Skip to content

Zadatak 1

Svođenje veličina na jedinstven naponski nivo: rešen zadatak

Zadatak i rešenje: prof. dr Andrija T. Sarić

Analiza elektroenergetskih sistema, TF Čačak

Zadatak

Ilustracija svođenja veličina na jedinstven naponski nivo

1. Odrediti napone U1U_1, U2U_2, U3U_3 i EgE_g, struje I1I_1, I2I_2, I3I_3 i IPI_P, za EES na slici metodom svedenih veličina:

  1. svođenjem na naponski nivo mreže I,
  2. svođenjem na naponski nivo mreže II,
  3. svođenjem na naponski nivo mreže III.
G11T12Lv = 30 kmxv = 0,38 Ω/km3T2SP = (6 + j2) MVAUP = 9,8 kVIIIIIISnG = SnT1 = 30 MVAUnG = 10,5 kVmT1 = 10/36,5 kV/kVXG = 110 %XT1% = 10 %SnT2 = 20 MVAmT2 = 35/10 kV/kVXT2% = 10 %

Poznato

  • PP=6P_P = 6MW
  • QP=2Q_P = 2MVAr
  • UP=9,8U_P = 9{,}8kV
  • Lv=30L_v = 30km
  • xv=0,38x_v = 0{,}38Ω/km
  • SnG=SnT1=30S_{nG} = S_{nT1} = 30MVA
  • UnG=10,5U_{nG} = 10{,}5kV
  • Un1T1=10U_{n1}^{T1} = 10kV
  • Un2T1=36,5U_{n2}^{T1} = 36{,}5kV
  • XG=110X_G = 110%
  • XT1%=10X_{T1}\% = 10%
  • SnT2=20S_{nT2} = 20MVA
  • Un1T2=35U_{n1}^{T2} = 35kV
  • Un2T2=10U_{n2}^{T2} = 10kV
  • XT2%=10X_{T2}\% = 10%

Rešenje

Uobičajeno je da se svođenje vrši na onaj naponski nivo koji ima najviše elemenata, ili na naponski nivo koji ima najviše podataka.

Rezultati ne zavise od načina svođenja veličina!

Proračun originalnih parametara:

XG=xGUnG2SnG=1,1⋅10,5230=4,04 ΩX_G = x_G \frac{U_{nG}^2}{S_{nG}} = 1{,}1 \cdot \frac{10{,}5^2}{30} = 4{,}04\ \Omega
XT1=xT1UnT12SnT1=0,1⋅36,5230=4,44 ΩX_{T1} = x_{T1} \frac{U_{nT1}^2}{S_{nT1}} = 0{,}1 \cdot \frac{36{,}5^2}{30} = 4{,}44\ \Omega
XV=xVL=0,38⋅30=11,4 ΩX_V = x_V L = 0{,}38 \cdot 30 = 11{,}4\ \Omega
XT2=xT2UnT22SnT2=0,1⋅35220=6,125 ΩX_{T2} = x_{T2} \frac{U_{nT2}^2}{S_{nT2}} = 0{,}1 \cdot \frac{35^2}{20} = 6{,}125\ \Omega

Odnosi svođenja:

Usv,IUsv,II=1mT2=1035=0,2857≈0,286;Usv,IUsv,III=1mT2⋅1mT1=1035⋅36,510=1,043\begin{aligned} \frac{U^{sv,I}}{U^{sv,II}} &= \frac{1}{m_{T2}} = \frac{10}{35} = 0{,}2857 \approx 0{,}286; \\ \frac{U^{sv,I}}{U^{sv,III}} &= \frac{1}{m_{T2}} \cdot \frac{1}{m_{T1}} \\ &= \frac{10}{35} \cdot \frac{36{,}5}{10} = 1{,}043 \end{aligned}

Opšti izrazi za svođenje napona i impedansi:

Ujsv,i=UjUsv,iUsv,j;Z‾jsv,i=Z‾j(Usv,iUsv,j)2U_j^{sv,i} = U_j \frac{U^{sv,i}}{U^{sv,j}}; \qquad \ph{Z}_j^{sv,i} = \ph{Z}_j \left( \frac{U^{sv,i}}{U^{sv,j}} \right)^2

Primenom prethodnih izraza dobijaju se svedene impedanse (reaktanse):

XGsv,I=XG(Usv,IUsv,III)2=4,04⋅1,0432=4,395 ΩXT1sv,I=XT1(Usv,IUsv,II)2=4,44⋅0,2862=0,363 ΩXVsv,I=XV(Usv,IUsv,II)2=11,4⋅0,2862=0,932 ΩXT2sv,I=XT2(Usv,IUsv,II)2=6,125⋅0,2862=0,5 Ω\begin{aligned} X_G^{sv,I} &= X_G \left( \frac{U^{sv,I}}{U^{sv,III}} \right)^2 \\ &= 4{,}04 \cdot 1{,}043^2 = 4{,}395\ \Omega \\[1ex] X_{T1}^{sv,I} &= X_{T1} \left( \frac{U^{sv,I}}{U^{sv,II}} \right)^2 \\ &= 4{,}44 \cdot 0{,}286^2 = 0{,}363\ \Omega \\[1ex] X_V^{sv,I} &= X_V \left( \frac{U^{sv,I}}{U^{sv,II}} \right)^2 \\ &= 11{,}4 \cdot 0{,}286^2 = 0{,}932\ \Omega \\[1ex] X_{T2}^{sv,I} &= X_{T2} \left( \frac{U^{sv,I}}{U^{sv,II}} \right)^2 \\ &= 6{,}125 \cdot 0{,}286^2 = 0{,}5\ \Omega \end{aligned}

Zamenska šema sa veličinama svedenim na naponski nivo I je:

Zamenska šema svedena na naponski nivo I: izvor E_Gf^sv,I, pa redom reaktanse jX_G^sv,I = j4,395, jX_T1^sv,I = j0,363, jX_V^sv,I = j0,932 i jX_T2^sv,I = j0,5, sa naponima V_1^sv,I, V_2^sv,I i V_3^sv,I između njih, i potrošnja na naponu V_p = 9,8/√3 = 5,66 kV, V_p = V_p∠0°.
I‾psv,I=I‾p=S‾p∗3 Up=6−j23⋅9,8=(0,354−j0,118) kA\begin{aligned} \ph{I}_p^{sv,I} = \ph{I}_p &= \frac{\cj{\ph{S}_p}}{\sqrt{3}\, U_p} = \frac{6 - \mathrm{j}2}{\sqrt{3} \cdot 9{,}8} \\ &= (0{,}354 - \mathrm{j}0{,}118)\ \text{kA} \end{aligned}
U‾3sv,I=U‾p+3⋅jXT2sv,II‾psv,I=9,8+3⋅j0,5⋅(0,354−j0,118)=(9,902+j0,306) kV\begin{aligned} \ph{U}_3^{sv,I} &= \ph{U}_p + \sqrt{3} \cdot \mathrm{j} X_{T2}^{sv,I} \ph{I}_p^{sv,I} \\ &= 9{,}8 + \sqrt{3} \cdot \mathrm{j}0{,}5 \cdot (0{,}354 - \mathrm{j}0{,}118) \\ &= (9{,}902 + \mathrm{j}0{,}306)\ \text{kV} \end{aligned}
U‾2sv,I=U‾3sv,I+3⋅jXVsv,II‾psv,I=(10,093+j0,879) kVU‾1sv,I=U‾2sv,I+3⋅jXT1sv,II‾psv,I=(10,167+j1,102) kVE‾Gsv,I=U‾1sv,I+3⋅jXGsv,II‾psv,I=(11,064+j3,799) kV\begin{aligned} \ph{U}_2^{sv,I} &= \ph{U}_3^{sv,I} + \sqrt{3} \cdot \mathrm{j} X_V^{sv,I} \ph{I}_p^{sv,I} \\ &= (10{,}093 + \mathrm{j}0{,}879)\ \text{kV} \\[1ex] \ph{U}_1^{sv,I} &= \ph{U}_2^{sv,I} + \sqrt{3} \cdot \mathrm{j} X_{T1}^{sv,I} \ph{I}_p^{sv,I} \\ &= (10{,}167 + \mathrm{j}1{,}102)\ \text{kV} \\[1ex] \ph{E}_G^{sv,I} &= \ph{U}_1^{sv,I} + \sqrt{3} \cdot \mathrm{j} X_G^{sv,I} \ph{I}_p^{sv,I} \\ &= (11{,}064 + \mathrm{j}3{,}799)\ \text{kV} \end{aligned}

Provera prethodnih rezultata se može izvršiti primenom sledećeg izraza

I‾psv,I=E‾Gfsv,IZ‾ekv=E‾Gsv,I3 Z‾ekv\ph{I}_p^{sv,I} = \frac{\ph{E}_{Gf}^{sv,I}}{\ph{Z}_{ekv}} = \frac{\ph{E}_G^{sv,I}}{\sqrt{3}\, \ph{Z}_{ekv}}

gde je Z‾ekv\ph{Z}_{ekv} ekvivalentna impedansa koja se vidi sa strane generatora, odnosno

Z‾ekv=j(XGsv,I+XT1sv,I+XVsv,I+XT2sv,I)+Vp2S‾p∗=(14,406+j10,997) Ω\begin{aligned} \ph{Z}_{ekv} &= \mathrm{j}\left( X_G^{sv,I} + X_{T1}^{sv,I} + X_V^{sv,I} + X_{T2}^{sv,I} \right) \\ &\quad + \frac{V_p^2}{\cj{\ph{S}_p}} \\ &= (14{,}406 + \mathrm{j}10{,}997)\ \Omega \end{aligned}

Zamenom Z‾ekv\ph{Z}_{ekv} u prethodni izraz dobija se ista vrednost struje

I‾psv,I=E‾Gfsv,IZ‾ekv=(11,064+j3,799)3⋅(14,406+j10,997)=(0,354−j0,118) kA\begin{aligned} \ph{I}_p^{sv,I} &= \frac{\ph{E}_{Gf}^{sv,I}}{\ph{Z}_{ekv}} = \frac{(11{,}064 + \mathrm{j}3{,}799)}{\sqrt{3} \cdot (14{,}406 + \mathrm{j}10{,}997)} \\ &= (0{,}354 - \mathrm{j}0{,}118)\ \text{kA} \end{aligned}

Proračun stvarnih veličina iz njihovih svedenih vrednosti polazi od napred izvedenih izraza

Ujsv,i=UjUsv,iUsv,jU_j^{sv,i} = U_j \frac{U^{sv,i}}{U^{sv,j}}

To znači da je

U‾3=U‾3sv,IUsv,IIUsv,I=(9,902+j0,306)⋅10,286=(34,622+j1,07) kV;U‾2=U‾2sv,IUsv,IIUsv,I=(10,093+j0,879)⋅10,286=(35,29+j3,073) kV;U‾1=U‾1sv,IUsv,IIIUsv,I=(10,167+j1,102)⋅11,043=(9,748+j1,057) kV;E‾G=E‾Gsv,IUsv,IIIUsv,I=(11,064+j3,799)⋅11,043=(10,608+j3,642) kV;\begin{aligned} \ph{U}_3 &= \ph{U}_3^{sv,I} \frac{U^{sv,II}}{U^{sv,I}} \\ &= (9{,}902 + \mathrm{j}0{,}306) \cdot \frac{1}{0{,}286} \\ &= (34{,}622 + \mathrm{j}1{,}07)\ \text{kV}; \\[1ex] \ph{U}_2 &= \ph{U}_2^{sv,I} \frac{U^{sv,II}}{U^{sv,I}} \\ &= (10{,}093 + \mathrm{j}0{,}879) \cdot \frac{1}{0{,}286} \\ &= (35{,}29 + \mathrm{j}3{,}073)\ \text{kV}; \\[1ex] \ph{U}_1 &= \ph{U}_1^{sv,I} \frac{U^{sv,III}}{U^{sv,I}} \\ &= (10{,}167 + \mathrm{j}1{,}102) \cdot \frac{1}{1{,}043} \\ &= (9{,}748 + \mathrm{j}1{,}057)\ \text{kV}; \\[1ex] \ph{E}_G &= \ph{E}_G^{sv,I} \frac{U^{sv,III}}{U^{sv,I}} \\ &= (11{,}064 + \mathrm{j}3{,}799) \cdot \frac{1}{1{,}043} \\ &= (10{,}608 + \mathrm{j}3{,}642)\ \text{kV}; \end{aligned}

Rezultat

Svođenjem na naponski nivo mreže I: I‾p=(0,354−j0,118)\ph{I}_p = (0{,}354 - \mathrm{j}0{,}118) kA, U‾3=(34,622+j1,07)\ph{U}_3 = (34{,}622 + \mathrm{j}1{,}07) kV, U‾2=(35,29+j3,073)\ph{U}_2 = (35{,}29 + \mathrm{j}3{,}073) kV, U‾1=(9,748+j1,057)\ph{U}_1 = (9{,}748 + \mathrm{j}1{,}057) kV i E‾G=(10,608+j3,642)\ph{E}_G = (10{,}608 + \mathrm{j}3{,}642) kV.

Metod u predavanju

Slični zadaci

Teme

Relativne jedinice i svođenje veličina · Transformatori