu Matlab je opisan v poglavju 4.1, rezultati izračunov pa so

prikazani v poglavju 4.2. Shema obravnavanega distribucijskega omrežja je prikazana v

poglavju 5.1, rezultati meritev pa so prikazani v poglavju 5.2. Primerjava vseh treh rezultatov

za vsak primer kratkega stika je prikazana v poglavju 6.1.

Za vse primere kratkih stikov so pridobljeni rezultati izmerjeni in izračunani na izvodu v RTP

110/20 kV Trnovlje in ne na mestu kratkega stika. Za vse kratke stike so bile meritve in

izračuni izvedeni pri ozemljenem zvezdišču transformatorja preko 80 Ω upora. V

programskem orodju DMS so tehnični parametri elementov distribucijskega omrežja v tem

poglavju za primerjavo rezultatov enaki kot v zadnjem poglavju za analizo vpliva generatorja

na kratke stike. Tehnični parametri so podani v poglavju 7.1. V programskem orodju DMS je

zajeto celotno distribucijsko omrežje podjetja Elektro Celje, d. d., ki v izračune vključuje vse

porabnike z obremenitvijo, določeno po dnevnem diagramu obremenitve. V omrežje je

vključen tudi sinhronski generator Merksha.


35

V DMS programskem orodju sta možna geografski ali shematski pogled. Geografski prikaz

distribucijskega omrežja v programskem orodju DMS s prikazano točko okvare (KS 1) daleč

od generatorja in s točko okvare (KS 2) relativno blizu generatorja je prikazan na sliki 3.6.

Slika 3.6: Geografski prikaz omrežja s prikazano točko okvare KS 1 in KS 2


36

Geografski prikaz nam prikazuje oddaljenost posamezne okvare od generatorja oziroma od

RTP-ja. Ker se iz geografskega prikaza vidi samo krajevna razporeditev točk okvare, je za

boljši prikaz na sliki 3.7 priložena še enočrtna shema distribucijskega omrežja.

110/20 kV2x31,5 MVA

RTPTRNOVLJE

Slika 3.7: Enočrtna shema omrežja s prikazano točko okvare KS 1 in KS 2


37

Iz priloženega geografskega prikaza lahko vidimo veliko oddaljenost prve okvare in relativno

majhno oddaljenost druge okvare od generatorja in RTP-ja. Shematski prikaz obravnavanega

omrežja je razviden iz priložene enočrtne sheme.

3.3 Rezultati izračuna programskega orodja DMS

Rezultate izračunov vseh vrst kratkih stikov programsko orodje DMS prikazuje numerično,

zato so v tem poglavju podani v tabeli. Prikazani tokovi v tabelah so efektivne vrednosti

simetričnih kratkostičnih tokov. Rezultati izračunov programskega orodja DMS bodo v

poglavju 6.1 uporabljeni za primerjavo z rezultati meritev kratkostičnih tokov v istih točkah

okvare, ki so se zgodile v dejanskem distribucijskem omrežju.

Rezultati izračunov programskega orodja DMS so za vse vrste kratkih stikov v TP Dobrna

dom prikazani v tabeli 3.1, za trifazni kratki stik na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11, pa v tabeli

3.2.

Tabela 3.1: Rezultati izračunov za KS v TP Dobrna dom

Simetrični kratkosti čni tok [kA] Perioda subtranzientni stacionarni 1f KS / 0,192 2f KS+Z / 1,048 3f KS / 1,185

V TP Dobrna so se v prvi okvari zaporedoma razvrstili trije kratki stiki, opisani v poglavju

5.2, zato so v tabeli 3.1 podani rezultati za enofazni kratki stik, dvofazni kratki stik z

istočasnim zemeljskim stikom in za trifazni kratki stik. Ker ta okvara predstavlja kratke stike

daleč od generatorja in ni izrazitega prehodnega pojava, so podani samo stacionarni simetrični

kratkostični tokovi.

Tabela 3.2: Rezultati izračunov za KS na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11

Simetrični kratkosti čni tok [kA] Perioda subtranzientni stacionarni 3f KS 4,984 3,940


38

V drugi okvari, na DV Ljubečna, tč. 11, je, kot je opisano v poglavju 5.2, prišlo do trifaznega

kratkega stika. Ker druga okvara predstavlja kratek stik blizu generatorja, se nam pojavi

prehodni pojav. V tabeli 3.2 so podani rezultati za trifazni kratki stik s podanimi

subtranzientnimi in stacionarnimi simetričnimi kratkostičnimi tokovi.


39

4 ANALIZA DISTRIBUCIJSKEGA OMREŽJA S POMO ČJO SIMULACIJE V PROGRAMSKEM PAKETU MATLAB

Za analizo distribucijskega omrežja na podlagi simulacije smo uporabili programski paket

Matlab, ki je zasnovan na Dommelovem pristopu. Model distribucijskega omrežja je izdelan v

programskem paketu Matlab z orodjem Simulink. V Simulinku je s pomočjo uporabe

izdelanih elementov v knjižnici SimPowerSystem sestavljen model dejanskega

distribucijskega omrežja.

Obravnavana sta dva primera okvare, ki sta geografsko prikazana na sliki 3.6 in shematsko na

sliki 3.7. Prvi primer okvare v točki KS 1 je kratki stik daleč od generatorja oziroma RTP-ja,

in sicer v TP Dobrna dom. Drugi primer okvare v točki KS 2 pa je trifazni kratki stik na DV

20 kV Ljubečna, stojno mesto tč. 11, ki je relativno blizu generatorja oziroma RTP-ja.

4.1 Model distribucijskega omrežja v programskem paketu Matlab

Za simulacijo distribucijskega omrežja smo za oba primera okvare uporabili poenostavljen

model omrežja, ki je sestavljen iz idealnih elementov. Uporaba idealnih elementov sicer omeji

točnost prikazanih prehodnih pojavov, ker med drugim recimo ne upošteva nasičenja

transformatorjev ali vzbujanja generatorjev. Ker pa dosedanje analize poznanih raziskav [9]

niso pokazale bistvenega odstopanja rezultatov pri uporabi idealnih ali realnih elementov, se

je za primerjavo rezultatov izdelal model z uporabo idealnih elementov. Izračuni parametrov

elementov modela so prikazani v poglavju Dodatek A.

V simulacijah je upoštevano samo distribucijsko omrežje prikazanega modela obravnavanega

izvoda iz RTP-ja brez preostalega omrežja. Čeprav smo uporabili poenostavljen model, smo v

njem zajeli celotno konfiguracijo izvoda. Vir električne energije v modelu distribucijskega

omrežja predstavljata tuje omrežje in sinhronski generator, ki sta v omrežje vključena preko

transformatorjev. Povezave med elementi so izvedene s kablovodi in z daljnovodi. Za prikaz

obremenitve v omrežju pa je na koncu izvoda vključeno breme, ki predstavlja vse porabnike,

priključene na obravnavanem izvodu.


40

Model idealnega vira električne energije – tuje omrežje 110 kV

Obravnavano omrežje je napajano iz RTP 110/20 kV Trnovlje. Kot vir električne energije v

modelu distribucijskega omrežja smo uporabili 3-fazni idealni vir, katerega osnovni vhodni

podatki so napetost, kratkostična moč v RTP-ju in razmerje upornosti X/R.

Model idealnega vira električne energije ter njegovi parametri so prikazani na sliki 4.1.

Slika 4.1: Model idealnega vira električne energije ter njegovi parametri

Model idealnega transformatorja 110/20 kV

Za transformacijo napetosti iz 110 kV na 20 kV je v RTP 110/20 kV Trnovlje uporabljen

model idealnega dvojedrnega transformatorja, ki je podan kot linearni element s konstantno

medsebojno induktivnostjo.

Na sliki 4.2 je shematsko prikazan model idealnega transformatorja z dvema navitjema.


41

1 1

Fe

22

µ

Slika 4.2: Shematski prikaz modela idealnega transformatorja 110/20 kV

R1 – ohmska upornost primarnega navitja,

R2 – ohmska upornost sekundarnega navitja,

RFe – ohmska upornost magnetilne veje,

L1 – stresana induktivnost primarnega navitja,

L2 – stresana induktivnost sekundarnega navitja,

Lµ – induktivnost magnetilne veje.

Osnovni podatki transformatorja:

– primarna napetost: U1 = 110 kV,

– sekundarna napetost: U2 = 21 kV,

– nazivna moč: Sn = 31,5 MVA,

– vezava: YNyn6,

– kratkostična napetost: uk = 13,92 %.

Model idealnega dvojedrnega transformatorja 110/20 kV v vezavi YNyn ter njegovi parametri

so prikazani na sliki 4.3. Parametri so izračunani v Dodatek A1.


42

Slika 4.3: Model idealnega transformatorja v vezavi YNyn ter njegovi parametri

Model idealnega transformatorja 20/10 kV

Za transformacijo napetosti z 20 kV na 10 kV je pred generatorjem vgrajen transformator, za

katerega je uporabljen model idealnega dvojedrnega transformatorja, ki je shematsko prikazan

na sliki 4.2.

Osnovni podatki transformatorja:

– primarna napetost: U1 = 24 kV,

– sekundarna napetost: U2 = 12 kV,

– nazivna moč: Sn = 10 MVA,

– vezava: YNd5,

– kratkostična napetost: uk = 6,33 %.

Model idealnega dvojedrnega transformatorja 20/10 kV v vezavi YNd ter njegovi parametri

so prikazani na sliki 4.4. Parametri so izračunani v Dodatek A2.


43

Slika 4.4: Model idealnega transformatorja v vezavi YNd ter njegovi parametri

Model idealnega generatorja Merksha 10 kV

Dodaten vir električne energije v distribucijsko omrežje, v TP Merksha, predstavlja 6,75 MW,

10 kV generator, za katerega je uporabljen model idealnega generatorja, katerega nadomestno

vezje je prikazano na sliki 4.5.

S d

br

br

Slika 4.5: Nadomestno vezje idealnega generatorja


44

E – notranja inducirana napetost,

Rs – ohmska upornost statorja,

Xd'' – začetna vzdolžna reaktanca,

Xbr – reaktanca bremena,

Rs – ohmska upornost bremena.

Osnovni podatki generatorja so povzeti iz tehničnih navodil:

– nazivna napetost: Un = 10,5 kV,

– nazivna moč: Sn = 8,44 MVA,

– upornost rotorja: R2 = 0,9664 Ω,

– subtranzientna reaktanca: xd '' = 15,76 %,

– tranzientna reaktanca: xd ' = 19,14 %,

– sinhronska reaktanca: xd = 234,58 %.

Model idealnega generatorja ter njegovi parametri so prikazani na sliki 4.6. Parametri so

izračunani v Dodatek A3.

Slika 4.6: Model idealnega generatorja ter njegovi parametri


45

Model trifaznega voda

Distribucijsko omrežje med RTP 110/20 kV Trnovlje in mestom okvare je izvedeno z 20 kV

zemeljskimi kablovodi in nadzemnimi daljnovodi, ki jih v programskem paketu Matlab

modeliramo s tako imenovanim PI modelom voda, ki je shematsko prikazan na sliki 4.7.

22

Slika 4.7: Shematski prikaz PI modela voda

R – ohmska upornost voda,

L – induktivnost voda,

C – dozemna kapacitivnost voda.

Osnovni vhodni podatki modela trifaznega voda so dolžina voda, ohmska upornost,

induktivnost in kapacitivnost pozitivnega in ničnega zaporedja.

PI model kablovoda ter njegovi parametri za 20 kV aluminijast kablovod preseka 150 mm2 (3

x NA2XS(F)2Y 1 x 150/25 mm2) so prikazani na sliki 4.8. Parametri so izračunani v Dodatek

A4.


46

Slika 4.8: PI model kablovoda 150 mm2 ter njegovi parametri

PI model daljnovoda ter njegovi parametri za 20 kV daljnovod Al-Fe preseka 70 mm2 so

prikazani na sliki 4.9. Parametri so izračunani v Dodatek A4.

Slika 4.9: PI model daljnovoda Al-Fe 70 mm2 ter njegovi parametri

PI model daljnovoda ter njegovi parametri za 20 kV daljnovod Al-Fe preseka 35 mm2 so

prikazani na sliki 4.10. Parametri so izračunani v Dodatek A4.


47

Slika 4.10: PI model daljnovoda Al-Fe 35 mm2 ter njegovi parametri

Model bremena

Za prikaz realnih razmer v distribucijskem omrežju v model dodamo breme, ki predstavlja

celotno nadomestno obremenitev obravnavanega omrežja v RTP 110/20 kV Trnovlje na

obravnavanem transformatorju.

Osnovni vhodni podatki modela RLC bremena so medfazna napetost, delovna moč in jalova

moč. Model bremena ter njegovi parametri so prikazani na sliki 4.11.


48

Slika 4.11: Model bremena ter njegovi parametri

Model okvare

Za prikaz okvare v distribucijskem omrežju dodamo v model element okvare, s katero lahko

izberemo vrsto okvare. Osnovni vhodni podatki modela okvare so vrsta okvare in upornost na

mestu okvare. Model okvare ter njeni parametri so prikazani na sliki 4.12.

Slika 4.12: Model okvare ter njeni parametri


49

Model distribucijskega omrežja za prvi primer okvare

Model poenostavljenega distribucijskega omrežja za prvi primer okvare je prikazan na sliki

4.13. Prvi primer okvare predstavljajo kratki stiki v TP Dobrna dom.

Slika 4.13: Model distribucijskega omrežja za KS v TP Dobrna dom

Model distribucijskega omrežja na sliki 4.13 predstavlja strukturo omrežja, kot je bila v

dejanskem omrežju pri meritvah kratkega stika v prvem primeru okvare. Prva okvara

predstavlja kratke stike daleč od generatorja in RTP-ja v TP Dobrna dom. V modelu je

obravnavan samo izvod Vojnik od RTP 110/20 kV Trnovlje do TP Dobrna dom brez

preostalega omrežja. Izvod distribucijskega omrežja je napajan iz RTP 110/20 kV Trnovlje iz

transformatorja 110/20 kV nazivne moči 31,5 MVA, ki ima zvezdišče ozemljeno preko 80 Ω

upora. Dodaten vir električne energije v omrežju predstavlja sinhronski generator Merksha

nazivne moči 8,44 MVA. Ker je generator 10 kV, je v 20 kV distribucijsko omrežje

priključen preko transformatorja 10/20 kV nazivne moči 10 MVA. Generator je lociran v TP

Merksha in je v RTP 110/20 kV Trnovlje priključen preko 20 kV kablovoda, preseka 150

mm2 in dolžine 326 m. TP Dobrna dom je priključena na izvod Vojnik, ki je sestavljen iz 20

kV kablovoda 150 mm2 dolžine 615 m, daljnovoda Al-Fe 70 mm2 dolžine 14.864 m in

daljnovoda Al-Fe 35 mm2 dolžine 24 m. Za simulacijo obremenitve priključenih porabnikov v

omrežju je na mestu kratkega stika vključeno breme delovne moči 2,882 MW in jalove moči

2,165 MVAr, kar ustreza toku pred kratkim stikom.


50

Model distribucijskega omrežja za drugi primer okvare

Model poenostavljenega distribucijskega omrežja za drugi primer okvare je prikazan na sliki

4.14. Drugi primer okvare predstavlja trifazni kratki stik na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11.

Slika 4.14: Model distribucijskega omrežja za KS na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11

Model distribucijskega omrežja na sliki 4.14 predstavlja strukturo omrežja, kot je bila v

dejanskem omrežju pri meritvah kratkega stika v drugem primeru okvare. Druga okvara

predstavlja kratek stik relativno blizu generatorja in RTP-ja na DV 20 kV Ljubečna, stojno

mesto tč. 11. V modelu je obravnavan samo izvod Ljubečna od RTP 110/20 kV Trnovlje do

stojnega mesta tč. 11 brez preostalega omrežja. Izvod distribucijskega omrežja je napajan iz

RTP 110/20 kV Trnovlje (enako kot v prvem primeru), s tem da je izvod Ljubečna sestavljen

iz 20 kV kablovoda 150 mm2 dolžine 137 m in daljnovoda Al-Fe 70 mm2 dolžine 700 m. Za

simulacijo obremenitve priključenih porabnikov v omrežju je na mestu kratkega stika

vključeno breme delovne moči 3,038 MW in jalove moči 2,282 MVAr, kar ustreza toku pred

kratkim stikom.


51

Vpliv upornosti kratkega stika na tok kratkega stika

Neznanka pri vsakem realnem kratkem stiku v praksi je upornost na mestu kratkega stika. V

dejanskih primerih skoraj nikoli nimamo čistega kovinskega stika, točne upornosti na mestu

kratkega stika pa ne poznamo. Vpliv upornosti kratkega stika je za enofazni kratki stik

prikazan na sliki 4.15, za dvofazni kratki stik na sliki 4.16 in za trifazni kratki stik na sliki

4.17. Vpliv upornosti kratkega stika je prikazan s primerjavo časovnega poteka toka

popolnega kratkega stika (iKS Z0) in toka z upoštevanjem upornosti 2 Ω (iKS Z). Na isti sliki sta

za primerjavo prikazani še efektivni vrednosti tokov, in sicer efektivni tok popolnega kratkega

stika (IKS Z0) in efektivni tok z upoštevanjem upornosti (IKS Z).

Za vse kratke stike je za boljšo preglednost prikazana primerjava kratkostičnih tokov samo v

eni fazi, ki je v okvari. Vse primerjave so prikazane s časovnimi poteki tokov in pripadajočimi

efektivnimi vrednostmi tokov v drugi fazi L2. Vsi rezultati za primerjavo vpliva upornosti

kratkega stika so dobljeni iz modela distribucijskega omrežja, prikazanega na sliki 4.13, z

meritvami tokov v točki KS.

Slika 4.15: Časovni potek toka brez in z upoštevanjem upornosti za 1f KS

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-300

-200

-100

0

100

200

300

400

t (s)

i (A

)

iKS Z0

iKS Z

IKS Z0

IKS Z

pred nastankom KS

T1


52



Tok pred kratkim stikom, ki je nastopil v točki T1, je znašal 101 A. Primerjava časovnih

potekov tokov kratkih stikov in efektivnih vrednosti tokov prikazuje, da upoštevanje

upornosti kratkega stika pri enofaznem kratkem stiku nima bistvenega vpliva. Prav nasprotno

pa ima upornost kratkega stika vpliv tako pri dvofaznem kot tudi trifaznem kratkem stiku, kjer

je razlika v toku do 120 A. Tok kratkega stika je pri upoštevanju upornosti kratkega stika

manjši zaradi dodatne upornosti, ki se s tem pojavi v tokokrogu ob kratkem stiku in omejuje

tok.

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

t (s)

i (A

)

iKS Z0

iKS Z

IKS Z0

IKS Z

pred nastankom KS

T1

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

t (s)

i (A

)

iKS Z0

iKS Z

IKS Z0

IKS Z

T1

pred nastankom KS


53

Vpliv bremena na tok kratkega stika

Odstopanje modela od realnih razmer je tudi v tem, da je distribucijsko omrežje v modelu

obremenjeno z ocenjeno vrednostjo bremena. Dejstvo je, da točnih podatkov o obremenitvi v

času kratkega stika nimamo, zato obremenitev v trenutku kratkega stika določimo okvirno iz

odčitanega toka pred okvaro. Vpliv obremenitve je za enofazni kratki stik prikazan na sliki

4.18, za dvofazni kratki stik na sliki 4.19 in za trifazni kratki stik na sliki 4.20. Vpliv

obremenitve v času kratkega stika je prikazan s primerjavo časovnega poteka toka

neobremenjenega (iNEOB) in obremenjenega (iOB) modela. Na isti sliki sta za primerjavo

prikazani še efektivni vrednosti tokov, in sicer efektivni tok neobremenjenega modela (INEOB)

in efektivni tok obremenjenega modela (IOB).


eni fazi. Vse primerjave so prikazane s časovnimi poteki tokov in efektivnimi tokovi v drugi

fazi L2.

Vsi rezultati za primerjavo vpliva obremenitve so dobljeni iz modela distribucijskega

omrežja, prikazanega na sliki 4.13 z meritvami tokov v točki kratkega stika. Kot je iz modela

razvidno, je primerjava izdelana v omrežju z ozemljenim zvezdiščem preko 80 Ω upora s

kratkim stikom v TP Dobrna dom. V neobremenjenem modelu imamo model brez bremena, v

obremenjenem pa imamo na mestu kratkega stika v TP Dobrna dom vključeno breme

naključno izbrane delovne moči 3,375 MW in jalove moči 2,535 MVAr.

Slika 4.18: Časovni potek toka obremenjenega in neobremenjenega modela pri 1f KS

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-300

-200

-100

0

100

200

300

400

t (s)

i (A

)

iNEOB

iOB

INEOB

IOB

pred nastankom KS

T1


54



Tok obremenjenega modela pred kratkim stikom, ki je nastopil v točki T1, je 101 A, v

neobremenjenem pa je nič. Iz primerjave časovnih potekov tokov ugotovimo, da obremenitev

ne vpliva bistveno na vrednost toka kratkega stika pri trifaznem kratkem stiku in ima zelo

mali vpliv pri dvofaznem kratkem stiku. Tako lahko pri trifaznem in dvofaznem kratkem stiku

vpliv obremenitve zanemarimo, kar pa ne velja za enofazni kratki stik, kjer vidimo veliko

povečanje toka kratkega stika pri modelu z upoštevano obremenitvijo. Iz primerjave

efektivnih tokov vidimo, da je pri enofaznem kratkem stiku v obremenjenem modelu tok večji

za 76 A. Velikost kratkostičnega toka je odvisna od velikosti bremena.

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

t (s)

i (A

)

iNEOB

iOB

INEOB

IOB

pred nastankom KS

T1

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

t (s)

i (A

)

iNEOB

iOB

INEOB

IOB

T1

pred nastankom KS


55

Vpliv vklopnega kota na tok kratkega stika

Velikost subtranzientnega simetričnega toka kratkega stika je odvisna od vklopnega kota

napetosti ob nastopu kratkega stika. Vpliv vklopnega kota je pri enofaznem kratkem stiku

prikazan na sliki 4.21, pri dvofaznem kratkem stiku na sliki 4.22 in pri trifaznem kratkem

stiku na sliki 4.23. Vpliv vklopnega kota napetosti ob nastanku kratkega stika je prikazan s

primerjavo časovnega poteka toka kratkega stika pri vklopnem kotu 0o (iKS 0), pri vklopnem

kotu 45o (iKS 45) in pri vklopnem kotu 90o (iKS 90). Na isti sliki so za primerjavo prikazane še

efektivne vrednosti tokov kratkega stika, in sicer efektivni tok kratkega stika pri vklopnem

kotu 0o (IKS 0), pri vklopnem kotu 45o (IKS 45) in pri vklopnem kotu 90o (iKS 90). Za prikaz

vklopnega kota napetosti je na isti sliki dodan še časovni potek napetosti, ki je za lažjo

primerjavo prikazana v velikosti 2 %.


eni fazi, ki je v okvari. Vse primerjave so prikazane s časovnimi poteki tokov in pripadajočimi

efektivnimi vrednostmi tokov v drugi fazi L2. Na vsaki sliki je prikazan še časovni potek

fazne napetosti v isti fazi L2, ki je na risbe dodana le za prikaz vklopnega kota. Napetost na

slikah ne predstavlja realnega poteka napetosti ob kratkem stiku, temveč potek napetosti brez

okvare. Vsi rezultati za primerjavo vpliva vklopnega kota so dobljeni iz neobremenjenega

modela distribucijskega omrežja, prikazanega na sliki 4.13 z meritvami tokov v točki KS.

Slika 4.21: Časovni potek toka in napetosti pri različnem vklopnem kotu za 1f KS

0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.08-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

t (s)

i (A

), u

(V

)*0.

02

iKS 0

iKS 45

iKS 90

IKS 0

IKS 45

IKS 90

uL2

pred nastankom KS

T1

45

90


56



Za prikaz subtranzientnega toka kratkega stika pri vklopnem kotu 0o je kratki stik nastopil v

točki T1, ko gre napetost skozi točko nič. Pri vklopnem kotu 90o je kratki stik nastopil v točki,

ko gre napetost skozi maksimum. Pri vklopnem kotu 45o pa je kratki stik nastopil na sredini

med točko, v kateri napetost doseže nič in maksimum. Iz primerjave časovnih potekov tokov

ugotovimo, da vklopni kot ne vpliva na vrednost subtranzientnega toka kratkega stika pri

enofaznem kratkem stiku. Prav nasprotno pa ima vklopni kot vpliv pri trifaznem kratkem

stiku, kakor tudi pri dvofaznem kratkem stiku, kjer je razlika v toku zelo velika.

Subtranzientni tok kratkega stika je pri različnih vklopnih kotih različen zaradi različne

vrednosti enosmerne komponente toka kratkega stika v trenutku nastopa kratkega stika.

0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.08-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

t (s)

i (A

), u

(V

)*0

.02

iKS 0

iKS 45

iKS 90

IKS 0

IKS 45

IKS 90

uL2

pred nastankom KS

T1

45

90

0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.08-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

t (s)

i (A

), u

(V

)*0.

02

iKS 0

iKS 45

iKS 90

IKS 0

IKS 45

IKS 90

uL2

pred nastankom KS

T1

45

90


57

4.2 Rezultati simulacije programskega paketa Matlab

V simulacijah je upoštevano samo distribucijsko omrežje prikazanega modela obravnavanega

izvoda iz RTP-ja brez preostalega omrežja. Rezultati izračunov programskega paketa Matlab

bodo v poglavju 6.1 uporabljeni za primerjavo z rezultati meritev kratkostičnih tokov v istih

točkah okvare, ki so se zgodile v dejanskem distribucijskem omrežju.

Rezultati simulacije so prikazani s časovnimi poteki kratkostičnih tokov ( iL1, iL2, iL3 ) v vseh

treh fazah, ki so jim dodane še pripadajoče efektivne vrednosti kratkostičnih tokov ( IL1, IL2,

IL3) v vseh treh fazah.

Prvi primer okvare v TP Dobrna dom

Prvi primer okvare (KS 1), prikazan na slikah 3.6 in 3.7, je kratki stik daleč od generatorja in

RTP-ja v TP Dobrna dom. V prvi okvari so se zaporedoma razvrstili trije kratki stiki, opisani

v poglavju 5.2. Rezultati simulacije prve okvare, ki predstavlja enofazni kratki stik, dvofazni

kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom in trifazni kratki stik, so prikazani ločeno za vsak

kratki stik posebej. Kratki stik nastopi pri vsakem prikazu v točki T1.

Slika 4.24 prikazuje časovne poteke faznih tokov (iL1, iL2, iL3) ter pripadajoče efektivne

vrednosti faznih tokov (IL1, IL2, IL3) za primer enofaznega kratkega stika v TP Dobrna dom.

Slika 4.24: Rezultati simulacije za 1f KS v TP Dobrna dom

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-300

-200

-100

0

100

200

300

t (s)

i (A

)

iL1

iL2

iL3

IL1

IL2

IL3

pred nastankom KS

T1


58

Iz časovnih potekov tokov je razvidno, da je enofazni kratki stik nastopil v točki T1 v prvi

(L1) fazi.


vrednosti faznih tokov (IL1, IL2, IL3) za primer dvofaznega kratkega stika z istočasnim

zemeljskim stikom v TP Dobrna dom.

Slika 4.25: Rezultati simulacije za 2f KS+Z v TP Dobrna dom

Iz časovnih potekov tokov je razvidno, da je dvofazni kratki stik z istočasnim zemeljskim

stikom nastopil v točki T1 v prvi (L1) in tretji (L3) fazi.


vrednosti faznih tokov (IL1, IL2, IL3) za primer trifaznega kratkega stika v TP Dobrna dom.

Slika 4.26: Rezultati simulacije za 3f KS v TP Dobrna dom

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

t (s)

iL1

iL2

iL3

IL1

IL2

IL3

pred nastankom KS

T1

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

t (s)

i (A

)

iL1

iL2

iL3

IL1

IL2

IL3

pred nastankom KS

T1


59

Iz časovnih potekov tokov je razvidno, da je trifazni kratki stik nastopil v točki T1 v vseh treh

fazah.

Drugi primer okvare na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11

Drugi primer okvare (KS 2), prikazan na slikah 3.6 in 3.7, je kratki stik blizu RTP-ja na DV

20 kV Ljubečna, stojno mesto 11. V drugi okvari je, kot je opisano v poglavju 5.2, prišlo do

trifaznega kratkega stika. Rezultati simulacije druge okvare so prikazani na sliki 4.27.

Slika 4.27 prikazuje časovne poteke faznih tokov ( iL1, iL2, iL3 ) ter pripadajoče efektivne

vrednosti faznih tokov ( IL1, IL2, IL3 ) za primer trifaznega kratkega stika na DV 20 kV

Ljubečna, stojno mesto 11.

Slika 4.27: Rezultati simulacije za 3f KS na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11

Iz časovnih potekov tokov je razvidno, da je trifazni kratki stik nastopil v točki T1 v vseh treh

fazah.

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1x 10

4

t (s)

i (A

)

iL1

iL2

iL3

IL1

IL2

IL3

pred nastankom KS

T1


60

5 MERITVE V OBRAVNAVANEM OMREŽJU

Za prikaz ujemanja izračunanih rezultatov programskega orodja DMS z rezultati simulacij

programskega paketa Matlab in dejanskimi meritvami smo iz baze okvar izbrali dva primera

dejanskih okvar, ki so se zgodile. Za prvi primer okvare smo izbrali kratki stik, ki je relativno

oddaljen od generatorja in RTP-ja, ki ima manjše kratkostične tokove. Za drugi primer okvare

pa smo izbrali nasprotni primer, in sicer kratki stik, ki je relativno blizu generatorja in RTP-ja,

kjer so kratkostični tokovi večji. Obe okvari predstavljata kratki stik na izvodu iz RTP

110/20 kV Trnovlje, kjer ima transformator zvezdišče ozemljeno preko 80 Ω upora.

Prvi primer okvare v točki KS 1 je kratki stik v TP Dobrna dom. Drugi primer okvare v točki

KS 2 pa je trifazni kratki stik na DV 20 kV Ljubečna, stojno mesto tč. 11. Obe točki okvare

sta geografsko prikazani sliki 3.6 in shematsko na sliki 3.7.

5.1 Shema obravnavanega distribucijskega omrežja

V podjetju je celotno distribucijsko omrežje za različne potrebe narisano v različnih

programih in aplikacijah v različnih pogledih. Omrežje je narisano tako geografsko kot tudi

shematsko.

Za prikaz mesta kratkega stika je za primer dejanskih meritev izbran shematski prikaz

omrežja. Shematski prikaz ne prikazuje dejanske oddaljenosti mesta kratkega stika od RTP-ja,

temveč prikazuje omrežne povezave in smer napajanja mesta kratkega stika. Za analizo

rezultatov sta prikazana dva primera, in sicer prvi primer za kratke stike daleč od generatorja

in RTP-ja ter drugi primer za kratke stike blizu generatorja in RTP-ja.

Shema distribucijskega omrežja za prvi primer okvare

Prvi primer okvare predstavljajo kratki stiki daleč od generatorja in RTP-ja v TP Dobrna dom

in so prikazani na sliki 5.1.


61

110/20 kV2x31,5 MVA

RTPTRNOVLJE

Slika 5.1: Shema distribucijskega omrežja za KS v TP Dobrna dom

Shema distribucijskega omrežja za drugi primer okvare

Drugi primer okvare predstavlja trifazni kratki stik na DV 20 kV Ljubečna, stojno mesto tč.

11, ki je relativno blizu generatorja in RTP-ja in je prikazan na sliki 5.2.


62

K10

3 N

ASX

S(F)

2Y

K10

4 N

ASX

S(F)

2Y

110/20 kV2x31,5 MVA

RTP

630259

KOTNA

1000T 92

TRNOVLJEGASTRO

IND

US

TR

IJA

SE

VE

RN

I K

RO

ŽN

I

DV VO

JNIK

PLI

NA

RN

A

KLA

VN

ICA

HLADILNICA

MERX

INTERSPAR KB-2

INTERSPAR KB-1

TUŠ HLAD.

GENERATORTP MERKSCHA

96TOPLARNA

2000T

MERKSCHA 20 kV

93

RT

P L

AV

A

TRNOVLJE

Slika 5.2: Shema distribucijskega omrežja za KS na DV Ljubečna, tč. 11

5.2 Rezultati meritev

Vsi rezultati meritev, predstavljeni v tem poglavju, so dejanske meritve, ki so bile izvedene v

RTP 110/20 kV Trnovlje v celici izvoda, na katerem se je zgodila posamezna okvara.

Prvi primer okvare v TP Dobrna dom

Prvi primer okvare je kratki stik daleč od generatorja oziroma RTP-ja, in sicer v TP Dobrna

dom. Iz časovnih potekov meritev tokov kratkega stika je razvidno, da so se v tem dogodku

zgodili zaporedoma trije različni kratki stiki.

Rezultati meritev tokov kratkega stika v RTP 110/20 kV Trnovlje, na izvodu Vojnik, so

prikazani na sliki 5.3. Rezultati izvedenih meritev so prikazani s časovnimi poteki faznih

kratkostičnih tokov (iL1, iL2, iL3), ki so jim dodane še pripadajoče efektivne vrednosti faznih

kratkostičnih tokov (IL1, IL2, IL3).


63

Slika 5.3: Rezultati meritev toka KS v TP Dobrna dom

Izmerjen residualni tok (tok ničnega zaporedja) je prikazan na sliki 5.4. Prikazana sta časovni

potek residualnega toka (i0) in pripadajoča efektivna vrednost residualnega toka (I0).

Slika 5.4: Rezultati meritev residualnega toka KS v TP Dobrna dom

Rezultati izmerjenih napetosti med kratkim stikom so prikazani na sliki 5.5, in sicer s

časovnimi poteki faznih napetosti (uL1, uL2, uL3), ki so jim dodane še pripadajoče efektivne

vrednosti faznih napetosti (UL1, UL2, UL3).

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

t (s)

i (A

)

iL1

iL2

iL3

IL1

IL2

IL3

2f KS+Z v L1 in L3

54

pred nastankom KS 1f KS v L1 izklop okvare

1 2 3

3f KS

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

-200

-100

0

100

200

300

t (s)

i (A

)

i0

I0

1f KS v L1pred nastankom KS 2f KS+Z v L1 in L3 izklop okvare

54321

3f KS


64

Slika 5.5: Izmerjene napetosti v TP Dobrna dom

Za prikaz faznega kota pred, med in po okvari sta na sliki 5.6 prikazana tok in napetost prve

faze L1. Prikazana sta časovna poteka faznega toka prve faze (iL1) in fazne napetosti (uL1). Za

boljšo preglednost in lažjo primerjavo je tok povečan za faktor 20.

Slika 5.6: Izmerjena tok in napetost v prvi fazi L1

Iz časovnih potekov in vrednosti kratkostičnih tokov, residualnega toka in napetosti

ugotovimo, da imamo v tem dogodku tri različne kratke stike. V prvi fazi (področje 2) se

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

-3

-2

-1

0

1

2

3

4x 10

4

t (s)

u (

V)

uL1

uL2

uL3

UL1

UL2

UL3

54321

pred nastankom KS 1f KS v L1 2f KS+Z v L1 in L3 izklop okvare3f KS

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

x 104

t (s)

i (A

)*2

0, u

(V

)

iL1

uL1

pred nastankom KS 1f KS v L1 2f KS+Z v L1 in L3 izklop okvare3f KS

1 2 3 4 5


65

pojavi enofazni zemeljski stik, ki preko dvofaznega zemeljskega stika z istočasnim

zemeljskim stikom (področje 3) preide v trifazni kratki stik (področje 4).

V področju 2 na sliki 5.4 vidimo, da imamo residualni tok v višini 150 A, ki ga pri

zemeljskem stiku omejuje 80 Ω upor, vezan na ozemljitev zvezdišča transformatorja. V istem

času na sliki 5.3 vidimo, da se nam je povečal tok prve faze (iL1), medtem ko sta ostala dva

toka (iL2 in iL2) ostala nespremenjena. Na sliki 5.5 se je napetost v prvi fazi (uL1) močno

znižala, ostali dve napetosti (uL2 in uL3) pa povečali skoraj na medfazno. Iz opisanega stanja

lahko z gotovostjo trdimo, da imamo v tem časovnem intervalu enofazni kratki stik v prvi fazi

(L1).

V področju 3 vidimo dvig toka v prvi in tretji fazi (iL1 in iL3), medtem ko je tok v drugi fazi

(iL2) ostal nespremenjen. Obratno pa je z napetostmi, ki sta v prvi in tretji fazi (uL1 in uL3)

nižji, v drugi fazi (uL2) pa je ostala medfazna. V istem intervalu se je residualni tok razpolovil

na 75 A, kar pomeni, da imamo dvofazni kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom.

V področju 4 so se tokovi v vseh treh fazah (iL1, iL2, iL3) občutno povečali, medtem ko je

residualni tok padel skoraj na nič, kar pomeni, da imamo simetričen trifazni kratki stik.

Iz primerjave časovnega poteka faznega toka in fazne napetosti iste faze (slika 5.6) vidimo, da

v omrežju prevladuje induktivna obremenitev.

Drugi primer okvare na DV 20 kV Ljubečna, tč. 11

Drugi primer okvare je trifazni kratki stik na DV 20 kV Ljubečna, stojno mesto tč. 11, ki je

relativno blizu RTP-ja.

Rezultati meritev v RTP 110/20 kV Trnovlje na izvodu Ljubečna so prikazani na sliki 5.7.

Rezultati izvedenih meritev so prikazani s časovnimi poteki faznih kratkostičnih tokov (iL1,

iL2, iL3), ki so jim dodane še pripadajoče efektivne vrednosti faznih kratkostičnih tokov (IL1,

IL2, IL3).


66

Slika 5.7: Rezultati meritev toka KS na DV Ljubečna, tč. 11

V področju 2 časovni poteki in pripadajoče efektivne vrednosti kratkostičnih tokov

prikazujejo povečanje vseh treh faznih tokov, kar pomeni, da imamo trifazni kratki stik.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

t (s)

i (A

)

iL1

iL2

iL3

IL1

IL2

IL3

pred nastankom KS izklop okvare

1 2 3

3f KS


67

6 POTRDITEV IZRA ČUNOV S SIMULACIJO IN Z MERITVAMI

Za potrditev točnosti izračunanih parametrov kratkega stika s programskim orodjem DMS

smo opravili primerjavo rezultatov izračunov programskega orodja DMS z rezultati

simulacije programskega paketa Matlab in z izvedenimi dejanskimi meritvami. Primerjava je

izvedena na dveh primerih okvare, ki sta se zgodili na izvodih iz RTP Trnovlje. Za vsak

primer okvare se je v programskem paketu Matlab in v programskem orodju DMS izdelal

identičen model distribucijskega omrežja, kot je bil v trenutku dejanskih meritev. Vsi rezultati

za vse kratke stike, ki so uporabljeni za primerjavo, so odčitani v celici izvoda v RTP 110/20

kV Trnovlje, kjer ima transformator zvezdišče ozemljeno preko 80 Ω upora.

6.1 Primerjava rezultatov z izvedenimi meritvami

Rezultati dejanskih meritev in rezultati programskega paketa Matlab so podani grafično s

časovnimi poteki kratkostičnih tokov, medtem ko so izračunani efektivni kratkostični tokovi v

programskem orodju DMS podani numerično. Ker so odčitani rezultati izračunov

programskega orodja DMS podani v efektivnih vrednostih, so za lažjo primerjavo v efektivne

vrednosti preračunani tudi vsi kratkostični tokovi izvedenih meritev in tokovi programskega

paketa Matlab. Vsi rezultati so za lažjo primerjavo podani grafično in v tabelah.

Pri vsakem modeliranju je s simulacijo zelo težko zajeti popolnoma identične razmere, kot se

pojavijo med dejanskim kratkim stikom, saj je težko upoštevati vse vplivne faktorje. V

programskem modelu Matlab smo za primerjavo uporabili poenostavljen model

distribucijskega omrežja, sestavljenega iz idealnih elementov. Elementom smo poleg vseh

znanih konstant in parametrov podatek o obremenitvi v trenutku kratkega stika in upornosti

kratkega stika določili okvirno glede na rezultate dejanskih meritev.

Na vseh prikazanih časovnih potekih v tem poglavju so za boljšo preglednost in lažjo

primerjavo toki narisani v različnih barvah. Kratkostični toki vseh treh faz izvedenih meritev

(IMER L1, IMER L2, IMER L3) so prikazani s polno črto, kratkostični toki vseh treh faz iz

programskega paketa Matlab (IMAT L1, IMAT L2, IMAT L3) so prikazani s črtkano črto in

kratkostični toki, izračunani s programskim orodjem DMS (IDMS), so prikazani s črta pika črta


68

črto. Izračunane vrednosti tokov so v programskem orodju DMS podani numerično, zato so

rezultati pri grafičnem prikazu prikazani kot konstantna vrednost.

Prvi primer kratkega stika v TP Dobrna dom

V prvem primeru, ko imamo kratki stik daleč od RTP-ja, je iz časovnega poteka merjenega

toka kratkega stika (slika 5.3) razvidno, da ni prehodnega pojava. Pri oddaljenem kratkem

stiku zato opazujemo samo stacionarne simetrične toke kratkega stika. Kot smo že iz časovnih

potekov faznih tokov, residualnega toka in napetosti v poglavju 5.2 ugotovili, imamo v tem

primeru en dogodek sestavljen iz treh različnih kratkih stikov.

Za boljši prikaz smo primerjavo rezultatov naredili v treh delih, za vsak kratki stik ločeno in v

zaporedju, kot so se zgodili. Najprej se je pojavil enofazni kratki stik, ki je prešel v dvofazni

kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom in na koncu še v trifazni kratki stik.

Enofazni kratki stik

Primerjava časovnih potekov kratkostičnih tokov pri enofaznem kratkem stiku v TP Dobrna

dom je prikazana na sliki 6.1, numerično pa so rezultati prikazani v tabeli 6.1.

Slika 6.1: Primerjava časovnih potekov tokov 1f KS v TP Dobrna dom

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10

50

100

150

200

250

t (s)

i (A

)

iMER L1

iMER L2

iMER L3

iMAT L1

iMAT L2

iMAT L3

iDMS

2

1f KS v L1


69

Tabela 6.1: Primerjava rezultatov za 1f KS v TP Dobrna dom

Simetrični kratkosti čni tok enofaznega kratkega stika [kA] Perioda stacionarni Meritev 0,203 Matlab 0,198 DMS 0,192

Iz primerjave rezultatov meritev z rezultati programskega paketa Matlab in programskega

orodja DMS lahko rečemo, da se rezultati tako po vrednostih kakor tudi po časovnih potekih

ujemajo v pričakovanih mejah.

Dvofazni zemeljski kratki stik z istočasnim zemeljskim stikom

Primerjava časovnih potekov kratkostičnih tokov pri dvofaznem kratkem stiku z istočasnim

zemeljskim stikom v TP Dobrna dom je prikazana na sliki 6.2, numerično pa so rezultati

prikazani v tabeli 6.2.

Slika 6.2: Primerjava časovnih potekov tokov 2f KS+Z v TP Dobrna dom

Tabela 6.2: Primerjava rezultatov za 2f KS+Z v TP Dobrna dom

Simetrični kratkosti čni tok dvofaznega zemeljskega kratkega stika [kA] Perioda stacionarni Meritev 0,996 Matlab 0,973 DMS 1,048

0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15

0

200

400

600

800

1000

1200

t (s)

i (A

)

iMER L1

iMER L2

iMER L3

iMAT L1

iMAT L2

iMAT L3

iDMS

3

2f KS+Z v L1 in L3


70

Iz časovnega poteka izvedenih meritev vidimo, da v področju 3 začne naraščati tudi tok druge

faze, kar pomeni, da je enofazni kratki stik prešel v dvofaznega. Iz primerjave rezultatov

meritev z rezultati programskega paketa Matlab in programskega orodja DMS lahko rečemo,

da se rezultati po vrednostih in po časovnih potekih ujemajo v pričakovanih mejah.

Trifazni kratki stik

Primerjava časovnih potekov kratkostičnih tokov pri trifaznem kratkem stiku v TP Dobrna

dom je prikazana na sliki 6.3, numerično pa so rezultati prikazani v tabeli 6.3.

Slika 6.3: Primerjava časovnih potekov tokov 3f KS v TP Dobrna dom

Tabela 6.3: Primerjava rezultatov za 3f KS v TP Dobrna dom

Simetrični kratkosti čni tok trifaznega kratkega stika [kA] Perioda stacionarni Meritev 1,191 Matlab 1,110 DMS 1,185

Iz časovnega poteka izvedenih meritev vidimo, da v področju 4 začne naraščati še tok tretje

faze, kar pomeni, da je dvofazni kratki stik prešel v trifaznega, ki traja do izklopa zaščite.

Iz primerjave rezultatov meritev z rezultati programskega paketa Matlab in programskega

orodja DMS lahko rečemo, da se rezultati po vrednostih ujemajo v pričakovanih mejah.

Odstopanje opazimo v časovnih potekih tokov, ker so časovni poteki tokov programskega

0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

t (s)

i (A

)

IMER L1

IMER L2

IMER L3

IMAT L1

IMAT L2

IMAT L3

IDMS

3f KS

4


71

paketa Matlab konstantni, dejanski tokovi pa v času kratkega stika naraščajo. Naraščanje

merjenih tokov kratkega stika je posledica zmanjševanja impedance kratkega stika in

prehajanja v čisti kovinski kratki stik.

Drugi primer trifaznega kratkega stika na DV 20 kV Ljubečna, stojno mesto tč. 11

V drugem primeru, ko imamo kratki stik relativno blizu RTP-ja, je iz časovnega poteka toka

kratkega stika (slika 5.6) razvidno, da imamo na začetku kratkega stika prehodni pojav. Pri

kratkem stiku blizu generatorja zato opazujemo efektivne vrednosti subtranzientnega in

stacionarnega simetričnega toka kratkega stika.

Kot smo že iz časovnih potekov faznih tokov v poglavju 5.2 ugotovili, imamo v tem drugem

primeru trifazni kratki stik.

Primerjava časovnih potekov kratkostičnih tokov pri trifaznem kratkem stiku na DV

Ljubečna, tč. 11, je prikazana na sliki 6.4, numerično pa so rezultati prikazani v tabeli 6.4.

Slika 6.4: Primerjava časovnih potekov tokov 3f KS na DV Ljubečna, tč. 11

Tabela 6.4: Primerjava rezultatov za 3f KS na DV Ljubečna, tč. 11

Simetrični kratkosti čni tok trifaznega kratkega stika [kA] Perioda subtranzientni stacionarni Meritev 4,560 3,998 Matlab 5,086 3,825 DMS 4,984 3,940

0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26

0

1000

2000

3000

4000

5000

t (s)

i (A

)

IMER L1

IMER L2

IMER L3

IMAT L1

IMAT L2

IMAT L3

IDMS

3f KS

2


72

Iz časovnih potekov in vrednosti kratkostičnih tokov ugotovimo, da imamo v tem dogodku v

področju 2 trifazni kratki stik. Iz primerjave rezultatov meritev z rezultati programskega

paketa Matlab in programskega orodja DMS lahko rečemo, da se rezultati po vrednostih in po

časovnih potekih ujemajo v pričakovanih mejah.

Primerjava vseh podatkov kaže, da so rezultati med seboj primerljivi in da so časovni poteki

kratkostičnih tokov podobnih oblik. Manjša odstopanja so bila pričakovana zaradi uporabe

poenostavljenih modelov in ne dovolj dobro poznanih vseh parametrov modela. Uporabljeni

podatki o obremenjenosti omrežja v trenutku kratkega stika in upornosti na mestu kratkega

stika so v modelih ocenjenih vrednosti, določenih glede na rezultate dejanskih meritev. Vpliv

na različne časovne poteke kratkostičnih tokov v trenutku prehodnega pojava pa ima tudi

trenutek nastopa kratkega stika. Trenutek nastopa kratkega stika je bil v naših primerjavah

povzet po trenutku nastopa kratkega stika v izvedenih dejanskih meritvah na izvodu iz RTP-ja

ne glede na vklopni kot napetosti v tem trenutku. Različni vklopni koti napetosti ob nastopu

kratkega stika povzročijo različne najvišje vrednosti subtranzientnega simetričnega

kratkostičnega toka [26]. Iz primerjave časovnih potekov kratkostičnih faznih tokov na sliki

6.4 je v prehodnem pojavu razvidno, da tokovi različnih faz dosegajo različne najvišje

vrednosti, ker imajo v trenutku nastopa kratkega stika različne vklopne kote napetosti.

Prikazano ujemanje izračunanih rezultatov programskega orodja DMS z rezultati simulacije

programskega paketa Matlab z meritvami v točki dejanskih meritev nam potrjuje točnost

izračunov programskega orodja DMS. Ob tem dejstvu lahko brez zadržkov izdelamo analizo

vpliva generatorja na kratkostične tokove s pomočjo programskega orodja DMS, ki je

prikazana v poglavju 7.


73

7 ANALIZA VPLIVA GENERATORJA NA KRATKOSTI ČNE RAZMERE V DISTRIBUCIJSKEM OMREŽJU

S predhodno primerjavo rezultatov v prejšnjem poglavju smo dokazali točnost podatkov iz

programskega orodja DMS. Cilj magistrskega dela je analizirati in prikazati vpliv

sinhronskega generatorja Merkscha moči 8,44 MVA na kratkostične razmere v

distribucijskem omrežju napajanem iz RTP 110/20 kV Trnovlje, ki ima zvezdišče

transformatorja ozemljeno preko Petersenove dušilke. Analiza kratkostičnih razmer s

pomočjo programskega orodja DMS je izvedena v različnih točkah distribucijskega omrežja s

primerjavo kratkostičnih tokov z vključenim in izključenim generatorjem.

Obravnavana sta dva različna primera; prvi je v točki KS-B s kratkim stikom v neposredni

bližini generatorja in drugi v točki KS-A na koncu izvoda napajanega iz RTP 110/20 kV

Trnovlje, kot je geografsko prikazano na sliki 7.1 in shematsko na sliki 7.2.

Slika 7.1: Geografski prikaz omrežja s prikazano točko okvare KS-A in KS-B


74

110/20 kV2x31,5 M V A

RTPTRN O V LJE

Slika 7.2: Enočrtna shema omrežja s prikazano točko okvare KS-A in KS-B

Krajevna razporeditev predstavljenih okvar v obravnavanem distribucijskem omrežju je

prikazana na sliki 7.1, struktura distribucijskega omrežja pa je prikazana na sliki 7.2. Analiza

vpliva generatorja na kratkostične tokove je prikazana v točki blizu generatorja in v točki

daleč od generatorja. V točki blizu generatorja (KS-B) je kratki stik izveden v neposredni

bližini generatorja, na zbiralkah v TP Merksha, v točki daleč od generatorja (KS-A) pa je

kratek stik izveden na DVLM Dobrna grad, ki je od generatorja oddaljen 15.295 m.


75

Rezultati so za oba primera kratkega stika predstavljeni s prikazom subtranzientnih in

stacionarnih kratkostičnih tokov ločeno, za kratek stik z vključenim in izključenim

generatorjem. Pri vsaki primerjavi rezultatov je za lažjo predstavo prikazan tudi delež dviga

kratkostičnega toka zaradi vpliva generatorja. Analiza bo predvidoma potrdila pričakovan

velik vpliv vgradnje generatorja na dvig kratkostičnih tokov pri kratkem stiku blizu

generatorja. Pri kratkem stiku daleč od generatorja pa je pričakovati občutno manjši vpliv

zaradi vpliva upornosti omrežja.

7.1 Model dejanskega distribucijskega omrežja

Model distribucijskega omrežja v DMS je preslikava dejanskega stanja omrežja v normalnem

obratovalnem stanju, ki ga v tem poglavju obravnavamo. Sinhronski generator Merkscha

moči 8,44 MVA je vključen v distribucijsko omrežje v TP Merksha. Ker je sinhronski

generator izdelan za nazivno napetost 10 kV, je v 20 kV distribucijsko omrežje priključen

preko transformatorja 20/10 kV. Model priključitve generatorja v TP Merksha je prikazan na

sliki 7.3.

Slika 7.3: Model priključitve generatorja v TP Merksha


76

Generator 10 kV

Dodatni vir električne energije v distribucijskem omrežju, napajanem iz RTP 110/20 kV

Trnovlje, predstavlja sinhronski generator Merkscha.

Tehnični podatki generatorja:

– tip: HTM 180 D04

– nazivna moč [kVA]: 8.440

– delovna moč [kW]: 6.750

– faktor moči [cos fi]: 0,8

– nazivna napetost [kV]: 10,5 +5/-5 %

– nazivni tok [A]: 464

– frekvenca [Hz]: 50

– nazivni obrati [1/min]: 1.500

– kratkostični tok [A]: 3.272

– trajni kratkostični tok [A]: 687

V programskem orodju DMS je uporabljen model sinhronskega generatorja z regulacijskimi

karakteristikami, prikazanimi na sliki 7.4, in tehničnimi podatki, prikazanimi na sliki 7.5.

Slika 7.4: Model sinhronskega generatorja – regulacijske karakteristike


77

Slika 7.5: Model sinhronskega generatorja – tehnični podatki

Transformator 20/10 kV

Sinhronski generator nazivne napetosti 10 kV je v 20 kV distribucijsko omrežje priključen

preko transformatorja 20/10 kV.

Tehnični podatki transformatorja:

– tip: BT 10000-20.8

– nazivna napetost [V]: 20.800/10.400

– nazivni tok [A]: 277,5/555,1


– izgube v praznem teku [W]: 14.408

– izgube v kratkem stiku [W]: 66.400

– kratkostična napetost [%]: 6,33


78

V programskem orodju DMS je uporabljen model transformatorja s tehničnimi podatki,

prikazanimi na sliki 7.6.

Slika 7.6: Model transformatorja 20/10 kV – tehnični podatki

Kablovod 20 kV

Transformatorska postaja Merksha je z RTP 110/20 kV Trnovlje povezana preko 20 kV

zemeljskega kablovoda NA2XS(F)2Y 1×150/25 mm², 12/20 kV.

Tehnični podatki kablovoda:

– tip: NA2XS(F)2Y

– nazivna napetost [V]: 20.000

– prerez vodnika [mm2]: 150


– dolžina [km]: 0,326

V programskem orodju DMS se je uporabil model zemeljskega kablovoda s tehničnimi

podatki, prikazanimi na sliki 7.7.


79

Slika 7.7: Model 20 kV kablovoda – tehnični podatki

Transformator 110/20 kV

Distribucijsko omrežje je napajano v RTP 110/20 kV Trnovlje preko transformatorja 110/20

kV.

Tehnični podatki transformatorja:

– tip: TRP 31500

– nazivna napetost [V]: 110.000/21.000

– nazivni tok [A]: 165,3/866,0


– izgube v praznem teku [W]: 30.100

– izgube v kratkem stiku [W]: 195.000

– kratkostična napetost [%]: 13,92

V programskem orodju DMS je uporabljen model transformatorja s tehničnimi podatki,

prikazanimi na sliki 7.8.


80

Slika 7.8: Model transformatorja 110/20 kV – tehnični podatki

Daljnovod 20 kV

Povezava od RTP 110/20 kV Trnovlje do DVLM Dobrna grad je poleg kablovoda izvedena z

20 kV daljnovodom Al-Fe 70 mm2, dolžine 14,754 km.

Tehnični podatki daljnovoda:

– tip: AL-Fe

– nazivna napetost [V]: 20.000

– prerez vodnika [mm2]: 70


– skupna dolžina [km]: 14,754

V programskem orodju DMS se je uporabil model zemeljskega kablovoda s tehničnimi

podatki, prikazanimi na sliki 7.9.


81

Slika 7.9: Model 20 kV daljnovoda – tehnični podatki

Analiza vpliva generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju je izvedena s

primerjavo parametrov kratkega stika z vključenim in izključenim generatorjem. Programsko

orodje DMS omogoča v točki kratkega stika prikaz podatkov (tok, napetost, moč). Glede na

to, da so vsi rezultati dosedanjih primerjav podani s kratkostičnimi tokovi, je tudi analiza

izvedena s primerjavo kratkostičnih tokov.

V programskem orodju DMS je zajeto celotno distribucijsko omrežje podjetja Elektro Celje,

d. d., in v trenutku izračuna vključuje vse porabnike z obremenitvijo, določeno po dnevnem

diagramu obremenitve. Transformator ima v RTP 110/20 kV Trnovlje zvezdišče ozemljeno

preko Petersenove dušilke, ki kompenzira tok okvare.

Rezultati analize vpliva generatorja so prikazani za dejanske razmere v dejanskem

distribucijskem omrežju, kar pomeni, da generator v omrežje ni vključen s polno močjo,

temveč z dejansko močjo, ki jo povprečno proizvaja. Iz meritev proizvedene električne

energije v celotnem obdobju obratovanja generatorja je razvidno, da je povprečna delovna

moč 4,642 MW in jalova moč 1,45 MVAr.


82

V tabelah rezultatov so vsi prikazani kratkostični tokovi odčitane vrednosti izračunanih

kratkostičnih tokov v programskem orodju DMS na mestu kratkega stika. Prikazani rezultati

kratkostičnih tokov so podani v efektivnih vrednostih.

Za prikaz vpliva generatorja na parametre kratkega stika smo izvedli analizo v različnih

točkah dejanskega distribucijskega omrežja. Obravnavana sta dva različna primera, prvi je s

kratkim stikom v neposredni bližini generatorja in drugi daleč od generatorja na koncu izvoda

napajanega iz RTP 110/20 kV Trnovlje. Za oba primera sta obravnavana enofazni kratki stik

(1f KS) in trifazni kratki stik (3f KS).

7.2 Analiza kratkega stika blizu generatorja

Analiza kratkega stika blizu generatorja v točki KS-B se je izvedla s primerjavo rezultatov

kratkostičnih tokov v TP Merksha, kot je prikazano na sliki 7.10.

Slika 7.10: Prikaz mesta kratkega stika za KS blizu generatorja


83

Krajevni prikaz mesta kratkega stika blizu generatorja v TP Merksha, točka KS-B, je podan

na sliki št. 7.1, shematski prikaz pa je podan na sliki št. 7.2. V TP Merksha je, kot je

prikazano na sliki št. 7.10, mesto kratkega stika izbrano na zbiralkah priključne celice za

transformatorjem, na katerega je priključen sinhronski generator.

Za primerjavo rezultatov so v tabeli št. 7.1 prikazani simetrični kratkostični tokovi z

vključenim in izključenim generatorjem. Pri vsaki primerjavi rezultatov je prikazan tudi delež

dviga kratkostičnega toka zaradi vpliva generatorja. Rezultati so za primer okvare blizu

generatorja v tabeli predstavljeni s prikazom subtranzientnih in stacionarnih simetričnih

kratkostičnih tokov na mestu kratkega stika. V tabeli 7.1 so prikazani rezultati za kratke stike

blizu generatorja v TP Merksha. Vsi rezultati so simetrični kratkostični tokovi na mestu

kratkega stika in so podani v efektivnih vrednostih.

Tabela 7.1: Rezultati meritev KS blizu generatorja

Vrsta KS 1f KS 3f KS Perioda subtranzientni stacionarni subtranzientni stacionarni

Brez generatorja [kA]

0,009 0,009 4,479 4,181

Z generatorjem [kA]

0,009 0,009 5,628 4,284

Povečanje [%]

0 0 25,65 2,46

Iz primerjave rezultatov je razvidno, da je največji vpliv generatorja na dvig začetnega

subtranzientnega simetričnega kratkostičnega toka pri trifaznem kratkem stiku, kjer se

pojavljajo tudi največji kratkostični tokovi. Rezultati analize vpliva vgradnje generatorja so še

pokazali, da pri enofaznem kratkem stiku vgradnja generatorja nima vpliva na vrednost

kratkostičnih tokov.

Sinhronski generator ima zaradi nasičenja ob nastopu kratkega stika svojo začetno vzdolžno

reaktanco zelo majhno in v prvem trenutku prehodnega pojava povzroči velik subtranzientni

simetrični kratkostični tok. Zato je kratkostični tok generatorja v tem trenutku zelo velik in

poveča kratkostični tok za 25,65 %. Po preteku prehodnega pojava pa se subtranzientna

vzdolžna reaktanca zviša na dejansko vrednost sinhronske reaktance, ki pa je nekajkrat večja

od začetne. Nekajkrat večja reaktanca generatorja pa pomeni nekajkrat manjši simetrični

kratkostični tok in s tem tudi manjši delež povečanja kratkostičnega toka, ki znaša 2,46 %.


84

Transformator v RTP 110/20 kV Trnovlje ima zvezdišče transformatorja ozemljeno preko

Petersenove dušilke, ki kompenzira kapacitivni tok skozi mesto okvare ob zemeljskem stiku

[19]. Kompenzacija je nastavljena tako, da je tok kratkega stika ob zemeljskem stiku omejen

na 10 % skupnega kapacitivnega toka celotnega galvansko povezanega omrežja. Programsko

orodje DMS v izračunih obravnava celotno distribucijsko omrežje podjetja Elektro Celje,

d. d., kar pomeni, da so skupni kapacitivni tokovi relativno veliki. Subtranzientni in

stacionarni simetrični kratkostični tokovi pa so zaradi kompenzacije ob enofaznem kratkem

stiku mali in dosegajo vrednost 9 A.

Iz primerjave kratkostičnih tokov pri enofaznem kratkem stiku smo ugotovili, da generator

nima vpliva na vrednost kratkostičnih tokov. Vpliva na enofazni tok kratkega stika nima, ker

zvezdišče generatorja ni ozemljeno in preko njega ni vzpostavljene poti, po kateri bi tekel tok.

Ker zvezdišče generatorja ni ozemljeno in ni povezave z zemljo, je nična impedanca

generatorja in transformatorja, na katerega je generator priključen, neskončna.

7.3 Analiza kratkega stika daleč od generatorja

Analiza kratkega stika daleč od generatorja v točki KS-A se je izvedla s primerjavo rezultatov

kratkostičnih tokov na ločilnem mestu DVLM Dobrna grad, kot je prikazano na sliki 7.11.

Slika 7.11: Prikaz mesta kratkega stika za KS daleč od generatorja


85

Krajevni prikaz mesta kratkega stika daleč od generatorja na DVLM Dobrna grad, točka KS-

A, je podan na sliki št. 7.1, shematski prikaz pa je podan na sliki št. 7.2. Generator je lociran v

TP Merksha, ki je od DVLM Dobrna grad oddaljen 15.295 m. Povezavo med generatorjem in

točko okvare predstavlja 541 m 20 kV kablovoda preseka 150 mm2 in 14.754 m daljnovoda

Al-Fe 70 mm2.

Za primerjavo rezultatov so v tabeli št. 7.2 prikazani simetrični kratkostični tokovi z

vključenim in izključenim generatorjem. Pri vsaki primerjavi rezultatov je prikazan tudi delež

dviga kratkostičnega toka zaradi vpliva generatorja. Rezultati so v tabeli predstavljeni s

prikazom stacionarnega simetričnega kratkostičnega toka, ker pri kratkem stiku daleč od

generatorja začetni prehodni pojav ni izrazit in je zanemarljiv. V tabeli 7.2 so prikazani

rezultati za kratke stike na koncu izvoda pri DVLM Dobrna grad. Vsi rezultati so simetrični

kratkostični tokovi na mestu kratkega stika, podani v efektivnih vrednostih.

Tabela 7.2: Rezultati meritev KS daleč od generatorja

Vrsta KS 1f KS 3f KS perioda stacionarni stacionarni

Brez generatorja [kA]

0,009 1,239

Z generatorjem [kA]

0,009 1,247

Povečanje [%]

0 0,65

Analiza vpliva generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju je pri kratkem

stiku daleč od generatorja pokazala, da je vpliv občutno manjši zaradi vpliva impedance

omrežja.

Obstoječi kablovodi in daljnovodi med generatorjem in točko kratkega stika na mestu

kratkega stika s svojo impedanco močno znižajo vrednosti kratkostičnih tokov. Kot je

razvidno iz rezultatov, pa to pomeni tudi zmanjšanje vpliva generatorja na kratkostični tok, ki

v tem primeru znaša 0,65 %.

Kot je bilo omenjeno že v poglavju 7.2, so zaradi ozemljitve zvezdišča transformatorja preko

Petersenove dušilke simetrični kratkostični tokovi ob enofaznem kratkem stiku kompenzirani

in imajo vrednost 9 A tako z vključenim kot tudi z izključenim generatorjem.


86

8 SKLEP

Kot je bilo predstavljeno v uvodu, smo se na začetku magistrske naloge spraševali, kakšen je

dejanski vpliv generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju. Analiza

magistrskega dela je osredotočena na prikaz kratkostičnih tokov, ki so poleg nazivnih

parametrov omrežja osnovni podatek pri dimenzioniranju elektroenergetskih elementov

omrežja. Vpliv generatorja je prikazan na dejanskem distribucijskem omrežju, napajanem iz

RTP 110/20 kV Trnovlje, v katerega je vključen sinhronski generator Merkscha, moči 8,44

MVA.

Pred analizo je bila za potrditev modela in točnosti izračunanih parametrov kratkega stika s

programskim orodjem DMS izvedena primerjava rezultatov programa z rezultati dejanskih

meritev in z rezultati simulacije v programskem paketu Matlab. Iz baze okvar sta bila

uporabljena dva različna dogodka, ki sta predstavljala dejanske kratke stike na izvodih iz RTP

110/20 kV Trnovlje. Ujemanje rezultatov za obe okvari je potrdilo točnost modela in

izračunov programskega orodja DMS.

Po potrditvi modela v programskem paketu DMS sta za prikaz vpliva generatorja na

kratkostične razmere obravnavana dva nasprotna si primera. Prvi je s kratkim stikom v

neposredni bližini generatorja in drugi na koncu izvoda daleč od generatorja. Rezultati so

predstavljeni s prikazom subtranzientnih in stacionarnih kratkostičnih tokov, ob vključenem

in ob izključenem generatorju. Pri vsaki primerjavi rezultatov je za lažjo predstavo prikazan

tudi delež dviga kratkostičnega toka zaradi vpliva generatorja.

Pri analizi kratkega stika blizu generatorja je iz primerjave rezultatov razvidno, da je največji

vpliv generatorja na dvig začetnega subtranzientnega simetričnega kratkostičnega toka pri

trifaznem kratkem stiku. Sinhronski generator ima ob nastopu kratkega stika svojo začetno

vzdolžno reaktanco zelo majhno. Zato je v prvem trenutku kratkostični tok generatorja zelo

velik in povzroči veliko povečanje skupnega subtranzientnega simetričnega kratkostičnega

toka. Po preteku prehodnega pojava pa se subtranzientna vzdolžna reaktanca zviša na

dejansko vrednost, kar pomeni nekajkrat manjši simetrični kratkostični tok in s tem tudi

manjši delež povečanja skupnega kratkostičnega toka.

Analiza vpliva generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju pri kratkem

stiku daleč od generatorja je pokazala, da je vpliv občutno manjši kot pri kratkem stiku blizu


87

generatorja. Vzrok za zmanjšanje vpliva je impedance omrežja. Obstoječi kablovodi in

daljnovodi med generatorjem in točko kratkega stika s svojo impedanco močno znižajo

vrednosti kratkostičnih tokov kakor tudi vpliv generatorja na kratkostični tok.

Pri enofaznem kratkem stiku lahko iz rezultatov ugotovimo, da so subtranzientni in

stacionarni kratkostični tokovi enaki tako z vključenim kakor tudi z izključenim generatorjem.

Generator na enofazni tok kratkega stika nima vpliva, ker zvezdišče generatorja ni ozemljeno.

To pomeni, da je nična impedanca generatorja neskončna in skozenj dejansko ne teče noben

tok razen tok skozi napetostne merilne transformatorje, ki pa je zanemarljiv. Zato nam pri

enofaznem kratkem stiku tok kratkega stika teče preko ozemljitve zvezdišča transformatorja v

RTP-ju. Transformator v RTP 110/20 kV Trnovlje ima zvezdišče transformatorja ozemljeno

preko Petersenove dušilke, ki ob zemeljskem stiku kompenzira kapacitivni tok skozi mesto

okvare. Zaradi kompenzacije so subtranzientni in stacionarni simetrični kratkostični tokovi ob

enofaznem kratkem stiku zelo mali. Z analizo smo dokazali, da pri enofaznem kratkem stiku

generator nima vpliva na vrednost kratkostičnih tokov.

Cilj magistrskega dela je bilo ugotoviti vpliv vgradnje sinhronskih generatorjev v

distribucijsko omrežje. Magistrsko delo je osredotočeno na prikaz vpliva sinhronskega

generatorja na kratkostične tokove, ki so na mestu priključitve izhodiščni podatek za

projektiranje in dimenzioniranje posameznih elementov omrežja. Ugotovljeno je, da je vpliv

sinhronskega generatorja na kratkostični tok blizu generatorja velik in da z oddaljenostjo

pada. Na mestu kratkega stika nastane največji tok pri trifaznem kratkem stiku. Zato moramo

za pravilno dimenzioniranje elementov omrežja poznati prav največji trifazni tok kratkega

stika, ki se lahko pojavi na mestu priključitve. Ustrezno izbrane naprave morajo takšne tokove

zdržati. Ob neustreznem dimenzioniranju pa lahko ob kratkem stiku pride do uničenja

elektroenergetske opreme in posledično do izpada dobave električne energije.

8.1 Potrditev tez

Z rezultati prikazanimi v magistrskem delu lahko potrdimo teze magistrskega dela, ki so

podane v prvem poglavju.


88

Prvi sklop magistrskega dela je osredotočen na potrditev točnosti rezultatov programskega

orodja DMS, ki se je uporabil za predvideno analizo. S prikazanim ujemanjem kratkostičnih

tokov je dokazano, da lahko dejanske razmere v dejanskem omrežju z dovolj dobro točnostjo

prikažemo z modelom distribucijskega omrežja. S tem je potrjeno predvidevanje, da se lahko

vplivi generatorja na parametre kratkega stika v distribucijskem omrežju enostavno določijo s

pomočjo različnih programskih orodij. Eno takšnih programskih orodij je programsko orodje

DMS, ki omogoča prikaz vseh parametrov kratkega stika v vsaki točki omrežja.

V drugem sklopu magistrskega dela je prikazana analiza vpliva vgradnje sinhronskega

generatorja na kratkostične razmere v distribucijskem omrežju. Analiza s programskim

orodjem DMS je potrdila predvidevanja, da vgradnja generatorjev v distribucijsko omrežje s

svojim virom električne energije vpliva na povečanje kratkostičnih tokov in posledično tudi

na povečanje kratkostične moči. Čeprav se vpliv z oddaljenostjo manjša, je pri projektiranju

in dimenzioniranju novih naprav v distribucijsko omrežje potrebno upoštevati tudi njihov

doprinos.


89

LITERATURA

[1] B. Grčar, Uvod v zaščito elementov elektroenegetskih sistemov, Maribor: Fakulteta za

elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2000.

[2] Calculation of short-circuit currents, Grenoble: Schneider Electric, 2005.

[3] Calculation of Short-Circuit Currents in Three-Phase Systems, Mannheim: ABB AG,

2007.

[4] C. S. Cheng, D. Shirmohammadi, A three-phase power flow method for real-time

distribution system analysis, IEEE Trans. Power Syst., 1995.

[5] D. Dolinar, G. Štumberger, Modeliranje in vodenje elektroenergetskih sistemov, 1.

izdaja, Maribor: 2002.

[6] D. Popović, D. Bekut, V. Treskanica, Specijalizovani DMS algoritmi, Novi Sad: DMS

Group, 2004.

[7] Energetski srednjenaponski kabeli s XLPE izolacijom za napone do 36 kV'', Zagreb:

Elka kabeli d. o. o., 2015.

[8] G. Bizjak, R. Mihalič, I. Papič, M. Kobav, U. Kerin, J. Bizjak, R. Ćućić in F. Leskovec,

Analiza ozemljitvenih razmer v razdelilnem omrežju Slovenije, Ljubljana: Fakulteta za

elektrotehniko Univerze v Ljubljani, 2007.

[9] G. Štumberger, K. Deželak, Prehodni pojavi v EES, Primer zelo poenostavljenega

dinamičnega modela zgornje dravske verige, Maribor: 2007.

[10] H. Saadat, Power System Analysis, New York: The McGraw-Hill Companies, 1999.

[11] H. Wayne Beaty, Handbook of electric power calculations-Third Edition, McGraw-

Hill: 2001.

[12] Izračun in meritve konstant posameznih elementov elektroenergetskega sistema, Ref. št.

608, Ljubljana: EIMV, 1974.


90

[13] J. Pihler, J. Ribič, J. Voh, J. Voršič, Raziskava kratkostičnih razmer v omrežju, Maribor:

Laboratorij za energetiko, ICEM, 2011.

[14] J. Pihler, Stikalne naprave elektroenergetskega sistema – 2. izdaja, Maribor: Fakulteta

za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2003.

[15] J. Voršič, T. Zorič, M. Horvat, Izračun obratovalnih stanj v elektroenergetskih

omrežjih, Maribor, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2012.

[16] K. Deželak, Dinamični model elektroenergetskega sistema, Maribor: 2004.

[17] Kratkostične moči v priključnih točkah RTP 110/SN v Slovenskih distribucijskih

podjetjih, referat št. 1363, Ljubljana: EIMV, 2004.

[18] M. Fašalek, Simulacijski model elektroenergetskega omrežja pomurske zanke, Krško:

2015.

[19] M. Rošer, Analiza obratovanja v resonančno ozemljenih srednjenapetostnih omrežjih,

Maribor: Doktorska disertacija, 2014.

[20] Navodila za priključevanje in obratovanje elektrarn inštalirane električne moči do 10

MW, Maribor: SONDO, 2010.

[21] N. Gensollen, V. Gauthier, M. Marot, M. Becker, Modeling and optimizing adistributed

power network: A complex system approach of the prosumer management in the smart

grid, 2013.

[22] P. Žunko, Analiza ozemljitvenih razmer v razdelilnem omrežju Slovenije, Ljubljana:

Fakulteta za elektrotehniko, 2007.

[23] REDOS 2040, Razvoj elektrodistributivnega omrežja Elektra Celje - Celje mesto,

študija št. 20180/7, Ljubljana: EIMV, 2013.

[24] R. Markočič, Kratki stiki, Ljubljana: 2014.

[25] R. Mihalič, Stabilnost in dinamični pojavi v elektroenergetskih sistemih, Ljubljana:

CIGRE-CIRED, 2013.

[26] R. Roeper, Kratkostični tokovi v trifaznih omrežjih, Časovni potek in izračun veličin,

Ljubljana: Univerza Edvarda Kardelja v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko 1987.


91

[27] SIST EN 50341 – 1: 2013, Nadzemni električni vodi za izmenične napetosti nad 1 kV –

1. del: Splošne zahteve – Skupna določila, Ljubljana: SIST 2013.

[28] SIST EN 50341 – 3–21, Nadzemni električni vodi za izmenične napetosti nad 45 kV –

3.–21. del: Nacionalno normativna določila (NNA) za državo Slovenijo, Ljubljana:

SIST 2009.

[29] SIST EN 50423-1: 2005, Nadzemni vodi za izmenične napetosti nad 1 kV do vključno

izmenične napetosti 45 kV – 1. del: Splošne zahteve – Skupna določila, Ljubljana: SIST

2005.

[30] SIST EN 50423-3-21:2009/AC101:2009, Nadzemni električni vodi za izmenične

napetosti nad 1 kV in do vključno 45 kV – 3.–21. del, Nacionalna normativna določila

(NNA) za Slovenijo), Ljubljana: SIST 2009.

[31] SIST HD 620 S2:2010, Distribucijski kabli z ekstrudirano izolacijo za naznačene

napetosti od 3,6/6 (7,2) kV do 20,8/36 (42) kV, Ljubljana: SIST 2010.

[32] S. Novak, Izračun kratkostičnih razmer v elektroenergetskem omrežju, Velenje: 2011.

[33] S. Omerzu, Izračun kratkostičnih veličin, Maribor: 2011.

[34] Telvent DMS, Training program, Novi Sad: DMS Group, 2010.

[35] Telvent DMS, Korisničko uputstvo za DSP, Novi Sad: DMS Group, 2011.

[36] T. Short, Electric power districution, Boca Raton: CRC Press, 2004.

[37] W. H. Kersting, Distribution System Modeling and Analysis, CRC Press, 2002.

[38] Y. Hase, Handbook of power System Engineering, England: John Wiley & Sons Ltd,

2007.


92

DODATEK A: IZRA ČUN PARAMETROV ELEMENTOV V MATLAB

A.1 Transformator 110/20 kV v RTP 110/20 kV Trnovlje

Tehnični podatki:

- primarna napetost: Un1 = 110 kV,

- sekundarna napetost: Un2 = 21 kV,

- nazivna moč: Sn = 31,5 MVA,

- vezava: YNyn6,

- kratkostična napetost: uk = 13,92 %,

- moč kratkega stika: Pk75 = 172,134 kW,

- tok praznega teka: I0 = 8,24 A,

- moč prostega teka: P0 = 27,792 A,

- upornost med VN sponkama A in B: RAB = 1,461 Ω,

- upornost med VN sponkama B in C: RAB = 1,461 Ω,

- upornost med VN sponkama C in A: RAB = 1,459 Ω,

- upornost med NN sponkama a in b: Rab = 0,041 Ω,

- upornost med NN sponkama b in c: Rbc = 0,041 Ω,

- upornost med NN sponkama c in a: Rca = 0,041 Ω.

Izračun podatkov za model transformatorja v Maltabu:

- povprečna vrednost fazne upornosti VN navitja: R1

./ = ./0 + .1/ − .012 = 0,729Ω

.0 = .01 + ./0 − .1/2 = 0,731Ω

.1 = .1/ + .01 − ./02 = 0,730Ω

. = ./ + .0 + .13 = 0,730Ω


93

- povprečna vrednost fazne upornosti NN navitja: R2

.& = .&7 + .8& − .782 = 0,020Ω

.7 = .78 + .&7 − .8&2 = 0,020Ω

.8 = .8& + .78 − .&72 = 0,020Ω

. = .& + .7 + .83 = 0,020Ω

- bazna moč na fazo VN in NN navitja: Sb

97 = 9:3 = 10,5MVA

- bazna napetost na fazo VN navitja: Ub1

!7 = !:√3 = 63,508kV

- bazna napetost na fazo NN navitja: Ub2

!7 = !:√3 = 12,124kV

- bazna impedanca na fazo VN navitja: Zb1

C7 = !7297 = 384,13Ω

- bazna impedanca na fazo NN navitja: Zb2

C7 = !7297 = 14,0Ω

- bazni tok VN navitja: Ib1

7 = 97!7 = 165,33A


7 = 97!7 = 866,03A


94

- fazna upornost v sistemu enotinih vrednosti VN navitja: R1pu

.DE = .C7 = 0,002

- fazna upornost v sistemu enotinih vrednosti NN navitja: R2pu

.DE = .C7 = 0,002

- kratkostična impedanca v sistemu enotinih vrednosti: Zkpu

CFDE = GF100 = 0,139

- reaktanca VN in NN navitja v sistemu enotinih vrednosti: X1pu in X2pu

HDE = HDE =ICFDE − (.DE + .DE)

2 = 0,069 = JDE = JDE

- upornost magnetilne veje: Rfe

.KL = !:2M3= 47.603Ω

- tok magnetilne veje: Ife

KL =M3!: = 0,44A

- tok magnetilne veje v praznem teku: I0f

K = √3 = 4,76A

- tok skozi induktivni del magnetilne veje: Iµ

O = IK2 − KL2 = 4,74A


95

- reaktanca magnetilne veje: Xµ

HO = !:O = 4.433,31Ω

- ohmska upornost magnetilne veje v sistemu enotinih vrednosti: Rfepu

.KLDE = .KLC7 = 3400,26

- reaktanca magnetilne veje v sistemu enotinih vrednosti: Xµpu

HODE = HOC7 = 316,665 = JODE


96

A.2 Transformator 20/10 kV v TP Merksha

Tehnični podatki:

- primarna napetost: Un1 = 21 kV,

- sekundarna napetost: Un2 = 10,5 kV,

- nazivna moč: Sn = 10 MVA,

- vezava: YNd5,

- kratkostična napetost: uk = 6,33 %,

- moč kratkega stika: Pk75 = 66,4 kW,

- tok praznega teka: I0 = 4,037 A,

- moč prostega teka: P0 = 14,408 A,

- upornost med VN sponkama A in B: RAB = 0,235 Ω,

- upornost med VN sponkama B in C: RAB = 0,235 Ω,

- upornost med VN sponkama C in A: RAB = 0,235 Ω,

- upornost med NN sponkama a in b: Rab = 0,047 Ω,

- upornost med NN sponkama b in c: Rbc = 0,047 Ω,

- upornost med NN sponkama c in a: Rca = 0,047 Ω.


- povprečna vrednost fazne upornosti VN navitja: R1

./ = ./0 + .1/ − .012 = 0,118Ω

.0 = .01 + ./0 − .1/2 = 0,118Ω

.1 = .1/ + .01 − ./02 = 0,118Ω

. = ./ + .0 + .13 = 0,118Ω

- povprečna vrednost fazne upornosti NN navitja: R2

. = 32 (

.&7 + .78 + .8&3 ) = 0,071Ω


97

- bazna moč na fazo VN in NN navitja: Sb

97 = 9:3 = 3,333MVA

- bazna napetost na fazo VN navitja: Ub1

!7 = !:√3 = 12,124kV

- bazna napetost na fazo NN navitja: Ub2

!7 = !: = 10,500kV

- bazna impedanca na fazo VN navitja: Zb1

C7 = !7297 = 44,1Ω

- bazna impedanca na fazo NN navitja: Zb2

C7 = !7297 = 33,08Ω


7 = 97!7 = 274,93A


7 = 97!7 = 317,46A

- fazna upornost v sistemu enotinih vrednosti VN navitja: R1pu

.DE = .C7 = 0,003

- fazna upornost v sistemu enotinih vrednosti NN navitja: R2pu

.DE = .C7 = 0,002


98

- kratkostična impedanca v sistemu enotinih vrednosti: Zkpu

CFDE = GF100 = 0,063

- reaktanca VN in NN navitja v sistemu enotinih vrednosti: X1pu in X2pu

HDE = HDE =ICFDE − (.DE + .DE)

2 = 0,032 = JDE = JDE

- upornost magnetilne veje: Rfe

.KL = !:2M3= 22.956Ω

- tok magnetilne veje: Ife

KL =M3!: = 0,46A

- tok magnetilne veje v praznem teku: I0f

K = √3 = 2,33A

- tok skozi induktivni del magnetilne veje: Iµ

O = IK2 − KL2 = 2,29A

- reaktanca magnetilne veje: Xµ

HO = !:O = 4.594,3Ω

- ohmska upornost magnetilne veje v sistemu enotinih vrednosti: Rfepu

.KLDE = .KLC7 = 694,06

- reaktanca magnetilne veje v sistemu enotinih vrednosti: Xµpu

HODE = HOC7 = 138,91 = JODE


99

A.3 Sinhronski generator v TP Merksha

Tehnični podatki:

- napetost na sponkah: Un = 10,5 kV,

- nazivna moč: Sn = 8,44 MVA,

- upornost statorja: Rs = 0,071 Ω,

- začetna vzdolžna reaktanca: xd'' = 15,76 %.

- vzdolžna reaktanca: xd = 234,58 %.


- začetna vzdolžna reaktanca v sistemu enotinih vrednosti: Xd''

HP′′ = RP′′100 = 0,158

- vzdolžna reaktanca v sistemu enotinih vrednosti: Xd

HP = RP100 = 2,346

- začetna impedanca generatorja: Zg''

CS′′ = HP′′(!:2

9: ) = 2,059Ω

- impedanca generatorja: Zg

CS = HP(!:2

9: ) = 30,645Ω

- začetna kratkostična moč generatorja: SK''

9T′′ = (!:2CSUU ) = 53,553MVA

- začetna impedanca generatorja: SK

9T = V!:2CS W = 3.597MVA


100

A.4 Model trifaznega voda

Osnovni tehnični podatki uporabljenih trifaznih vodov so povzeti po podatkih simetričnih

komponent podanih v programskem orodju DMS.

1. Kablovod 20 kV, NA2XS(F)2Y 1×150/25 mm²

Tehnični podatki:

- ohmska upornost pozitivnega zaporedja: R(1) = 0,264 Ω/km,

- ohmska upornost ničnega zaporedja: R(0) = 0,93 Ω/km,

- reaktanca pozitivnega zaporedja: X(1) = 0,176 Ω/km,

- reaktanca ničnega zaporedja: X(0) = 0,37 Ω/km,

- susceptanca pozitivnega zaporedja: B(1) = 120 µS/km,

- susceptanca ničnega zaporedja: B(0) = 120 µS/km.

Izračun podatkov za model kablovoda 150 mm2 v Maltabu:

- induktivnost pozitivnega zaporedja: L(1)

J() = H()2XY = 0,56Z/\

- induktivnost ničnega zaporedja: L(0)

J() = H()2XY = 1,178Z/\

- kapacitivnost pozitivnega zaporedja: C(1)

]() = ^()2XY = 0,382μ`/\

- kapacitivnost ničnega zaporedja: C(0)

]() = ^()2XY = 0,382μ`/\


101

2. Daljnovod 20 kV, Al-Fe 70 mm²

Tehnični podatki:





- susceptanca pozitivnega zaporedja: B(1) = 1,256 µS/km,

- susceptanca ničnega zaporedja: B(0) = 1,256 µS/km.

Izračun podatkov za model daljnovoda 70 mm2 v Maltabu:


J() = H()2XY = 1,21Z/\


J() = H()2XY = 3,629Z/\


]() = ^()2XY = 3,998`/\


]() = ^()2XY = 3,998`/\


102

3. Daljnovod 20 kV, Al-Fe 35 mm²

Tehnični podatki:





- susceptanca pozitivnega zaporedja: B(1) = 1,256 µS/km,

- susceptanca ničnega zaporedja: B(0) = 1,256 µS/km.

Izračun podatkov za model daljnovoda 35 mm2 v Maltabu:


J() = H()2XY = 1,21Z/\


J() = H()2XY = 3,629Z/\


]() = ^()2XY = 3,998`/\


]() = ^()2XY = 3,998`/\


103

DODATEK B: BIOGRAFIJA

B.1 Naslov

Ime in priimek: Tomaž Sotlar

B.2 Šolanje


104

DODATEK C: BIBLIOGRAFIJA

1. T. Sotlar, Načrtovanje omrežja za izboljšanje kakovosti, Maribor: Prispevek na

konferenci 13. posvetovanje Komunalna energetika, 2004.

2. T. Sotlar, M. Ritovšek, Ekonomska primerjava možnih izvedb srednjenapetostnih

vodov, Velenje: Prispevek na konferenci 7. konferenca CIRED, 2005

3. T. Sotlar, J. Pihler, M. Rošer, Vpliv generatorja na kratkostične razmere v

distribucijskem omrežju, Maribor: Prispevek na konferenci 24. posvetovanje

Komunalna energetika, 2015.

4. T. Sotlar, Simulacija realnega kratkega stika s programskim paketom Matlab,

Maribor: Prispevek na konferenci 25. posvetovanje Komunalna energetika, 2016.

vpliv generatorja na ks v distribucijskem omrežju objava pdf · 2017-11-28 · vpliv generatorja...

Documents