12. Obliczenia¶

Obliczenia w programie OeS 6 wywoływane są za pomocą przycisków znajdujących w menu Obliczenia lub za pomocą odpowiednich skrótów klawiaturowych. Po wykonaniu obliczeń schemat zostaje zablokowany (patrz rozdział „Pasek stanu”), dostępna natomiast staje się tabela z wynikami obliczeń (patrz rozdział „Prezentacja wyników obliczeń”) oraz uzupełniane są etykiety dynamiczne z wynikami obliczeń (patrz rozdział „Etykieta dynamiczna z wynikami obliczeń”).

12.1. Wstępna weryfikacja danych do obliczeń¶

Przed wykonaniem obliczeń program weryfikuje utworzony model cyfrowy sieci pod względem zgodności napięć, poprawności impedancji wzdłużnej elementów oraz dodatkowych kryteriów, związanych z konkretnym rodzajem obliczeń. Nie można łączyć ze sobą elementów o napięciach znamionowych należących do różnych poziomów napięć nominalnych (patrz rozdział „Konfiguracja poziomów nominalnych napięcia”), jedynym wyjątkiem jest tutaj linia elektroenergetyczna i szyna zbiorcza, dla których odpowiednio: napięcie znamionowe izolacji i napięcie znamionowe rozdzielnicy, mogą być wyższe od napięcia nominalnego sieci w której pracuje.

Warunki konieczne (niewystarczające) do wyznaczenia impedancji elementów sieciowych przedstawia poniższa tabela.

Warunki konieczne do wyznaczenia impedancji elementów sieciowych

Element

Warunek określenia impedancji

Sieć zasilająca

napięcie nominalne U _n > 0,

moc zwarciowa maksymalna ^∗) S _k ^„ _max > 0 lub prąd zwarciowy maksymalny ^∗) I _k ^„ _max > 0

lub

napięcie nominalne U _n > 0,

rezystancja zgodna do obliczeń maksymalnych ^∗) R _max > 0 lub reaktancja zgodna do obliczeń maksymalnych ^∗) X _max > 0.

Linia elektroenergetyczna

długość l > 0,

przekrój q > 0,

przewodność żyły roboczej γ > 0,

lub

długość l > 0,

reaktancja jednostkowa zgodna X’ > 0,

lub

suma rezystancji i reaktancji (R + X) > 0.

Transformator dwuuzwojeniowy

napięcie nominalne górne i dolne U _nGN ≥ U _nDN > 0,

napięcie znamionowe górne i dolne U _rGN ≥ U _rDN > 0,

moc znamionowa S _r > 0,

napięcie zwarcia u _kr% > 0,

lub

napięcie nominalne górne i dolne U _nGN ≥ U _nDN > 0,

napięcie znamionowe górne i dolne U _{rGN`* ≥ U :sub:`rDN} > 0,

suma rezystancji zgodnej i reaktancji zgodnej (R + X) > 0.

Transformator trójuzwojeniowy

napięcie nominalne uzwojenia A, B i C U _nGN ≥ U _nSN ≥ U _nDN > 0,

napięcie znamionowe uzwojenia A, B i C U _rGN ≥ U _rSN ≥ U _rDN > 0,

moc znamionowa uzwojenia A, B i C S _rGN > 0, S _rSN > 0, S _rDN > 0,

napięcie zwarcia uzwojenia A, B i C u _kr%A > 0, u _kr%B > 0, u _kr%DN > 0,

lub

napięcie nominalne uzwojenia A, B i C U _nGN ≥ U _nSN ≥ U _nDN > 0,

napięcie znamionowe uzwojenia A, B i C U _rGN ≥ U _rSN ≥ U _rDN > 0,

suma rezystancji zgodnej i reaktancji zgodnej uzwojenia A, B i C (R _A + X _A) > 0, (R _B + X _B) > 0, (R _C + X _C) > 0.

Odbiór statyczny

napięcie znamionowe U _r > 0,

suma mocy czynnej i biernej (P + Q) > 0,

lub

napięcie znamionowe U _r > 0,

suma prądu czynnego i biernego (I _P + I _Q) > 0,

Dławik zwarciowy

napięcie znamionowe U _r > 0,

prąd znamionowy I _r > 0,

reaktancja względna X _d > 0

lub

napięcie znamionowe U _r > 0,

indukcyjność L > 0

lub

napięcie znamionowe U _r > 0,

suma rezystancji i reaktancji (R + X) > 0.

Maszyna asynchroniczna

napięcie znamionowe U _r > 0,

moc znamionowa czynna P _r > 0 lub moc znamionowa pozorna S _r > 0,

znamionowy współczynnik mocy cosϕ _r > 0,

sprawność znamionowa η_r > 0,

lub

napięcie znamionowe U _r > 0,

suma rezystancji i reaktancji (R + X) > 0.

Maszyna synchroniczna

napięcie nominalne U:sub:n > 0,

napięcie znamionowe U _r > 0,

moc znamionowa czynna P _r > 0 lub moc znamionowa pozorna S _r > 0,

reaktancja podprzejściowa względna X _d% > 0,

lub

napięcie nominalne U _n > 0,

napięcie znamionowe U _r > 0,

suma rezystancji i reaktancji (R + X) > 0.

Bateria kondensatorów

napięcie znamionowe U _r > 0,

moc bierna Q _r > 0.

^∗ Do obliczeń prądu zwarciowego minimalnego (patrz rozdział „Obliczenia minimalnych parametrów prądu zwarciowego symetrycznego”) wymagane są parametry minimalne.

W przypadku stwierdzenia, że któreś z warunków nie są spełnione – wyświetlona zostanie lista elementów z niewłaściwymi danymi (okno Wynik weryfikacji przed uruchomieniem obliczeń - (Rys. 12.1.1)). Dwukrotne kliknięcie na element znajdujący się na tej liście otwiera jego Okno edycji danych elementu, co pozwala na szybką identyfikację i uzupełnianie/korektę danych. Po uzupełnieniu/korekcie wszystkich brakujących/błędnych parametrów program wraca do wykonywania procedur obliczeniowych.

Informacja

Procedurom obliczeniom oraz wstępnej weryfikacji danych nie podlegają elementy znajdujące się na warstwach nieaktywnych (patrz rozdział „Warstwy graficzne”).

Rys. 12.1.1 Błędy weryfikacji przed uruchomieniem obliczeń¶

12.2. Prezentacja wyników obliczeń¶

Po pozytywnej weryfikacji danych (patrz rozdział „Wstępna weryfikacja danych do obliczeń”) wyświetlone zostaje okno konfiguracji parametrów obliczeń a następnie wykonane zostają obliczenia (postęp obliczeń wyświetlany jest w odpowiednim oknie – (Rys. 12.2.1)).

Rys. 12.2.1 Pasek postępu obliczeń¶

Informacja

Każda z funkcji obliczeniowych posiada własne okno konfiguracji parametrów obliczeń, okna te szczegółowo opisano w dalszej części tego rozdziału.

Wyniki obliczeń prezentowane są w formie:

Dymków informacyjnych z podstawowymi parametrami obliczeń, dostępnych po najechaniu kursorem na element,

Etykiet dynamicznych z wynikami obliczeń (patrz rozdział Etykieta dynamiczna z wynikami obliczeń),

okien zawierających tabelaryczne zestawienia wszystkich obliczonych parametrów.

Odpowiednie dla rodzaju wykonanego obliczenia okno z wynikami obliczeń dostępne jest wyłącznie w trybie obliczeń (zablokowany schemat). Aby je wywołać należy wybrać menu Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skorzystać ze skrótu klawiaturowego [F4]. W zależności od wybranej funkcji obliczeniowej zawartość okna z wynikami obliczeń zmienia się – posiada różne zakładki, z różnymi parametrami wynikowymi (Rys. 12.2.2).

W przypadku obliczeń rozpływu prądów roboczych i rozpływu prądu zwarciowego postać obu odpowiednich okien wyników jest zbliżona, okna te mają po dwie zakładki, w których zgrupowano wyniki obliczeń parametrów węzłowych i gałęziowych. W oknie wyników obliczeń rozpływu prądów roboczych występują dodatkowo dwie zakładki, w których zgrupowano wyniki obliczeń strat mocy i parametrów do identyfikacji przekroczeń. Zupełnie inny zestaw zakładek mają natomiast okna wynikowe pozostałych rodzajów obliczeń. Prezentowane wyniki obliczeń mają jednak jedną cechę wspólną – dotyczą węzłów lub gałęzi obliczanego schematu sieci. Wyjątkiem jest zakładka prezentująca wyniki obliczeń zbiorczych strat mocy w oknie wynikowym obliczeń rozpływu prądów roboczych

Rys. 12.2.2 Wyniki obliczeń rozpływu prądów roboczych¶

Niezależnie od rodzaju wykonanych obliczeń, w pierwszych kolumnach każdej zakładki wyświetlanej w oknach wynikowych, zawsze widoczne są parametry identyfikacyjne, do których należą:

dla zakładek z wynikami obliczeń parametrów węzłowych:

indeks węzła – numer węzła,

nazwa węzła – patrz rozdział „Edycja parametrów elementów elektrycznych”

dla zakładek z wynikami obliczeń parametrów gałęziowych:

identyfikator elementu,

nazwa elementu – jego oznaczenie,

typ elementu,

nazwa węzła,

kierunek – kierunek strzałkowania przepływu prądu/mocy, przedstawiony w postaci numerów węzłów elementu na schemacie (ich widoczność można włączyć/wyłączyć za pomocą skrótu klawiaturowego [Ctrl] + [W]),

rodzaj gałęzi – wzdłużna lub poprzeczna

Informacja

Liczba wierszy w tabeli znajdującej się w zakładce prezentującej wyniki gałęziowe jest determinowana przez model danego elementu. Jeden element może w takiej tabeli posiadać wiele wierszy – np. transformator dwuuzwojeniowy modelowany jest poprzez trzy gałęzie: dwie wzdłużne (dla każdego uzwojenia) i jedną poprzeczną, jego dane będą zatem prezentowane w trzech wierszach tabeli.

Informacja

Modele niektórych elementów posiadają tzw. „węzły wirtualne” (np. punkt gwiazdowy modelu transformatora trójuzwojeniowego), w programie OeS 6 węzły takie oznaczane są symbolem [V], a węzeł symbolizujący ziemię [E].

12.3. Obliczenia w stanach roboczych¶

Do obliczeń w stanach roboczych należą:

obliczenia rozpływu prądów roboczych (menu Obliczenia > Rozpływowe lub skrót [F5]),

obliczenia rozruchu silników (menu Obliczenia > Rozruch lub skrót [F9]),

obliczenia harmoniczne (menu Obliczenia > Harmoniczne)

Wszystkie zadane przez Użytkownika obciążenia elektryczne elementów są dla obliczeń w stanach roboczych skalowane globalnym współczynnikiem zapotrzebowania (patrz rozdział „Konfiguracja schematu” oraz menu Schemat > Konfiguracja schematu > Obliczenia). Wyjątek stanowi moment startu maszyn w obliczeniach rozruchowych – dla tego stanu współczynnik obciążenia zawsze wynosi 1 i jest niezależny od ustawień globalnych współczynników zapotrzebowania.

Dodatkowym warunkiem niezbędnym do wykonania obliczeń roboczych, w stosunku do warunków koniecznych, które przedstawia Tabela warunków jest konieczność uzupełnienia napięć rzeczywistych. Napięcie rzeczywiste odpowiada faktycznemu napięciu występującemu w sieci i definiuje rzeczywistą wartość przekładni transformatora.

Napięcia rzeczywiste z założenia powinny być jednolite na obszarze całej, galwanicznie połączonej sieci.

Program nie uwzględnia ewentualnych prądów wyrównawczych, które płynęłyby w przypadku różnic w napięciach źródeł lub nieprawidłowych przekładni transformatorów.

12.3.1. Obliczenia rozpływu prądów roboczych¶

Obliczenia rozpływowe wykonywane są metodą potencjałów węzłowych w ujęciu nietopologicznym.

Wykonanie obliczeń rozpływów prądów roboczych odbywa się po wybraniu z menu polecenia Obliczenia > Obliczenia rozpływowe prądów roboczych lub skorzystanie ze skrótu klawiaturowego [F5].

Dodatkową funkcjonalnością modułu do wyznaczania rozpływu prądów roboczych jest wizualne strzałkowanie linii elektroenergetycznych względem wartości prądów. Funkcję tę można włączyć zaznaczając opcję Pokaż strzałkowanie w zakładce Pozostałe ustawień globalnych (patrz rozdział „Ustawienia globalne” i menu Narzędzia > Ustawienia globalne). Dostępne są dwa warianty strzałkowania:

strzałkowanie względem czynnej części prądu gałęziowego,

strzałkowanie względem biernej części prądu gałęziowego.

Jeśli funkcja strzałkowania jest uruchomiona, to po wykonaniu obliczeń rozpływu prądów roboczych na liniach elektroenergetycznych tworzących schemat analizowanej sieci pojawią się strzałki przedstawiające kierunek przepływu wybranej składowej prądu.

Pełne wyniki obliczeń rozpływu prądów roboczych dostępne są w oknie wynikowym przedstawionym na Rys. 12.2.2 (Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiaturowy [F4]). Wszystkie obliczane parametry zostały w oknie wynikowym pogrupowane i są widoczne w Zakładkach, jak przedstawiono poniżej:

zakładka Wyniki węzłowe:

część czynna napięcia rzeczywistego w węźle Re{U} (kV),

część bierna napięcia rzeczywistego w węźle Im{U} (kV),

moduł napięcia rzeczywistego w węźle U (kV),

odchylenie napięcia U_d (%) – względna różnica rzeczywistego napięcia w węźle odniesiona do jego poziomu napięciowego (napięcia nominalnego),

spadek napięcia U_dr (kV) – różnica napięć węzła odniesienia i rzeczywistego napięcia w danym węźle,

procentowy spadek napięcia U_dr (%) – względna różnica napięć węzła odniesienia i rzeczywistego napięcia w danym węźle,

rzeczywisty poziom napięciowy U_p (kV) – napięcie węzłowe wynikające z rzeczywistej przekładni transformatorów,

indeks węzła odniesienia – numer węzła, względem którego wyznaczany jest spadek napięcia,

nazwa węzła odniesienia.

Informacja

Dla każdego węzła obliczeniowego wyznaczany jest indywidualnie węzeł odniesienia dla każdego węzła obliczeniowego. Należy on do sieci zasilającej, transformatora lub szyny zbiorczej od strony zasilania danego węzła.

zakładka Wyniki gałęziowe:

napięcie gałęziowe U (kV) – poziom napięciowy gałęzi,

część czynna prądu gałęziowego Re {I} (A),

część bierna prądu gałęziowego Im {I} (A),

moduł prądu gałęziowego I (A),

moc czynna P (kA) – moc wyznaczona z części czynnej prądu i wartości napięcia gałęziowego,

moc bierna Q (kvar) – moc wyznaczona z części biernej prądu i wartości napięcia gałęziowego,

moc pozorna S (kVA) – moc wyznaczona z prądu i napięcia gałęziowego,

wzdłużne straty mocy czynnej ∆P_wzdł (kW),

poprzeczne straty mocy czynnej ∆P_pop (kW),

wzdłużne straty mocy biernej ∆Q_wzdł (kvar),

poprzeczne straty mocy biernej ∆Q_pop (kvar),

standardowa obciążalność dopuszczalna długotrwale I_dd (A) – obciążalność prądowa elementu w zależności od jego typu:

dla linii elektroenergetycznych – podana dla elementu standardowa obciążalność dopuszczalna długotrwale lub w przypadku jej braku – obliczona obciążalność dopuszczalna długotrwale (patrz parametry zakładki Graniczne),

dla dławików zwarciowych i filtrów – podana w oknie dialogowym elementu wartość prądu znamionowego,

dla łącznika – podana dla elementu standardowa obciążalność dopuszczalna długotrwale (patrz parametry zakładki Graniczne),

dla transformatorów – podany dla elementu maksymalny prąd roboczy danego uzwojenia lub prąd znamionowy danego uzwojenia (patrz parametry zakładek Graniczne),

obliczona obciążalność dopuszczalna długotrwale I_d (%) – względny stopień obciążenia gałęzi,

przekroczenia – sygnalizacja przekroczenia dla obciążalności dopuszczalnej długotrwale,

kąt mocy ϕ (°) – kąt wektora obciążenia gałęzi,

cosϕ – współczynnik mocy obciążenia gałęzi,

charakter obciążenia – rodzaj obciążenia mocy biernej, w zależności od jej znaku: indukcyjny lub pojemnościowy (zgodnie z zasadami przedstawionymi w rozdziale „Zasady oznaczania kierunku przepływu prądu i mocy biernej”),

moc kompensacji (kvar) – wirtualna moc pojemnościowa, jaką należałoby dodać do węzła aby współczynnik mocy obciążenia gałęzi był równy wartości wymaganej, definiowanej w konfiguracji schematu (patrz rozdział „Konfiguracja schematu”, Menu główne > Schemat > Konfiguracja schematu > Ogólne),

spadek napięcia U_dr (kV) – wartość bezwzględna algebraicznej różnicy modułów napięć węzłowych; wielkość wyznaczana tylko dla linii elektroenergetycznych, dławików zwarciowych i filtrów,

procentowy spadek napięcia U_dr (%) – spadek napięcia odniesiony do napięcia gałęziowego,

sumaryczny współczynnik obciążenia k_z – iloczyn współczynników zapotrzebowania wszystkich elementów gałęzi z uwzględnieniem wartości zdefiniowanych globalnie (patrz wstęp do rozdziału „Obliczenia w stanach roboczych” oraz Menu główne > Schemat > Konfiguracja schematu > Obliczenia > Globalny współczynnik zapotrzebowania).

Informacja

Gałęziowe straty mocy wyznaczane są wyłącznie dla elementów zawierających odpowiednie składowe modelu. Dla pozostałych elementów pola strat mocy pozostają puste.

zakładka Zbiorcze straty mocy – sumaryczne straty poszczególnych składowych mocy z podziałem na typy elementów sieciowych,

zakładka Przekroczenia – lista elementów, dla których wykryto przekroczenia, wyniki te można także znaleźć w zakładce Wyniki gałęziowe.

12.3.2. Obliczenia rozruchu silników¶

Obliczenia rozruchowe pozwalają na określenie stanu sieci w momencie załączania maszyn wirujących. Rozruch modelowany jest za pomocą skoku obciążenia, do wartości wynikającej z krotności prądu rozruchowego (parametr techniczny maszyn). Po zakończeniu procesu rozruchu generowane obciążenie wraca do poziomu roboczego, wynikającego z sumarycznego współczynnika obciążenia.

Parametry niezbędne do obliczeń rozruchu maszyn, które należy podać w ich oknach dialogowych to:

rozruchowy współczynnik mocy cosϕ_LR – współczynnik mocy, uwzględniany w trakcie rozruchu, w przypadku braku danych zaleca się przyjęcie wartości cosϕ_LR = 0,3,

chwila załączenia t_start (s) – chwila czasowa, od której będzie symulowany rozruch; zakłada się że w czasie poprzedzającym chwilę załączenia maszyna nie pracuje,

czas rozruchu t_r (s) – czas trwania rozruchu rozpoczynającego się od chwili t_start; po zakończeniu rozruchu obciążenie maszyny wraca do poziomu prądu roboczego,

krotność prądu rozruchowego I_LR /I_r.

Obliczenia rozruchu maszyn uruchamia się poleceniem Obliczenia > Rozruch > Obliczenia rozruchów silników lub skrótem klawiaturowym [F9]. W wywołanym w ten sposób oknie konfiguracyjnym należy wówczas określić czas analizy (Rys. 12.3.2.1). W celu poprawnego wykonania obliczeń ustawiony czas analizy powinien być dłuższy od największej wartości sumy (t_start + t_r) spośród wszystkich analizowanych maszyn.

Rys. 12.3.2.1 Konfiguracja obliczeń rozruchu silników¶

Obliczenia rozruchowe wykonywane są przedziałowo (Rys. 12.3.2.2), a granice przedziałów wyznaczane są automatycznie i wynikają z parametrów charakterystycznych, do których należą:

chwila rozpoczęcia analizy (0 s),

chwila zakończenia analizy (wynikająca z sumarycznego czasu analizy),

chwile załączenia t_start – w kolejności chronologicznej dla wszystkich maszyn na schemacie,

chwile załączenia powiększone o czasy rozruchu (t_start + t_r) – chronologicznie dla wszystkich maszyn na schemacie

Rys. 12.3.2.2 Przebieg czasowy prądu rozruchu silnika¶

Podstawowym wynikiem obliczeń rozruchowych są przebiegi czasowe wartości chwilowych prądów i napięć dla sumarycznego czasu analizy (Rys. 12.3.2.2). Przebiegi te – wyznaczone dla wszystkich gałęzi i węzłów schematu – dostępne są po najechaniu kursorem myszy na dowolną gałąź (przebieg prądu) lub węzeł (przebieg napięcia) schematu. Pełne wyniki obliczeń rozruchowych dostępne są w oknie wynikowym (Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiaturowy [F4]).

Informacja

Liczba kolumn w tabeli okna wyników obliczeń zależy od liczby przedziałów, na które podzielona została analiza rozruchu maszyn. Chwile czasowe (t w sekundach) odpowiadające granicom przedziałów wykorzystywane są w oknie wyników obliczeń do oznaczenia parametrów związanych z danym przedziałem.

Wszystkie obliczane parametry zostały w oknie wynikowym pogrupowane i są widoczne w zakładkach, jak przedstawiono poniżej:

zakładka Wyniki węzłowe:

maksymalne napięcie max{|U|} (kV) – wartość maksymalna modułu napięcia w analizowanym przedziale,

minimalne napięcie min{|U|} (kV) – wartość minimalna modułu napięcia w analizowanym przedziale,

napięcie rzeczywiste U_p (kV) – napięcie węzłowe wynikające z rzeczywistej przekładni transformatorów,

moduł napięcia |U_ts |(kV) – moduł napięcia w węźle dla przedziału obliczeń rozpoczynającego się w chwili t (s),

część rzeczywista napięcia Re{U_ts } (kV),

część urojona napięcia Im{U_ts } (kV),

zakładka Wyniki gałęziowe:

maksymalny prąd max{|I|} (A) – wartość maksymalna modułu prądu w analizowanym przedziale,

minimalny prąd min{|I|} (A) – wartość minimalna modułu prądu w analizowanym przedziale,

moduł prądu |I_ts |(A) – moduł prądu w węźle dla przedziału obliczeń rozpoczynającego się w chwili t (s),

część rzeczywista prądu Re{I_ts } (A),

część urojona prądu Im{I_ts } (A).

W dolnej części okna wyników obliczeń znajduje się przeglądarka przebiegów czasowych prądu lub napięcia (Rys. 12.3.2.3). Odpowiednio dla wybranej zakładki i zaznaczonej pozycji w tabeli wyników pozwala ona wyświetlić wartość rzeczywistą, urojoną oraz moduł analizowanej wielkości.

Rys. 12.3.2.3 Wyniki obliczeń rozruchu silników¶

12.3.3. Obliczenia harmoniczne¶

Obliczenia harmoniczne pozwalają na określenie udziału wyższych harmonicznych w prądach gałęziowych oraz napięciach węzłów sieciowych, jak również na wyznaczenie współczynnika zawartości harmonicznych THD (ang. Total Harmonic Distortion).

Program OeS umożliwia ustalenie względnego obciążenia, pochodzącego od wyższych harmonicznych, dla następujących elementów:

sieć zasilająca,

odbiór statyczny,

maszyna asynchroniczna,

maszyna synchroniczna,

bateria kondensatorów.

Wprowadzane danych odbywa się poprzez odpowiednią zakładkę Harmoniczne, dostępną z okna każdego z powyższych elementów (Rys. 12.3.3.1).

Rys. 12.3.3.1 Zakładka „Harmoniczne” okna odbioru statycznego¶

Program pozwala na wprowadzanie danych do maksymalnie 50-tej harmonicznej. Parametry są definiowane osobno dla obciążenia czynnego i biernego, jako procent składowej podstawowej. W górnej części okna wyświetlany jest współczynnik zawartości wyższych harmonicznych dla aktualnego obciążenia, a po prawej stronie znajduje się analizowane widmo w postaci wykresu słupkowego (tzw. „prążków”).

Po zdefiniowaniu parametrów wyższych harmonicznych w elementach sieciowych można wykonać analizę rozpływu wyższych harmonicznych dla całego modelu. Służy do tego odpowiednia opcja z menu Obliczenia > Analiza udziału wyższych harmonicznych. Po wybraniu powyższej pozycji, w oknie konfiguracji należy określić zakres harmonicznych branych pod uwagę w obliczeniach.

Rys. 12.3.3.2 Okno konfiguracji zakresu analizy wyższych harmonicznych¶

Zgrubne wyniki obliczeń prezentowane są w postaci wykresu w „dymku” po najechaniu na element (Rys. 12.3.3.3).

Rys. 12.3.3.3 „Dymek” wyników analizy wyższych harmonicznych¶

Szczegółowe wyniki analizy zawarte są w odpowiedniej tabeli wyników obliczeń (zakładka Obliczenia > Tabela wyników lub skrót klawiaturowy [F4]). W tabeli wyników dane zgrupowane są w odpowiednich zakładkach: Wyniki węzłowe oraz Wyniki gałęziowe. Dla wszystkich przeanalizowanych harmonicznych, oznaczonych jako „n” (ich liczba jest definiowana w konfiguracji obliczeń) w tabeli wyników przyporządkowany jest następujący zestaw kolumn:

wyniki węzłowe:

U (kV) – napięcie gałęziowe,

THD (%) – współczynnik zawartości wyższych harmonicznych,

|Unh| (kV) – moduł napięcia węzłowego n-tej harmonicznej,

Re{Unh} (kV) – składowa czynna napięcia węzłowego n-tej harmonicznej,

Im{Unh} (kV) – składowa bierna napięcia węzłowego n-tej harmonicznej,

|Unh| (%) – wartość względna modułu napięcia węzłowego n-tej harmonicznej odniesiona do składowej podstawowej,

Re{Unh} (%) – wartość względna składowej czynnej napięcia węzłowego n-tej harmonicznej odniesiona do składowej podstawowej,

Im{Unh} (%) – wartość względna składowej biernej napięcia węzłowego n-tej harmonicznej odniesiona do składowej podstawowej,

wyniki gałęziowe:

U (kV) – napięcie gałęziowe,

THD (%) – współczynnik zawartości wyższych harmonicznych,

|Inh| (kA) – moduł prądu gałęziowego n-tej harmonicznej,

Re{Inh} (kA) – składowa czynna prądu gałęziowego n-tej harmonicznej,

Im{Inh} (kA) – składowa bierna prądu gałęziowego n-tej harmonicznej,

|Inh| (%) – wartość względna modułu prądu gałęziowego n-tej harmonicznej odniesiona do składowej podstawowej,

Re{Inh} (%) – wartość względna składowej czynnej prądu gałęziowego n-tej harmonicznej odniesiona do składowej podstawowej,

Im{Inh} (%) – wartość względna składowej biernej prądu gałęziowego n-tej harmonicznej odniesiona do składowej podstawowej,

12.4. Obliczenia w stanach zakłóceniowych¶

Do obliczeń w stanach zakłóceniowych należą:

obliczenia parametrów prądu zwarciowego symetrycznego (menu Obliczenia > Obliczenia parametrów prądu zwarciowego lub skrót [F7]),

obliczenia parametrów minimalnego prądu zwarciowego symetrycznego (menu Obliczenia > Obliczenia min. parametrów prądu zwarciowego lub skrót [F8]),

obliczenia rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego (menu Obliczenia > Prąd zwarciowy > Obliczenia rozpływowe prądu zwarciowego lub skrót [F6]),

obliczenia parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego (menu Obliczenia > Obliczenia prądu zwarciowego niesymetrycznego lub skrót [F10]),

obliczenia rozpływowe prądu zwarciowego niesymetrycznego (menu Obliczenia > Obliczenia rozpływowe prądu zwarciowego niesymetrycznego lub skrót [F11]).

Metodykę obliczania prądów zwarciowych oparto o normę PN-EN 60909-0 – dla zwarć symetrycznych i PN-EN 60909-3 – dla zwarć niesymetrycznych.

Obliczenia prądów zwarciowych wykonuje się w oparciu o odpowiednio skonstruowany schemat zastępczy sieci. W schemacie tym występuje zastępcze źródło napięciowe w miejscu zwarcia oraz elementy sieci przedstawiane w postaci dwójników impedancyjnych. Zastępcze źródło napięciowe jest jedynym źródłem aktywnym w schemacie i zastępuje wszystkie źródła rzeczywiste. Jako źródła prądu zwarciowego traktuje się: sieć zasilającą, generatory, silniki synchroniczne i asynchroniczne oraz ekwiwalenty sieci zastępczych.

12.4.1. Obliczenia parametrów prądu zwarciowego symetrycznego¶

Zgodnie z normą PN-EN 60909-0 w tego rodzaju obliczeniach zwarciowych impedancja generatorów synchronicznych i transformatorów jest mnożona przez odpowiedni współczynnik korekcyjny, wyznaczany na podstawie parametrów znamionowych danego elementu. Wartość wyznaczonego w programie OeS 6 współczynnika korekcyjnego można odczytać w zakładce Model okien edycyjnych wymienionych wyżej elementów. Te same zasady i zależności stosuje się również do obliczeń rozpływu prądu zwarciowego (patrz rozdział „Obliczenia rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego”).

W obliczeniach parametrów prądu zwarciowego symetrycznego rezystancja linii elektroenergetycznych wyznaczana jest dla temperatury równej 20°C.

W obliczeniach parametrów prądu zwarciowego symetrycznego zakłada się zwarcie kolejno w każdym analizowanym węźle i wyznacza się charakterystyczne parametry płynącego do tego węzła prądu zwarciowego.

Obliczenia parametrów prądu zwarciowego symetrycznego uruchamia się poleceniem Obliczenia > Obliczenia parametrów prądu zwarciowego lub korzystając ze skrótu klawiaturowego [F7]. Następnie, w oknie konfiguracji obliczeń (Rys. 12.4.1.1) należy wybrać węzły podlegające analizie. Opcjami do wyboru są:

Wszystkie węzły – domyślnie zaznaczona,

Szyny zbiorcze – pozwala wybrać wyłącznie węzły należące do szyn zbiorczych,

Ręcznie – aktywuje grupę Węzły i pozwala dodać do obliczeń węzły poprzez:

przeniesienie ich z listy wszystkich węzłów do listy węzłów przeznaczonych do obliczeń (wiele węzłów można zaznaczać trzymając wciśnięty klawisz [Shift] lub [Ctrl]),

skorzystanie z przycisku Umieść zaznaczone węzły, w sytuacji gdy wcześniej na schemacie zaznaczono elementy, których węzły mają być analizowane (elementy na schemacie można zaznaczać trzymając wciśnięty klawisz [Ctrl] lub zaznaczając obszar przy użyciu myszy)

Informacja

Dla rozbudowanych sieci wybór wszystkich węzłów do obliczeń może znacznie wydłużyć czas oczekiwania na wyniki.

U dołu okna konfiguracji obliczeń należy wprowadzić czas trwania zwarcia (domyślnie 0,1 s) oraz wybrać, czy wykonana ma zostać analiza przekroczeń granicznych parametrów zwarciowych dla elementów przeznaczonych do analizy (opcja domyślnie zaznaczona).

Rys. 12.4.1.1 Konfiguracja obliczeń parametrów prądu zwarciowego¶

Pełne wyniki obliczeń dostępne są w oknie wynikowym (Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiszowy [F4]).

Ponieważ parametry prądu zwarciowego dotyczą węzła, dla którego założone zostało zwarcie – funkcja przeglądania wyników w dymkach informacyjnych na schemacie zwraca wyniki wyłącznie po najechaniu kursorem na węzły i szyny zbiorcze (Rys. 12.4.1.2). Z tego też względu możliwość ustawienia etykiety dynamicznej zwracającej wyniki tego typu obliczeń dostępna jest wyłącznie dla szyny zbiorczej.

Rys. 12.4.1.2 „Dymek” wyników obliczeń parametrów prądu zwarciowego¶

Analiza przekroczeń polega na sprawdzeniu elementów ze względu na zadaną wytrzymałość:

udarową – dotyczy szyn zbiorczych i łączników, sprawdzane jest przekroczenie parametrów granicznych tj.: prądu szczytowego i_p lub prądu udarowego i_p (patrz zakładka Graniczne)

łączeniową – dotyczy łączników, sprawdzane jest przekroczenie maksymalnego prądu wyłączalnego I_cu (patrz zakładka Graniczne) przez obliczony dla danego elementu prąd zwarciowy wyłączeniowy symetryczny 20 ms,

cieplną – dotyczy linii elektroenergetycznych, szyn zbiorczych i łączników, sprawdzane jest przekroczenie prądu zwarciowego cieplnego I_thr.

Dodatkowo, podczas analizy przekroczeń dla linii elektroenergetycznych, wyznaczany jest również przyrost temperatury toru prądowego przy zwarciu.

Wyniki analizy przekroczeń zostały w oknie wynikowym umieszczone w zakładkach: Potencjalne przekroczenia oraz Przekroczenia (patrz opis poniżej). W prezentowanych tam tabelach każdemu łącznikowi i linii elektroenergetycznej przyporządkowane są dwa wiersze ze względu na fakt, że są to elementy dwuwęzłowe.

Wszystkie obliczane parametry zostały w oknie wynikowym pogrupowane i są widoczne w zakładkach, jak przedstawiono poniżej:

zakładka Parametry prądu zwarciowego:

napięcie nominalne U_n (kV) – napięcie nominalne (poziom napięciowy) sieci, w której znajduje się dany węzeł,

prąd zwarciowy początkowy I_k” (kA) – moduł wypadkowej wartości zespolonej prądu zwarciowego, obliczonego dla wszystkich źródeł, I_k” = | ΣI_k”_i |

sumaryczny prąd zwarciowy początkowy według udziału źródeł ΣI_k” (kA) – suma modułów wartości zespolonych poszczególnych prądów zwarciowych, dopływających do miejsca zwarcia od każdego ze źródeł, ΣI_k” = Σ|I_k”_i|,

moc zwarciowa S_k” (MVA),

prąd zwarciowy udarowy i_pA (kA) – przyjmuje się współczynnik κ wyznaczony dla stosunku R/X wypadkowej impedancji sieci objętej zwarciem, metoda zgodna z normą,

prąd zwarciowy udarowy i_pB (kA) – przyjmuje się wartość współczynnika κ zwiększoną o 15% względem wyliczonej w metodzie A, metoda zalecana wg norm dla sieci zamkniętych; w których duża niejednorodność powoduje, że relacje R/X w poszczególnych gałęziach schematu zastępczego są zróżnicowane,

prąd zwarciowy udarowy i_pC (kA) – jest sumą składowych, wyliczonych dla każdego źródła prądu zwarciowego osobno, na podstawie innego współczynnika κ – zależnego od stosunku R/X poszczególnej gałęzi schematu zastępczego; metoda najdokładniejsza, jednak nienormatywna,

prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 20 ms I_b20 (kA) – symetryczny,

prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 50 ms I_b50 (kA) – symetryczny,

prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 100 ms I_b100 (kA) – symetryczny,

prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 250 ms I_b250 (kA) – symetryczny,

składowa aperiodyczna prądu zwarciowego dla czasu 20 ms i_DC20 (kA) – prąd składowy nieokresowy,

składowa aperiodyczna prądu zwarciowego dla czasu 50 ms i_DC50 (kA) ) – prąd składowy nieokresowy,

składowa aperiodyczna prądu zwarciowego dla czasu 100 ms i_DC100 (kA) ) – prąd składowy nieokresowy,

składowa aperiodyczna prądu zwarciowego dla czasu 250 ms i_DC250 (kA) ) – prąd składowy nieokresowy,

niesymetryczny prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 20 ms I_basym20 (kA) – I_b uzupełniony o i_DC,

niesymetryczny prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 50 ms I_basym50 (kA) – I_b uzupełniony o i_DC,

niesymetryczny prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 100 ms I_basym100 (kA) – I_b uzupełniony o i_DC,

niesymetryczny prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu 250 ms I_basym250 (kA) – I_b uzupełniony o i_DC,

prąd zwarciowy ustalony I_k (kA),

prąd zastępczy cieplny dla zadanego czasu zwarcia - wartość wyznaczona na podstawie współczynników m i n I_{th (t s)} (kA),

prąd zastępczy cieplny dla zadanego czasu zwarcia przeliczony na czas 1 s I_thr(1s) (kA),

prąd zastępczy cieplny dla zadanego czasu zwarcia przeliczony na czas 3 s I_thr(3s) (kA),

zakładka Potencjalne przekroczenia (dostępne tylko przy wybraniu opcji sprawdzania przekroczeń w konfiguracji obliczeń – Rys. 12.3.3.1):

prąd udarowy szyny zbiorczej lub prąd szczytowy łącznika i_pr (kA) – podstawa do określenia przekroczenia wytrzymałości udarowej,

stopień obciążenia udarowego i_p/i _pr (%),

przekroczenie (wytrzymałości udarowej) – sygnalizuje przekroczenie w przypadku gdy (i_p/i_pr)> > 100%,

maksymalny prąd wyłączalny łącznika I_cu (kA) – podstawa do określenia wytrzymałości łączeniowej,

stopień obciążenia łącznika I_b/I_cu (%),

przekroczenie (wytrzymałości łączeniowej) – sygnalizuje przekroczenie w przypadku gdy (I_b/I_cu)> > 100%,

prąd zwarciowy cieplny 1 s I_thr (kA) dla łącznika i szyny zbiorczej oraz dla linii elektroenergetycznej, dla której parametr ten wyznaczany jest na podstawie dopuszczalnej gęstości prądu zwarciowego jednosekundowego I_thr (kA),

stopień obciążenia cieplnego I_thr(t)/I_thr (%),

przekroczenie (wytrzymałości cieplnej) – sygnalizuje przekroczenie w przypadku gdy (I_thr(t)/I_thr)> > 100%,

przyrost temperatury podczas zwarcia ΔT (K) – tylko dla linii elektroenergetycznych.

zakładka Przekroczenia | (dostępne tylko przy wybraniu opcji sprawdzania przekroczeń w konfiguracji obliczeń – Rys. 12.3.3.1):

Do uzupełnienia…

12.4.2. Obliczenia minimalnych parametrów prądu zwarciowego symetrycznego¶

Wyznaczanie minimalnych parametrów prądu zwarciowego symetrycznego wykonywane jest analogicznie jak obliczenia przedstawione w poprzednim rozdziale „Obliczenia parametrów prądu zwarciowego symetrycznego”. Istotne różnice polegają na:

przyjęciu minimalnych wartości współczynnika napięciowego „c” – odpowiednio dla napięcia nominalnego sieci,

pominięciu wpływu współczynników korekcyjnych impedancji transformatorów i generatorów synchronicznych

pominięciu wpływu źródeł prosumenckich (farm wiatrowych, fotowoltaiki i in.), silników synchronicznych i asynchronicznych na wartość prądu zwarciowego,

uwzględnieniu wzrostu rezystancji torów prądowych, wynikającego z nagrzewania przewodów.

Informacja

Do obliczeń minimalnych parametrów prądu zwarciowego w sieci zasilającej wykorzystywana jest jej moc zwarciowa/prąd zwarciowy minimalny, które podano w zakładce Techniczne okna dialogowego elementu Sieć zasilająca (patrz rozdział „Sieć zasilająca”).

Wywołanie obliczeń parametrów prądu zwarciowego symetrycznego odbywa się za pomocą polecenia Menu główne > Obliczenia > Obliczenia min. parametrów prądu zwarciowego lub poprzez skrót klawiaturowy [F8]. Obsługa okna konfiguracji (Rys. 12.3.3.3) oraz prezentacji wyników obliczeń (dymki informacyjne na schemacie – Rys. 12.4.1.1 lub okno wynikowe – Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiszowy F4) jest identyczna do przedstawionej w poprzednim podrozdziale, dotyczącym obliczeń parametrów prądu zwarciowego. Jedyną różnicą w oknie wyników obliczeń jest brak zakładek dotyczących przekroczeń.

Rys. 12.4.2.1 Konfiguracja obliczeń min. parametrów prądu zwarciowego¶

Rys. 12.4.2.2 „Dymek” wyników obliczeń minimalnych parametrów prądu zwarciowego¶

Wszystkie obliczane parametry, prezentowane w oknie wynikowym przedstawiono poniżej (zakładka Min. parametry prądu zwarciowego):

napięcie nominalne U_n (kV) – napięcie nominalne (poziom napięciowy) sieci, w której znajduje się dany węzeł,

minimalny prąd zwarciowy początkowy I_k”_3fmin (kA) – moduł wypadkowej wartości zespolonej prądu zwarciowego, obliczonego dla wszystkich źródeł, I_k” = |ΣI_k” _i|,

sumaryczny min. prąd zwarciowy początkowy wg udziałów źródeł ΣI_k” _min (kA) – suma modułów wartości zespolonych poszczególnych prądów zwarciowych, dopływających do miejsca zwarcia od każdego ze źródeł, ΣI_k” = Σ|I_k”_i|,

minimalny dwufazowy prąd zwarciowy początkowy I_k”_2fmin (kA),

minimalna moc zwarciowa S_k”_min (MVA),

minimalny prąd zwarciowy ustalony I_kmin (kA),

minimalny dwufazowy prąd zwarciowy początkowy I_k”_{2f min G} (kA) – obliczany wg normy górniczej PN-G-42042 I_k”_{2f min G} (kA).

12.4.3. Obliczenia rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego¶

Obliczenia rozpływu prąd zwarciowego symetrycznego pozwalają na analizę składowych gałęziowych prądu zwarciowego oraz napięć węzłowych przy założeniu zwarcia w wybranym węźle sieci.

Wywołanie obliczeń rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego odbywa się za pomocą polecenia Menu główne > Obliczenia > Prąd zwarciowy > Obliczenia rozpływowe prądu zwarciowego lub korzystając ze skrótu klawiaturowego [F6]. Następnie w oknie konfiguracji obliczeń (Rys. 12.4.1.2) należy:

wskazać jeden węzeł, w którym zasymulowane zostanie zwarcie – służy do tego grupa Węzły zawierająca listę wyboru węzłów oraz przyciski: Wszystkie węzły oraz Umieść zaznaczone węzły. Węzeł przeznaczony do obliczeń należy wybrać z listy, wskazując go myszą. Jeżeli na schemacie nie zaznaczono żadnych węzłów, wówczas na liście wyboru pojawiają się wszystkie węzły schematu (przycisk Umieść zaznaczone węzły jest nieaktywny). Jeżeli na schemacie znajdują się zaznaczone węzły, to zostają one domyślnie wyświetlone na liście wyboru. W tej sytuacji aktywne stają się oba przyciski, można wówczas bez wychodzenia z okna umieszczać na liście zamiennie - wszystkie węzły schematu lub tylko zaznaczone węzły na schemacie. Bez względu na sposób umieszczenia węzłów na liście – do obliczeń należy zawsze wskazać wyłącznie jeden węzeł.

zdecydować o uwzględnieniu w obliczeniach współczynnika korekcyjnego transformatorów i generatorów synchronicznych – domyślnie współczynnik zostanie uwzględniony,

zdecydować o uwzględnieniu w obliczeniach współczynnika napięciowego „c” – domyślnie współczynnik zostanie uwzględniony

Rys. 12.4.3.1 Konfiguracji obliczeń rozpływu prądu zwarciowego¶

Informacja

Po wykonaniu obliczeń węzeł, w którym zasymulowano zwarcie (miejsce zwarcia), można odnaleźć na schemacie za pomocą polecenia Menu główne > Obliczenia > Lokalizacja miejsca zwarcia. Schemat zostanie wówczas przesunięty tak, aby miejsce zwarcia znalazło się na środku obszaru roboczego, dodatkowo węzeł zwarcia zostanie na pewien czas oznaczony symbolem pioruna (Rys. 12.4.3.2).

Rys. 12.4.3.2 Lokalizacja miejsca zwarcia¶

Pełne wyniki obliczeń dostępne są w oknie wynikowym (Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiaturowy F4). Wszystkie obliczane parametry zostały w oknie wynikowym pogrupowane i są widoczne w zakładkach, jak przedstawiono poniżej:

zakładka Wyniki węzłowe:

napięcie nominalne sieci U_n (kV),

część rzeczywista napięcia w danym węźle sieci w czasie trwania zwarcia Re{U} (kV),

część urojona napięcia w danym węźle sieci w czasie trwania zwarcia Im{U} (kV),

moduł napięcia w danym węźle sieci w czasie trwania zwarcia U (kV),

zakładka Wyniki gałęziowe:

napięcie nominalne gałęzi U_n (kV),

część rzeczywista prądu zwarciowego, płynącego w danej gałęzi sieci w czasie trwania zwarcia Re{I_k”} (kA),

część urojona prądu zwarciowego, płynącego w danej gałęzi sieci w czasie trwania zwarcia Im{I_k”} (kA),

moduł prądu zwarciowego, płynącego w danej gałęzi w czasie trwania zwarcia I_k” (kA).

12.4.4. Obliczenia parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego¶

W obliczeniach prądu zwarciowego niesymetrycznego modeluje się transformator zależnie od układu połączeń jego uzwojeń. Do modelowanych układów połączeń zalicza się:

dla transformatorów dwuuzwojeniowych:

gwiazda uziemiona – trójkąt, YnD,

gwiazda uziemiona – gwiazda, YnY,

gwiazda uziemiona – gwiazda uziemiona, YnYn,

gwiazda – gwiazda, YY,

gwiazda – trójkąt, YD,

zygzak uziemiony – gwiazda uziemiona, ZnYn,

autotransformator: gwiazda uziemiona – trójkąt, YnD.

dla transformatorów trójuzwojeniowych:

gwiazda uziemiona – gwiazda uziemiona – trójkąt, YnYnD,

gwiazda uziemiona – gwiazda – trójkąt, YnYD,

gwiazda uziemiona – trójkąt – trójkąt, YnDD.

Nieopisane powyżej układy połączeń, stanowią w obliczeniach niesymetrycznych przerwę dla składowej zerowej.

W obliczeniach prądu zwarciowego niesymetrycznego silniki synchroniczne i asynchroniczne nie są traktowane jako źródła prądu zwarciowego.

Obliczenia parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego obejmują wiele wariantów analizowanego zakłócenia, należą do nich:

zwarcie jednofazowe,

zwarcie jednofazowe z przewodem neutralnym (tylko dla sieci niskiego napięcia),

zwarcie dwufazowe,

zwarcie dwufazowe z ziemią,

zwarcie trójfazowe

Wywołanie obliczeń parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego odbywa się za pomocą polecenia Menu główne > Obliczenia > Obliczenia prądu zwarciowego niesymetrycznego lub poprzez skrót klawiaturowy [F10]. Obsługa okna konfiguracji (Rys. 12.4.4.1) oraz prezentacji wyników obliczeń (dymki informacyjne na schemacie – Rys. 12.4.4.2 lub okno wynikowe – Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiszowy F4) jest analogiczna do przedstawionej w podrozdziale, dotyczącym obliczeń parametrów prądu zwarciowego.

W oknie konfiguracji obliczeń (Rys. 12.4.4.1), poza wskazaniem węzłów do analizy, należy dodatkowo podać (grupa Parametry obliczeń):

impedancję w miejscu zwarcia (możliwość symulacji zwarć niemetalicznych, przez zadaną impedancję) – w postaci odpowiedniej wartości rezystancji i reaktancji,

współczynnik napięciowy – domyślnie c = 1.

Rys. 12.4.4.1 Konfiguracja obliczeń parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego¶

Rys. 12.4.4.2 „Dymek” wyników obliczeń parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego¶

Wszystkie obliczane parametry zostały w oknie wynikowym pogrupowane i są widoczne w zakładkach – odpowiednio dla rodzaju analizowanego zakłócenia. Do parametrów tych należą:

napięcie nominalne U_n (kV) – napięcie nominalne sieci, w której znajduje się dany węzeł,

prąd zwarciowy składowej zerowej I₀ (kA),

prąd zwarciowy składowej zgodnej I₁ (kA),

prąd zwarciowy składowej przeciwnej I₂ (kA),

prąd zwarciowy fazy L1 I_L1 (kA),

prąd zwarciowy fazy L2 I_L2 (kA),

prąd zwarciowy fazy L3 I_L3 (kA),

część rzeczywista impedancji pętli zwarcia Re{Z} (Ω),

część urojona impedancji pętli zwarcia Im{Z} (Ω),

moduł impedancji pętli zwarcia Z (Ω).

Parametry dla zwarcia jednofazowego z przewodem neutralnym są wyznaczane tylko dla sieci niskiego napięcia. Dla zwarcia dwufazowego z ziemią nie jest natomiast wyznaczana impedancja pętli zwarcia.

12.4.5. Obliczenia rozpływu prądu zwarciowego niesymetrycznego¶

Obliczenia rozpływu prądu zwarciowego niesymetrycznego wykonywane są analogicznie jak obliczenia rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego, przedstawione w podrozdziale „Obliczenia rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego”

Wywołanie obliczeń parametrów prądu zwarciowego symetrycznego odbywa się za pomocą polecenia Menu główne > Obliczenia > Obliczenia rozpływowe prądu zwarciowego niesymetrycznego lub poprzez skrót klawiaturowy [F11]. Następnie, w oknie konfiguracji obliczeń (Rys. 12.4.5.1) należy:

wskazać węzeł, w którym zasymulowane zostanie – patrz opis w podrozdziale „Obliczenia rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego”

wprowadzić wartość dodatkowej impedancji w miejscu zwarcia – patrz opis w podrozdziale „Obliczenia parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego”

wprowadzić współczynnik napięciowy „c” – patrz opis w podrozdziale „Obliczenia parametrów prądu zwarciowego niesymetrycznego”

wybrać rodzaj zwarcia, dla którego wyniki obliczeń prezentowane będą w dymkach informacyjnych na schemacie.

Rys. 12.4.5.1 Konfiguracja obliczeń rozpływu prądu zwarciowego niesymetrycznego¶

Tak jak w obliczeniach rozpływu prądu zwarciowego symetrycznego, po wykonaniu obliczeń można skorzystać z polecenia Menu główne > Obliczenia > Lokalizacja miejsca zwarcia w celu znalezienia na schemacie węzła, w którym zasymulowano zwarcie.

Pełne wyniki obliczeń dostępne są w oknie wynikowym (Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub za pomocą skrótu klawiaturowego [F4]). Wszystkie obliczane parametry zostały w nim pogrupowane (ze względu na rodzaj wyniku i analizowanego zwarcia) i są widoczne w zakładkach, jak przedstawiono poniżej:

wyniki węzłowe:

napięcie nominalne sieci U_n (kV),

napięcie składowej zerowej U₀ (kV),

napięcie składowej zgodnej U₁ (kV),

napięcie składowej przeciwnej U₂ (kV),

napięcie fazy L1 U_L1 (kV),

napięcie fazy L2 U_L2 (kV),

napięcie fazy L3 U_L3 (kV),

wyniki gałęziowe:

napięcie nominalne gałęzi U_n (kV),

prąd zwarciowy składowej zerowej I₀ (kA),

prąd zwarciowy składowej zgodnej I₁ (kA),

prąd zwarciowy składowej przeciwnej I₂ (kA),

prąd zwarciowy fazy L1 I_L1 (kA),

prąd zwarciowy fazy L2 I_L2 (kA),

prąd zwarciowy fazy L3 I_L3 (kA),

12.5. Analiza przekroczeń¶

Program OeS 6 umożliwia wariantową analizę pracy modelowanej sieci pod kątem wystąpienia przekroczeń wartości parametrów granicznych oraz określenia minimalnych i maksymalnych wartości parametrów charakteryzujących sieć. W tym celu, w oknie konfiguracji stanów łączników ( Menu główne > Schemat > Łączniki > Warianty konfiguracji sieci oraz ) powinny uprzednio zostać zdefiniowane warianty pracy sieci, przewidziane do takiej analizy.

Funkcjonalność analizy przekroczeń uruchamia się poleceniem Menu główne > Obliczenia > Analiza przekroczeń. W wywołanym w ten sposób oknie (Rys. 12.5.1) należy wówczas wybrać rodzaj obliczeń, dla których będą wyszukiwane przekroczenia. Dostępne możliwości to:

obliczenia rozpływowe – opcja domyślnie zaznaczona,

obliczenia parametrów prądu zwarciowego – opcja domyślnie zaznaczona; przy wybraniu tej opcji należy dodatkowo wprowadzić zakładany czas trwania zwarcia.

Rys. 12.5.1 Konfiguracja analizy przekroczeń¶

Pełne wyniki analizy dostępne są w oknie wynikowym (Menu główne > Obliczenia > Wyniki obliczeń lub skrót klawiaturowy [F4]). Prezentuje ono minimalne i maksymalne wartości parametrów charakterystycznych oraz przekroczenia wartości parametrów granicznych wraz z wariantem konfiguracyjnym, dla którego wystąpiły. Wszystkie obliczane parametry zostały w oknie wynikowym pogrupowane (w zależności od rodzaju wyniku i wybranego typu obliczeń) i są widoczne w zakładkach, jak przedstawiono poniżej:

zakładka Obliczenia rozpływowe:

zakładka Wyniki węzłowe:

minimalne napięcie |U|_min (kV),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalne napięcie w węźle,

maksymalne napięcie |U|_max (kV),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalne napięcie w węźle,

zakładka Wyniki gałęziowe:

minimalny prąd |I|_min (A),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalny prąd w gałęzi,

maksymalny prąd |I|_max (A),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalny prąd w gałęzi,

minimalny obliczony stopień obciążenia I_d%min (%) – tylko dla transformatorów i linii elektroenergetycznych, którym zdefiniowano prąd dopuszczalny długotrwale,

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalny obliczony stopień obciążenia,

przekroczenie – sygnalizuje przekroczenie gdy I_d%min > 100%,

maksymalny obliczony stopień obciążenia I_d%max (%) – tylko dla transformatorów i linii elektroenergetycznych, którym zdefiniowano prąd dopuszczalny długotrwale,

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalny obliczony stopień obciążenia,

przekroczenie – sygnalizuje przekroczenie gdy I_d%max > 100%,

zakładka Parametry prądu zwarciowego:

zakładka Prąd zwarciowy początkowy:

napięcie nominalne U_n (kV),

minimalny prąd zwarciowy początkowy |I _k”|_min (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono którego uzyskano minimalną wartość prądu zwarciowego początkowego,

maksymalny prąd zwarciowy początkowy |I _k”|_max (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którymego uzyskano znaleziono maksymalną wartość prądu zwarciowego początkowego,

zakładka Moc zwarciowa:

napięcie nominalne U_n (kV),

minimalna moc zwarciowa |S_k”|_min (MVA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalną wartość prądu lub mocy zwarciowej,

maksymalna moc zwarciowa |S_k”|_max (MVA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalną wartość prądu lub mocy zwarciowej,

zakładka Prąd udarowy:

napięcie nominalne U_n (kV),

minimalny prąd udarowy |i_pC|_min (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalną wartość prądu udarowego,

maksymalny prąd udarowy |i_pC|_max (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalną wartość prądu udarowego,

zakładka Prąd zwarciowy cieplny dla czasu trwania zwarcia równego 0,1 s:

napięcie nominalne U_n (kV),

minimalny prąd zwarciowy cieplny dla czasu zwarcia 0,1 s I_th(t)min (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalną wartość prądu zwarciowego cieplnego dla czasu trwania zwarcia 0,1 s ,

maksymalny prąd zwarciowy cieplny dla czasu zwarcia 0,1 s I_th(t)max (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalną wartość prądu zwarciowego cieplnego dla czasu zwarcia 0,1 s ,

zakładka Prąd zwarciowy wyłączeniowy dla czasu trwania zwarcia równego 250 ms:

napięcie nominalne U_n (kV),

minimalny prąd wyłączeniowy symetryczny dla czasu zwarcia 250 ms I_b250min (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono minimalną wartość prądu wyłączeniowego symetrycznego dla czasu zwarcia 250 ms,

maksymalny prąd wyłączeniowy symetryczny dla czasu zwarcia 250 ms I_b250max (kA),

wariant – nazwa wariantu, w którym znaleziono maksymalną wartość prądu wyłączeniowego symetrycznego dla czasu zwarcia 250 ms.

12.6. Analiza zabezpieczeń¶

Moduł doboru zabezpieczeń w programie OeS 6 wspiera Użytkownika w zakresie:

doboru nastaw,

określania współczynników czułości członów zabezpieczeniowych,

sprawdzenia selektywności ciągów zabezpieczeń,

sprawdzenia czasu reakcji zabezpieczeń.

12.6.1. Modelowanie zabezpieczeń¶

Zabezpieczenie jest bezpośrednio przyporządkowane do łącznika, będącego obiektem wykonawczym. Modelowanie parametrów zabezpieczenia odbywa się za pomocą dodatkowego okna, otwieranego z poziomu zakładki Zabezpieczenie w oknie edycyjnym łącznika (Rys. 12.6.1.1).

Rys. 12.6.1.1 Zakładka „Zabezpieczenie” w oknie łącznika¶

Zaznaczenie opcji Moduł zabezpieczeń systemu elektroenergetycznego pozwala na uwzględnienie danego łącznika w analizach zabezpieczeń. Tak oznaczony łącznik jest oznaczony dodatkowym symbolem [P] (Rys. 12.6.1.2).

Rys. 12.6.1.2 Symbol łącznika pracującego w trybie zabezpieczenia¶

Kliknięcie przycisku „Otwórz” wywołuje nowe okno, podzielone na 4 segmenty (Rys. 12.6.1.3):

Panel wyboru rodzaju zabezpieczenia oraz zabezpieczanego elementu (wpływa na metodykę wspomagania doboru nastaw).

Szczegółowe parametry i nastawy zabezpieczenia.

Panel doboru przekładników (dostępny tylko dla zabezpieczenia cyfrowego, pozwala na wyświetlanie nastawy po stronie wtórnej zastosowanego przekładnika).

Charakterystyka zabezpieczenia (w zależności od wybranego rodzaju zabezpieczenia istnieje możliwość wyświetlania osobno charakterystyk stopni zabezpieczeniowych, wypadkowej, względnej i przy uwzględnieniu czasów własnych).

Rys. 12.6.1.3 Okno modelowania zabezpieczenia¶

Parametryzacja zabezpieczenia rozpoczyna się od wyboru jego rodzaju, przy czym w programie OeS zabezpieczenia są podzielone na 3 główne grupy:

bezpieczniki i rozłączniki bezpiecznikowe o charakterystykach bezpiecznikowych pasmowych,

wyłączniki instalacyjne o charakterystykach czasowo zależnych pasmowych z członem zwarciowym niezależnym,

zabezpieczenia cyfrowe określone dowolną zależnością (funkcją).

Dla każdego rodzaju zabezpieczenia oraz stopnia zabezpieczenia cyfrowego należy określić strefę zabezpieczenia oraz oczekiwany współczynnik czułości. Służą do tego odpowiednie zakładki w panelu parametrów zabezpieczenia.

W zakładce „Strefa zabezpieczenia” należy wybrać węzeł wskazujący koniec strefy działania danego zabezpieczenia (dla zabezpieczenia bezkierunkowego strefa jest definiowana w obu kierunkach). Określenie węzła końca strefy polega na wybraniu odpowiedniego elementu z listy węzłów i kliknięciu przycisku „Wybierz”. Po kliknięciu przycisku „Pokaż” program wyśrodkowuje schemat na wybranym węźle, a „Wykryj” automatycznie wykrywa koniec strefy zabezpieczanej (jest to pierwsza napotkana przez algorytm szyna zbiorcza, należąca do danego ciągu).

Informacja

Program umożliwia zaznaczenie wszystkich elementów w obrębie strefy zadziałania danego zabezpieczenia. W celu zaznaczenia strefy danego zabezpieczenia należy kliknąć prawym przyciskiem myszy na dany łącznik a następnie z menu kontekstowego wybrać Pokaż strefę zabezpieczenia > (Wybór typu zabezpieczenia) > (Wybór stopnia zabezpieczenia) > (Wybór kierunku zabezpieczenia).

Ostrzeżenie

Modyfikacja węzła (przesunięcie lub usunięcie elementu) będącego końcem strefy zabezpieczanej spowoduje utracenie informacji o strefie zabezpieczenia i konieczność ponownego zdefiniowania zabezpieczanej strefy.

W zakładce „Czułość zabezpieczenia” należy wprowadzić oczekiwany współczynnik czułości do określenia wymaganej czułości zabezpieczenia. Jako wartość domyślną przyjęto współczynnik 1,2.

Rys. 12.6.1.4 Zakładka wyboru strefy zabezpieczenia¶

12.6.2. Parametryzacja zabezpieczenia bezpiecznikowego¶

Parametryzacja bezpiecznika polega na uzupełnieniu tabel określających krawędzie obszaru reakcji zabezpieczenia (Rys. 12.6.2.1). Tabele danych można wypełnić na jeden z następujących sposobów:

pobierając dane z bazy zabezpieczeń, widocznej po wciśnięciu przycisku „Pobierz z bazy danych”, dodając samodzielnie punkty i ich współrzędne za pomocą przycisku „Dodaj”,

pobierając punkty z zewnętrznego pliku CSV w oknie widocznym po wciśnięciu przycisku „Importuj”,

klikając przycisk „Wklej” po wcześniejszym skopiowaniu współrzędnych punktów z arkusza kalkulacyjnego do schowka systemowego.

Rys. 12.6.2.1 Tabela parametryzowania bezpiecznika¶

12.6.3. Parametryzacja wyłącznika instalacyjnego¶

Pierwszym etapem parametryzacji jest wprowadzenie czasu własnego wyłącznika oraz prądu znamionowego. Pierwszy zakres charakterystyki wyłącznika instalacyjnego wprowadza się tak samo, jak charakterystykę bezpiecznika. Składa ona się z pasma, definiowanego za pomocą punktów. Druga nastawa jest granicą pobudzenia członu zwarciowego bezzwłocznym, reagującego pasmowo w zależności od zdefiniowanych krotności prądu wyzwalania (Rys. 12.6.3.1). Można również pobrać parametry zabezpieczeń zapisanych w bazie danych zabezpieczeń.

Rys. 12.6.3.1 Tabela parametryzowania wyłącznika instalacyjnego¶

12.6.4. Parametryzacja zabezpieczenia cyfrowego¶

Za pomocą klasy zabezpieczenia cyfrowego można zamodelować dowolną charakterystykę zabezpieczenia nadprądowego. Parametryzację należy rozpocząć od wyboru kryterium zabezpieczeniowego. Dostępne kryteria to: nadprądowe oraz ziemnozwarciowe, o takim samym sposobie parametryzacji. Następnie należy wprowadzić szczegółowe parametry zastosowanego wyłącznika oraz zabezpieczenia, takie jak:

czas własny łącznika – czas wspólny dla wszystkich funkcji zabezpieczeniowych,

czas własny zabezpieczenia – podawany oddzielnie dla członu nadprądowego i ziemnozwarciowego,

prąd odniesienia – najczęściej prąd znamionowy łącznika lub całego zespołu zabezpieczeniowego,

opcjonalnie dane identyfikacyjne zabezpieczenia i parametry zastosowanych przekładników (Rys. 12.6.3.1), takie jak:

nazwa,

producent,

typ,

prądy znamionowe po obu stronach przekładników prądowych,

napięcia znamionowe po obu stronach przekładników napięciowych.

Rys. 12.6.4.1 Okno wprowadzania parametrów przekładników¶

Informacja

Parametry zastosowanych przekładników nie wpływają bezpośrednio na żadne funkcje obliczeniowe. Umożliwiają one jedynie parametryzację zabezpieczenia z punktu widzenia strony pierwotnej i wtórnej przekładników.

Całkowity czas reakcji zespołu zabezpieczeniowego jest sumą następujących czasów:

czasu własnego łącznika,

czasu własnego zabezpieczenia,

nastawy zwłoki pobudzanego członu.

W panelu stopni zabezpieczenia (Rys. 12.6.4.1) za pomocą przycisków „Dodaj” i „Usuń” należy zdefiniować odpowiednią liczbę stopni zabezpieczeniowych oraz dla każdego z nich:

aktywność – nieaktywne stopnie nie będą uwzględniane w późniejszych analizach, nie wpływają one również na charakterystykę wypadkową zabezpieczenia,

nazwę – nazwa stopnia zabezpieczenia (pole opcjonalne),

typ – odpowiedzialny za rodzaj modelowania, wspomagania doboru oraz obliczania czułości stopnia zabezpieczeniowego, może przyjmować następujące :

zabezpieczenie zwarciowe,

zabezpieczenie zwłoczne,

zabezpieczenie przeciążeniowe niezależne,

zabezpieczenie przeciążeniowe zależne,

zabezpieczenie nadprądowe zwarciowe,

inne zabezpieczenie niezależne,

inne zabezpieczenie zależne,

kierunek – określa stronę zabezpieczenia, z której zakłócenia w zabezpieczanej strefie pobudzają dany stopień zabezpieczeniowy:

bezkierunkowe,

w przód,

w tył.

Rys. 12.6.4.2 Okno wprowadzania stopnia zabezpieczenia cyfrowego¶

Parametry zabezpieczenia dla członu niezależnego wprowadza się za pomocą następujących danych (Rys. 12.6.4.2):

zakres nastawy prądowej: nastawa minimalna I_sp _min (A) i maksymalna I_sp _max (A),

nastawa prądowa I_sp (A),

nastawa prądowa po stronie wtórnej I_ss (A) – wyznaczana automatycznie po wprowadzeniu parametrów przekładników prądowych,

względna nastawa prądowa I_sp /I_rP – nastawa odniesiona do prądu odniesienia zabezpieczenia,

zakres nastawy czasowej: nastawa minimalna t_min (s) i maksymalna t_max (s),

zwłoka zadziałania stopnia zabezpieczeniowego t (s).

Rys. 12.6.4.3 Okno wprowadzania nastaw zabezpieczenia cyfrowego niezależnego¶

Parametry zabezpieczenia dla członu zależnego definiuje się za pomocą następujących danych (Rys. 12.6.4.4):

zakres nastawy prądowej: nastawa minimalna I_sp _min (A) i maksymalna I_sp _max (A),

nastawa prądowa I_sp (A) – będąca jednocześnie asymptotą pionową modelowanej charakterystyki,

nastawa prądowa po stronie wtórnej I_ss (A) – wyznaczana automatycznie po wprowadzeniu parametrów przekładników prądowych,

względna nastawa prądowa I_sp /I _rP – nastawa odniesiona do prądu odniesienia zabezpieczenia

Program zapewnia możliwość wprowadzania charakterystyk w postaci:

punktów - podobnie jak ma to miejsce przy modelowaniu bezpiecznika,

funkcji – za pomocą bazy danych, do której można wprowadzać i z której można pobierać odpowiednie wzory (charakterystyki czasowo-prądowe).

Rys. 12.6.4.4 Okno wprowadzania nastaw punktowych zabezpieczenia cyfrowego zależnego¶

Informacja

Modelowanie charakterystyki za pomocą funkcji odbywa się w nowym oknie, dostępnym po wybraniu w danych wejściowych pozycji „Funkcja” i kliknięciu przycisku „Pobierz z bazy danych” (więcej informacji w rozdziale „Baza danych charakterystyk czasowo-zależnych”).

12.7. Obliczenia obciążalnościowe¶

Moduł obciążalności kablowej wyróżnia 3 rodzaje obliczeń:

Obliczenia temperatury układu dla zadanego obciążenia elementów - moduł wyznacza temperaturę poszczególnych elementów układu obciążonych zadanym w oknach edycji elementów prądem I (A).

Obliczenia obciążalności równomiernej układu dla zadanej temperatury dopuszczalnej długotrwale elementów - wynikiem obliczeń jest wartość prądu (A) dla której układ osiąga temperaturę dopuszczalną długotrwale.

Obliczenia obciążalności nierównomiernej układu dla zadanej temperatury dopuszczalnej długotrwale elementów - wynikiem obliczeń jest wartość prądu (A) dla której układ osiąga temperaturę dopuszczalną długotrwale. Wartość prądu obliczona zostaje nierównomiernie w zależności od parametrów poszczególnych elementów układu.

12.7.1. Wyniki obliczeń obciążalnościowych¶

Tabela wyników zawiera następujące informacje:

temperatura żyły roboczej Tz (°C),

temperatura dopuszczalna długotrwale Tdd (°C),

obciążenie I (A),

obciążalność Idd (A),

temperatura żyły powrotnej Trp (°C),

obciążalność dla obciążenia okresowo zmiennego Ioz (A),

obciążalność dorywcza Idor (A),

dodatkowe informacje o błędach

Rys. 12.7.1.1 Okno wyników obliczeń obciążalnościowych dla przykładowej Linii_B¶

Rys. 12.7.1.2 Okno wyników obliczeń obciążalnościowych dla przykładowej Linii_A (środkowy element typu wiązka)¶