Modelowanie układów elektroenergetycznych w programie PSCAD

1.     Wiadomości wstępne.

              Zadaniem do wykonanie było zamodelowanie zwarcia w układzie. Układ, który zamodelowaliśmy składa się ze źródła napięcia zmiennego, transformatora, linii przesyłowej, wyłącznika BRK, modelu zwarcia, woltomierza doziemnego oraz amperomierza, oraz obciążenia o charakterze indukcyjnym (o parametrach obliczonych na podstawie danych podanych przez prowadzącego).

2.     Obliczenia.

Zgodnie z wytycznymi dla naszej grupy:

·         Napięcie zasilania:

UN=15,1V

·         Współczynnik mocy:

cosφ=0,95

·         Moc czynna obciążenia:

P=6MW

Dokonujemy obliczenia wartości rezystancji i indukcyjności dla odbioru:

S=3*IN*Uf

IN=S3*Uf=Pcosφ*33*UN=6*1060,95*33*15,1*103=241,48 A

Z=UfIf=UN3IN=151003241,48=36,1Ω

R=Z*cosφ=36,1*0,95=34,295 Ω

X=Z*sinφ=Z*1-cosφ2=36,1*1-0,952=11,27 Ω

L=X2*π*f=11,272*π*50=0,036H

Do tego należy we wszystkich elementach w których jest to konieczne wpisać wartość częstotliwości równą 50Hz.

3.     Schemat symulowanego układu.

Rysunek 1. Schemat zamodelowanego układu.

Rysunek 2. Schemat zaprojektowanego układu pomiaru i zabezpieczeń.

Rysunek 3. Schemat SPZ

4.     Charakterystyki

a)     Praca normalna

Przebieg 1. Wartości skuteczne prądów.

Przebieg 2. Wartości chwilowe prądów.

Przebieg 3. Wartości skuteczne napięć.

Przebieg 4. Wartości chwilowe napięć.

b)     Zwarcie doziemne fazy A

Przebieg 5. Wartości skuteczne prądów.

Przebieg 6. Wartości chwilowe prądów.

Przebieg 7. Wartości skuteczne napięć.

Przebieg 8. Wartości chwilowe napięć.

5.     Wartości sygnałów odczytane z układu.

6.     Wnioski.

Zbudowany przez nas układ symuluje występowanie zwarć w sieciach SN.

W naszym projekcie mamy do wyboru 10 rodzajów zwarć.

W układzie mamy przełącznik, którym możemy włączać i wyłączać zwarcie w trakcie symulacji.

Możemy również sterować czasami: pracy normalnej (Tnorm) (w przypadku ustawienia 0s mamy do czynienia ze zwarciem nieprzemijającym) oraz czasu oczekiwanie na powtórne załączenie linii (Tbez).

W projektowaniu naszego układu wykorzystaliśmy elementy z zakładki „Sequencer” dostępnej w bibliotekach programu PSCAD.  Wszystkie elementy użyte przez nas podczas symulacji zostały opisane przy użyciu etykiet tekstowych na schemacie.

Zamodelowane przez nas zabezpieczenie admitancyjne reaguje na wzrost admitancji podczas zwarcia. Podczas pracy normalnej wartość ta wynosi około 0,029 S. Zabezpieczenie zostało ustawione na wartość 0,03 S.

Dodatkowym zabezpieczeniem jest zabezpieczenie reagujące na spadek wartości skutecznej napięcia w dowolnej fazie poniżej wartości zadanej. W czasie pracy normalnej wartość ta wynosi około 9 kV a podczas zwarcia spada. Dla nas wartością zadaną jest wartość 6 kV.

Przebieg symulacji wygląda następująco: po załączeniu symulacji bez zwarcia linia pracuje normalnie. Gdy podczas symulacji załączymy zakłócenie włącznikiem „Zwarcie” obserwujemy wzrost admitancji układu. Gdy ta wartość przekroczy wartość zadaną, zabezpieczenie wyłączy układ. Następnie (po czasie regulowanym „Tbez”) zadziała układ SPZ. Gdy SPZ powtórnie wykryje zwarcie powtórnie rozłączy układ.