ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 1

Transkriptio

1 ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 1 Yleisiä ohjeita: Työ tehdään yhdessä laskuharjoitusten aikaan tiistaina kello Jos tämä aika ei sovi, voidaan järjestää toinen aika. Ellei kumpikaan aika sovi, työn voi korvata itsenäisellä tehtävällä. Työhön pääsee osallistumaan, jos esiselostus on hyväksyttävästi tehty. Työn aikana katsomme erilaisia vikatilanteita PSS/E- ja PSCAD-ohjelmilla. Kurssiohjeessa mainittua oppimispäiväkirjaa ei ole, vaan sen korvaa esiselostus. We do this exercise on Tuesday Nov 29 after the lectures, i.e. at am. Tutkittava verkko ja simuloitavat viat Tutkitaan kuvan 1 mukaista verkkoa. Verkkokuva on printattu PSS/E-ohjelmasta ja se on 230 kv:n verkko, jossa on kaksi aluetta, joissa kummassakin on kaksi generaattoria. Alueiden välissä on kaksi rinnakkaista yhdysjohtoa, joissa on sarjakompensointi. Rinnakkain olevia sarjakompensointeja (70 %, 50 % ja 30 % johdon reaktanssista) voidaan kytkeä päälle ja pois ja ne voidaan myös ohittaa kokonaan. Verkon taajuus on 60 Hz. Suhteellisarvoilla laskettaessa perusteho on 100 MVA. Verkon tiedot on annettu erillisessä Excel-tiedostossa: nimeltä CASE_03-50-prosSC. We study the grid in Fig. 1. Both interconnecting lines between the areas are series compensated. Possible parallel compensation levels are 0 %, 30 %, 50 %, and 70 %. Frequency is 60 hz, base power for per unit calculations is 100 MVA: Kuva 1. Tutkittava verkko, joka on tulostettu PSS/-ohjelmasta. Kuvassa on tehonjako nimeltään CASE_ prossc.sav ja ehjät viivat kuvaavat verkkoon kytkettyjä komponentteja ja katkoviivat verkosta irti olevia komponentteja. Punaisella tekstillä opastetaan tehonjaon tulkintaa. Fig. 1. The grid as a PSSE print. solid lines are components connected to ghe grid, dashed lines are for disconnected components. Työssä tutkitaan erilaisia vikoja solmussa 8 'MID POINT', joka on johdolla solmujen 14 ja 9 välillä ja on puolessavälissä johtoa Solmut 8 ja 14 eivät ole varsinaisia sähköasemia, vaan ne ovat verkkomallissa keskelle johtoa sijaitsevia solmuja, joiden avulla voidaan laskea erilaisia johtovikoja helposti. Vikoja simuloidaan tehonjako-, dynamiikka- ja transienttilaskentaohjelmilla.

2 ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 2 Esiselostus Questions before the exercise Osa 1 Epäsymmetristen ja symmetristen vikojen laskemista Part 1 calculating unsymmetrical and symmetrical faults. Answer to the questions. Vastaa seuraaviin kysymyksiin. 1) Onko siirtojohdon vikavirta pätö- vai loisvirtaa? Is fault current on transmission lines active or reactive? 2) Laske perusimpedanssi ja perusvirta jännitetasolle 230 kv, kun perusteho on 100 MVA: Calculate the base impedance and base current for 230 kv voltage (Ub) when the base power is 100 MVA: 3) Laske tutkittavan verkon maasulun, 2-vaiheisen oikosulun ja 3-vaiheisen oikosulun vikavirrat suhteellisarvoina ja ampeereina luennolla ja laskuharjoituksissa käytetyillä yhtälöillä käyttämällä Theveninin impedansseja. Vikaimpedanssi on nolla. Täytä arvo seuraavaan taulukkoon, jota täydennetään työn aikana. Näytä myös käyttämäsi yhtälöt. Vika sattuu solmussa 8, ja solmun jännite vian alkamishetkellä on 230 kv (1,0 pu) ja PSS/E-ohjelman antamat komponenttiverkkojen Theveninin impedanssit suhteellisarvoina ovat: SEQUENCE THEVENIN IMPEDANCES AT FAULTED BUSES BUS# X-- NAME --X BASKV ZERO POSITIVE NEGATIVE r0 x0 r1 x1 r2 x2 8 MID POINT Calculate fault currents during earth fault, 3-phase short circuit and 2-phase short circuit (without earth connection) for the grid at node 8 in per unit values and physical values using the equations given in the lectures and calculation exercises and the Thevenin impedances for the sequence grids. The fault impedance is zero. The Thevenin impedances in per unit are: SEQUENCE THEVENIN IMPEDANCES AT FAULTED BUSES BUS# X-- NAME --X BASKV ZERO POSITIVE NEGATIVE r0 x0 r1 x1 r2 x2 8 MID POINT Laskutapa Esiselostus Answers 3-v. vika 3-ph. short circuit 2-v. oikosulku 2-ph. short circuit maasulku earth fault Tämä lasketaan työn aikana PSS/E-ohjelman ASCCkomentoa Tämä lasketaan työn aikana PSS/E-ohjelman SCMUkomentoa

3 ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 3 Tämä lasketaan työn aikana PSCADohjelmalla 5) Mitä virhelähteitä sisältyy laskemiisi vikavirtoihin? What errors exist in your calculations? 6) Mitkä seikat vaikuttavat siihen, paljonko vikavirtaa tulee solmusta 14 ja solmusta 9. Kummasta arvelet tulevan enemmän vikavirtaa ja miksi? Which grid properties affect how much fault current comes from node 14 and from node 9? What do you think, is there more fault current infeed from node 14 or from node 9? 7) Tutustu johonkin sähkömagneettisten transienttien laskentaohjelmaan netissä. (esimerkiksi näiltä sivuilta ja luettele asioita, joita näillä ohjelmilla lasketaan Kuvaile lyhyesti, mitä asioita ymmärsit ja mitä et ymmärtänyt ohjelmista. Search information on software that calculate electromagnetic transients. Describe briefly what you understand and what you do not understand.

4 ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 4 Osa 2 Dynamiikan simulointi PSS/-ohjelmalla Part 2. Calculating dynamics with PSS/E software 8) Vertaillaan kahta tehonjakotilannetta, jotka on kuvattu alla. Tilanteessa 1 on sarjakompensointi ohitettu ja tilanteessa 2 on johdot sarjakompensoitu 50-prosentisesti. Mitä muuta eroa tilanteissa on? We compare two cases, described below. Case 1 has no series compensation, Case 2 has 50 % series compensation. Which other differences you see in the cases? Tilanne 1: Case 1 Tilanne 2: Case 2

5 ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 5 9) Verkkoon sattuu johtovika solmun 8 kohdalle. Vertaile seuraavia tilanteita kulmastabiiliuden kannalta ja kerro, kumpi tilanne on todennäköisemmin epästabiili. Miksi näin on? Vertailu 1: Tilanne 1 ja tilanteen 1 mukainen verkon kytkentä jossa siirretään 230 MW tehoa alueelta 1 alueelle 2. Vertailu 2: Tilanne 2 ja tilanne, jossa on sama siirto, mutta sarjakompensointi on ohitettu. 9) A line fault occurs at Node 8. Compare the angle stability during the following situations and tell whihc of the cases is more probably unstable. Why it is unstable?? Comparison 1: Case 1 and another case where the grid connection is the same as in Case 1 but the power transfer is 230 MW from Area 1 to Area 2. Comparison 2: Case 2 and another case where the power flow between the areas is the same but the series capacitors are bypassed.

6 ELEC-E8419 syksy 2016 Laskeminen tietokoneohjelmilla 6 LIITE 1 APPENDIX 1 Epäsymmetrisä vikoja PSS/E-ohjelmassa, kuvia manuaalista Unsymmetrical faults from PSS/E manual