22
Univerzitet u Tuzli Fakultet elektrotehnike Energetska elektrotehnika Analiza elektroenergetskih sistema Seminarski rad Analiza naponskih prilika i tokova snage u elektroenergetskom sistemu

Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

  • Upload
    almira

  • View
    59

  • Download
    11

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Promjena napona u elektroenergetskim mrežama i sistemima, te njegovo održavanje u istim.

Citation preview

Page 1: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Univerzitet u TuzliFakultet elektrotehnikeEnergetska elektrotehnikaAnaliza elektroenergetskih sistema

Seminarski radAnaliza naponskih prilika i tokova snage u

elektroenergetskom sistemu

Ahmetović Almira dr. sc. Mirza Kušljugić, red. prof.Begić Esmira

Page 2: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Sadržaj:

1.1 Uvod u regulaciju napona............................................................................................3

1.1.1 Pregled aktivne, reaktivne i kompleksne snage........................................................3

1.1.2 Reaktivna snaga i naponski nivoi.............................................................................5

1.1.3 Tok reaktivne snage..................................................................................................5

1.2 Uzroci niskog napona......................................................................................................6

1.2.1 Reaktivna snaga i niski naponi.................................................................................6

1.2.2 Prenos velike snage..................................................................................................6

1.2.3 Ispadi na dalekovodima............................................................................................8

1.2.4 Zaustavljanje motora................................................................................................9

1.3 Uzroci visokih napona...................................................................................................10

1.3.2 Dugotrajni prenaponi..................................................................................................10

1.3.3 Kratkotrajni prenaponi............................................................................................12

1.4 Efekti niskih napona......................................................................................................13

1.4.1 Uticaj niskih napona na opremu sistema................................................................13

1.4.2 Uticaj niskih napona na magnitudu opterećenja.....................................................13

1.4.3 Uticaj niskih napona na ugaonu stabilnost.............................................................15

1.4.4 Uticaj niskih napona na potrošačku opremu...........................................................15

1.4.5 Uticaj niskih napona na gubitke snage...................................................................15

1.5 Uticaj visokih napona...................................................................................................16

1.5.1 Generalni uticaj visokih napona.............................................................................16

1.5.2 Uticaj viosokih napona na energetske transformatore............................................16

1.5.3 Uticaji visokih napona na magnitudu opterećenja..................................................17

1.5.4 Uticaji visokih napona na ugaonu stabilnost..........................................................17

1.5.5 Uticaji visokih napona na potrošačku opremu.......................................................17

1.5.6 Uticaji visokih napona na gubitke snage................................................................18

2

Page 3: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

1.1 Uvod u regulaciju napona

1.1.1 Pregled aktivne, reaktivne i kompleksne snage

Postoje dva tipa snage u elektroenergetskom sistemu (EES): aktivna (MW) i reaktivna (MVar). Aktivna snaga je ona koja obavlja rad u sistemu. Ona osvjetljava sijalice, proizvodi toplotu u grijalicama i pokreće motore. Reaktivna snaga omogućava aktivnoj snazi da obavlja rad. AC sistemi ne mogu funkcionisati bez adekvatnih količina obje snage.Slika 1-1 grafički ilustruje koncept aktivne i reaktivne snage. Na gornjem grafiku prikazani su struja i napon. Primjećuje se da napon i struja nisu u fazi. Sinusoida napona prolazi kroz nulu prije sinusoide struje. Kažemo da struja zaostaje za naponom za ugao „θ“.

Slika 1-1 Aktivna, reaktivna i kompleksna snaga[1]

Ukupna ili kompleksna snaga je proizvod struje i napona:

S = Kompleksna snaga = I*×V

Na srednjem grafiku je prikazan dijagram kompleksne snage koja predstavlja proizvod struje i napona za svaku tačku u vremenu. Primjetimo kako talas kompleksne snage osciluje gore-dolje i u određenim intervalima je negativan što predstavlja periode u kojima se snaga zapravo apsorbira nazad u generatore sistema.Na donjem grafiku je prikazan talas kompleksne snage rastavljen na dva talasa. Prvi je uvijek pozitivan i njegova srednja vrijednost je „P“. To je aktivna snaga. Drugi val ima podjednake oscilacije u pozitivnom i negativnom dijelu i njegova prosječna vrijednost jednaka je nuli. Ovaj talas predstavlja reaktivnu snagu i ima minimalne i maksimalne vrijednosti „±Q“. Sumiranje aktive i reaktivne snage je prikazano na trouglu snage u donjem desnom uglu slike 1-1.Na slici 1-2 je prikazan koncept aktive i reaktivne snage. Prikazana su 3 tipa sistema: Čisto aktivni, čisto induktivni i čisto kapacitivni. U čisto aktivnom sistemu (aktivni otpornik) napon i struja su u fazi, a kompleksna snaga je jednaka proizvodu napona i struje i primjećujemo da je uvijek pozitivna. To znači da nema reaktivne snage u čisto aktivnom sistemu. Sva kompleksna snaga je aktivna snaga.

3

Page 4: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-2 Akumulacija reaktivne snage [1]

U čisto induktivnom sistemu talas struje kasni za naponom za ¼ ili 90º. Kompleksna snaga oscilira ravnomjerno u pozitivnom i negativnom dijelu i u prosjeku je jednaka nuli. Nema aktivne snage, sva kompleksna snaga je reaktivna.U kapacitivnom sistemu struja prednjači naponu za 90º. Kompleksna snaga ponovo oscilira podjednako u pozitivnom i negativnom dijelu pa je prosječna vrijednost nula. U čisto kapacitivnom sistemu nema aktivne snage, sva kompleksna snaga je reaktivna.

1.1.2 Reaktivna snaga i naponski nivoi

Utvrđeno je da reaktivna snaga ima prosječnu vrijednost nula i može se zamisliti kao da oscilira između generatora i potrošača. Većina potrošača u sistemu je induktivnog karaktera i takvi potrošači skladište reaktivnu snagu u njihovom magnetnom polju i vraćaju je nazad u sistem. Ovaj proces se konstantno ponavlja. Kapacitivni potrošači skladište reaktivnu energiju u svom električnom polju. Sa dijagrama se može uočiti da induktivni i kapacitivni potrošači su u opoziciji, odnosno kada induktivni potrošač treba da apsorbira reaktivnu snagu iz sistema kapacitivni potrošač je spreman da vrati reaktivnu snagu u sistem.Razmjena reaktivne snage induktivnog potrošača i generatora uzrokuje proticanje struje između potrošača i generatora, a struja svojim proticanjem uzrokuje padove napona u sistemu. Jedan od načina da se reduciraju ovi padovi napona jeste da se reducira količina reaktivne snage koja protiče kroz sistem.Proticanje reaktivne snage može se reducirati dodavanjem kondenzatora u blizini induktivnih potrošača. Kondenzator preuzima ulogu generatora kao izvora reaktivne snage, stoga reaktivna snaga ne mora doći iz generatora čime se smanjuje pad napona u sistemu.

4

Page 5: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-3 Upotreba kondenzatora

1.1.3 Tok reaktivne snage

Po konvenciji je usvojeno da se razmjena reaktivne snage između generatora i induktivnog potrošača označava kao pozitivna kada je taj tok usmjeren od generatora ka potrošaču, a u slučaju kapacitivnog potrošača pozitivna reaktivna snaga teče od potrošača ka generatoru, kao na slici 1-4.Ovo znači da reaktivna snaga teče od tačke višeg ka tački nižeg napona. Naprimjer, da bi se dobilo više reaktivne snage iz generatora podižemo naponski nivo generatora.

Slika 1-4 Smijer tokova reaktivne snage

5

Page 6: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Kada generator daje reaktivnu snagu u sistem može se označiti kao podpobuđen (kapacitivno opterećen), normalno uzbuđen (nema razmjene reaktivne snage) ili nadpobuđen (induktivno opterećen).

1.2 Uzroci niskog napona

1.2.1 Reaktivna snaga i niski naponi

Uzrok nastanka niskih napona jeste nedostatak reaktivne snage na što nijedan sistem nije imun. Ukoliko sistem radi u periodu niske potrošnje tada neće imati problema sa niskim naponima. Međutim, ako je period visoke potrošnje, kada je većina potrošača uključena, može doći do pojave niskog napona u sistemu. Uzroci niskih napona:

Prijenos velikih snaga do potrošačkih centara Ispadi na dalekovodima (smanjenje prijenosne snage) Ispadi izvora reaktivne snage Start ili ponovni zalet nakon zaustavljanja (uslijed pojave kočnog momenta) motora

1.2.2 Prijenos velike snage

U daljem razmatranju koristi se „radijalni“ jedno-mašinski sistem, koji ima generator na jednom kraju, potrošač na drugom i povezan je vodom kao na slici 1-5.

Slika 1-5 Radijalni sistem

Reaktivni gubiciKako kompleksna snaga teče kroz radijalni sistem pojaviće se padovi napona. Visina napona je direktno povezana sa dostupnom reaktivnom snagom. Što su veće dostupne količine reaktivne snage sistem je sposobniji da održava napon.

Naredne dvije formule se koriste za proračun gubitaka aktivne i reaktivne snage.

MW LOSS = 3 [ P2+Q2

V 2 ]*R = 3I2R

MVAr LOSS = 3[ P2+Q2

V 2 ]*X = 3I2X

Da bi se smanjili gubici potrebno je smanjiti struju i povećati napon. Kako je aktivni otpor mnogo manji od induktivne reaktanse dolazi do velikih gubitaka reaktivne snage prilikom

6

Page 7: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

prijenosa na veće udaljenosti, što uzrokuje velike padove napona. Ako je prijenos aktivne snage u sistemu ekstremno veliki čak i malo povećanje u MW može uzrokovati velika povećanja u MVar-ima, što je prikazano na slici 1-6.

Slika 1-6 Zavisnost prijenosa MW-a i MVar-a

Tačka na grafiku za koju je vrijednost potrebnih MVar-a jednaka nuli se naziva prirodna snaga voda („karakteristična impedansa voda“). Kada je vod opterećen ispod prirodne snage tada je on ekvivalentan kondenzatoru i daje MVar-e u sistem, a kada je opterećen iznad ekvivalentuje se sa zavojnicom i uzima MVar-e iz sistema.Na slici 1-7 je prikazan profil napona duž voda u zavisnosti da li je vod opterećen ispod, iznad ili u vrijednosti karakteristične impedanse.

Slika 1-7 Prikaz utjecaja opterećenja voda na tokove reaktivne snage

Potrebno je napomenuti da padove napona mogu uzrokovati i nepredviđeni tokovi aktivnih snaga. Dijagram predstavljanja zavisnosti visine napona od veličine aktivne snage je P-V kriva čiji je izgleda dat na slici 1-8. Ova kriva opisuje da kako se povećava protok aktivne snage duž voda napon na napajanim sabirnicama postupno opada. To je posljedica povećanja reaktivnih gubitaka u sistemu.

7

Page 8: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-8 P-V kriva

Primjećuje se da kontinualno povećanje aktivne snage prijenosa, nakon prijevojne tačke PV krive, dovodi do rapidnog smanjenja napona sistema i koji može uzrokovati naponski kolaps. Tačka kolapsa napona je tačka u kojoj je sistem potrošio reaktivne rezerve.

1.2.3 Ispadi na dalekovodima

Ispadi na dalekovodima vode do povećanja opterećenja na paralelnim vodovima i do smanjenja napona. Ovo je posljedica povećanja gubitaka aktivne i reaktivne snage.

Slika 1-9 Reaktivna snaga i ispad voda - Normalan režim rada sistem

8

Page 9: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-10 Reaktivna snaga i ispad voda - režim nakon ispada voda

Generatori su primarno namjenjeni kontroli napona sistema. Ako dođe do ispada (lokalnih) generatora najvažniji izvor kontrole napona je izgubljen.

1.2.4 Zaustavljanje motora

Induktivni motori mogu biti projektovani tako da zahtijevaju veliku količinu reaktivne snage za pokretanje. Polazna struja ne traje dugo ali je reaktivni teret u sistemu veliki. Pokretanje velikih motora može izazvati značajne padove napona uslijed protjecanja velikih iznosa reaktivne snage. Kada motor počne da koči, obično uslijed niskog napona, on će pokušati da se ponovo pokrene za šta mu je potrebna reaktivna snaga iz sistema. Ukoliko se veći broj motora zaustavljaju istovremeno onda će povući dovoljno veliku reaktivnu snagu da sistem ne može „održati“ regulaciju napona.

1.3 Uzroci visokih napona

Visoki naponi i prenaponi u sistemu mogu biti znatno opasniji od niskih napona jer mogu oštetiti skupu opremu, kao što su generatori, transformatori ili potrošačka oprema. Generalno, postoje tri vrste prenapona: dogotrajni, kratkotrajni i tranzijentni.

Dugotrajni prenaponi traju od nekoliko minuta do nekoliko sati i mogu prekoračiti nominalni napon za 5 - 10%, mada mogu biti i znatno veći.

Kratkotrajni prenaponi mogu dostići 200% nominalnog napona i traju nekoliko sekundi.

Tranzijentni prenaponi su specijalni slučajevi kratkotrajnih prenapona i mogu dostići vrijednosti koje su do deset puta veće od nominalnog napona, a traju jako kratko.

1.3.2 Dugotrajni prenaponi

Malo opterećenje mreže

9

Page 10: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Opterećenje mreže i prijenos snage može u određenom periodu biti jako malo, na primjer u noćnim satima. To vodi do pojave viška reaktivne snage, odnosno do pojave prenapona. Višak reaktivne snage se javlja uglavnom zbog kapacitivnog karaktera dalekovoda.

Ispadi reaktivne opremeIspadi opreme koja apsorbira reaktivnu energiju, kao što su generatori ili reaktori, mogu dovesti do pojave viška reaktivne energije. Ispad jednog takvog elementa, kao što je transformator može dovesti do pojave prenapona.

Ferranti efekatFerranti efekat je dugotrajno prenaponsko stanje koje je povezano sa visokonaponskim vodovima čiji su prijemni krajevi otvoreni. Prenaponi veći od 10% iznad nominalnog napona se mogu pojaviti, a magnituda prenapona zavisi od dužine voda, te od snage sistema koji je vezan na povezani kraj voda. Na slici 1-13 prikazan je jedan takav vod u kome nema značajnog toka aktivne snage, za razliku od reaktivne snage. Dalekovod je ekvivalentan shunt kondenzatoru, pa kad su krajevi voda otvoreni efekat shunt prekidača još uvijek postoji.

Slika 1-11 Proticanje struje u vodu sa otvorenim krajevima

Na prethodnoj slici struja teče iz sistema ka otvorenom kraju voda i ona puni prirodne kapacitete koji su raspoređeni duž cijelog voda, pa se naziva 'struja punjenja'. Kada reaktivna struja protiče kroz induktivne reaktanse voda to uzrokuje porast napona. U ovom slučaju struja punjenja će uzrokovati porast napona od zatvorenog ka otvorenom kraju voda gdje se javlja najveći napon, što je prikazano na slijedećoj slici.

Slika 1-12 Porast napona pri Ferranti efektu

10

Page 11: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Primjećuje se da je na zatvorenom kraju voda zbog veće vrijednosti struje punjenja veći rast napona. Idući prema otvorenom kraju voda nije ostalo tako mnogo kapaciteta za punjenje, pa je porast napona manji.Prema datoj relaciji računa se porast napona pri Ferranti efektu, a isto je ilustrovano na slici 1-13.

VR = Vs

cos (L/8.61)

Slika 1-13 Proračun porasta napona pri Ferranti efektu

Slika 1-14 Porast napona na različitim dužinama voda

Intenzitet napona na zatvorenom krajuRast napona prema Ferranti efektu se odvija od zatvorenog ka otvorenom kraju. Ako se napon zatvorenog kraja takođe poveća, napon na otvorenom kraju će biti još veći. Da li će napon rasti nakon otvaranja kraja voda zavisi od snage sistema priključenog na zatvoreni kraj voda. Ako je zatvoreni kraj voda „dobro“ povezan sa drugim sabirnicama i generatorima rast napona neće biti naročito velik. U slučaju da je zatvoreni kraj „slabo“ povezan sa drugim sabirnicama i udaljen od generatora u režimu otvorenih krajeva, odnosno praznog hoda napon će značajno rasti, što je prikazano na slici 1-15.

11

Page 12: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-15

1.3.3 Kratkotrajni prenaponi

Samouzbuda generatoraIznenadni gubitak velikog opterećenja može dovesti do kratkoročne prekomjerne proizvodnje aktivne i reaktivne snage od strane generatora. Bez obzira na to šta je uzrok gubitka tereta, generator može imati preveliku brzinu i indukovati prenapone, koje označavamo kao kratkoročne jer generator ima sposobnost kontolisanja napona sistema u roku od nekoliko sekundi od gubitka opterećenja.Kada dođe do isključenja opterećenja napon na sabirnici generatora je u porastu. Generator će pokušati da reducira povišeni napon apsorbirajući reaktivnu snagu iz sistema. Nakon što generator dostigne svoj limit apsorbiranja reaktivne snage u sistemu će postojati još uvijek određeni dio reaktivne snage, koja će uzrokovati nastanak DC polja. DC polje će preuzeti na sebe ulogu uzbude generatora. Mogući rezultati samouzbude jesu oštećenja generatora i njegovog blok transformatora uslijed prenapona, kao i preveliko povećanje brzine generatora.Kapacitivni uticaj dalekovoda zavisi od frekvencije sistema. Što je frekvencija veća dalekovod će prirodno proizvoditi više MVAr-a. Prekomjerno povećana brzina generatora će uzrokovati veću proizvodnju MVAr-a u dalekovodu i povećati vjerovatnoću samouzbude generatora. Kako bi spriječili samouzbudu generatora, generator mora imati mogućnost da apsorbira više reaktivne snage nego što se može pojaviti u sistemu.

Harmonijski prenaponiHarmonijski prenaponi uzrokovani su interakcijom između kapacitivnih i induktivnih elemenata, i izvora haronika. Ako harmonici generirani od strane HVDC konvertera imaju frekvenciju blisku rezonantnoj frekvenciji RLC kola sa slike, javiti će se visoke magnitude struje koja osciluje između kondenzatora i transformatora. Struja povečane vrijednosti može izazvati napone dovoljno velike da oštete transformator ili šant kondenzator.

12

Page 13: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-16 Harmonijski prenaponi

1.4 Efekti niskih napona

1.4.1 Uticaj niskih napona na opremu sistema

Niski naponi ne utiču na sposobnost transformatora da transformiše napon. On će jednostavno niski napon preko namota transformisati na niži od predviđenog napon sekundara. Ukoliko je transformator preopterećen niski napon će uzrokovati proticanje visoke struje kroz transformator. Ova struja vodi do termičkog preopterećenja transformatora.Kada su prenosni vodovi izloženi niskim naponima može doći do prekoračenja termičkih granica voda. Zbog visokih struja koje prate niske napone veličina MVA prenosnog voda se možda treba reducirati tokom dužih perioda niskog napona.

1.4.2 Uticaj niskih napona na magnitudu opterećenja

Razlikujemo 2 tipa opterećenja, motorska i nemotorska opterećenja. Motorska opterećenja ne variraju u velikoj mjeri sa varijacijama napona, dok nemotorska variraju i dijele se u 2 grupe: konstantna struja i konstantna impedansa. Uticaj napona na magnitudu opterećenja zavisi od karaktera opterećenja.

Slika 1-17 Uticaj napona na magnitudu opterećenja

13

Page 14: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-18 Uticaj tokom vremena na magnitudu opterećenja

Uočava se da MW i MVAr naglo padaju sa smanjenjem napona. Međutim, nakon nekoliko minuta MW su gotovo u potpunosti vraćeni na staru vrijednost, a MVAr na polovinu vrijednosti. Jednačine za dobivanje nove vrijednosti magnitude su:

Slika 1-19 Jednačine magnitude opterećenja

I napon i frekvencija utiču na magnitudu opterećenja. Za konkretan primjer je moguć odnos: 1% promjene frekvencije potrošača dovodi do približno 1% promjene magnitude

opterećeja potrošača 1% promjene napona potrošača vodi do pribiližno 3,5% promjene magnitude

opterećenja potrošača

14

Page 15: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-20 Naponski i frekvencijski propad

1.4.3 Uticaj niskih napona na ugaonu stabilnost

Pprenosa = [V s× V R

XS−R]sinδS-R

Ako padne napon na bilo kojoj sabirnici (predajnika S ili primaoca R) ugao δ se mora povećati da dostigne jednak prijenos snage.

1.4.4 Uticaj niskih napona na potrošačku opremu

Nizak napon može ozbiljno ugroziti potrošačku opremu. Ukoliko napon padne niže od 90% svoje nazivne vrijednosti motor počinje gubiti na brzini. Kada motor uspori zbog propada napona on će automatski početi da ubrzava kada se napon vrati na staru vrijednost. U tom procesu on povlači velike količine reaktivne snage kao u slučaju pokretanja. Ukoliko veliki broj motora treba da se „oporavi“ i povlači reaktivnu snagu to sprečava oporavak napona (vraćanje na nominalnu vrijednost zbog nedostatka reaktivne snage) i može dovesti do naponskog kolapsa cijelog sistema.

1.4.5 Uticaj niskih napona na gubitke snage

Gubici aktivne i reaktivne snage su dati formulama:

Ploss = 3 I2 R (MW) Qloss = 3 I2 X (MVAr)

Da bi se smanjili gubici potrebno je smanjiti struju, a iz Omovog zakona struju smanjujemo povećavanjem napona. Dakle, da bi prenijeli snagu sa što manjim gubicima potrebno je da imamo što viši napon.

15

Page 16: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

1.5 Uticaj visokih napona

1.5.1 Generalni uticaj visokih napona

Odvodnici visokih napona štite opremu sistema od visokih (pre)napona koji uzrokuju oštećenje opreme sistema. Oprema se nakon ovakvog uticaja isključuje iz pogona i obično se moraju sprovesti vrlo skupi popravci. Pod uticajem visokih napona koji oštećuju izolaciju pojavljuje se mala propusna struja koja se teče ka uzemljenju izolovane opreme. Ova struja postepeno raste sve dok ne dođe do potpunog proboja izolacije. Visoki napon najviše uticaja ima na :

Transformatore Potrošačku opremu Magnitudu opterećenja Ugaonu stabilnost Gubitke snage.

1.5.2 Uticaj viosokih napona na energetske transformatore

Transformator je induktivno opterećenje i povlači reaktivnu snagu iz sistema za magnetizaciju. Magnetno polje prenosi aktivnu snagu između zavojaka. Naponski nivo transformatora je direktno povezan sa jačinom magnetnog polja u jezgri transformatora. Ako je njegov naponski nivo povišen (više od 10-20 %) transformator će povući dodatnu reaktivnu snagu iz sistema da podrži prostiranje njegovog magnetnog polja. Magnetno polje će se širiti izvan jezgra transformatora na područja koja nisu dizajnirana za magnetska polja. Ovo može izazvati pretjerano zagrijavanje u dijelovima transformatora što u konačnici može dovesti do kvara transformatora. Na sljedećoj slici je prikazana kriva zasićenja magnetne jezgre transformatora usljed povećanja napona.

Slika 1-21 Kriva zasićenja transformatora

Kada je transformator zasićen unutrašnji gubici snage naglo rastu što vodi do termičkih oštećenja i eventualno kvara transformatora.

Nad-uzbuđen transformatorKako porast napona utiče na zasićenje magnetne jezgre transformatora tako i frekvencija utiče sa svojim smanjivanjem. Ako je smanjena frekvencija transformator je izložen dužim

16

Page 17: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

periodima napona što takođe povećava jačinu magnetnog polja. Data zavisnost je prikazana na slici 22.

Slika 1-22 Nad-uzbuđen transformator

1.5.3 Uticaji visokih napona na magnitudu opterećenja

Za niske napone magnituda opterećenja će se smanjivati sa smanjenjem naponskog nivoa. Kada je napon visok ukupna magnituda opterećenja sistema će rasti. Ne–motorska opterećenja su najviše izložena uticaju napona. U tipičnom sistemu, ako napon poraste do 105% nazivnog ukupna magnituda opterećenja sistema će porasti za 3,5%.

1.5.4 Uticaji visokih napona na ugaonu stabilnost

Jednačina za prenos aktivne snage je data sa:

Pprenosa=[V s∗V R

XS−R]sin δ S−R

Primjećuje se direktna zavisnost između aktivne snage i magnituda napona sabirnica. Ako jedan od ovih napona raste ugao se smanjuje i ostaje isti prenos snage. Što je veći napon sistema više MW se može prenijeti sa istim uglom. Visoki naponi osiguravaju stabilnost sistema.

1.5.5 Uticaji visokih napona na potrošačku opremu

Visoki naponi mogu oštetiti potrošačku opremu na šta su naročito osjetljiva motorska opterećenja. Izolacija motora je dizajnirana za specifične naponske nivoe. Ako se ovaj napon prekorači dolazi do oštećenja izolacije. Motori su dizajnirani da sigurno rade sa naponima 10% iznad nazivnog napona. Kompjuterska oprema takođe je osjetljiva na visoke napone što je prikazano na slici 23.

17

Page 18: Analiza Naponskih Prilika i Tokova Snage u Elektroenergetskom Sistemu

Slika 1-23 Naponska ograničenja za kompjutersku opremu

Debele linije predstavljaju ograničenja napona i dok napon ostaje u tim granicama kompjuterska oprema nije osjetljiva na oštećenja ili gašenje. Ako napon izađe iz ovih granica oštećenja su moguća. Nije bitna jedino magnituda napona, nego i koliko taj napon traje.

1.5.6 Uticaji visokih napona na gubitke snage

Gubici aktivne i reaktivne snage zavise od kvadrata struje. Ako vrijednost struje smanjimo gubici će se smanjiti sa kvadratom smanjenja struje. Na primjer, ako se struja smanji na 95% svoje vrijednosti onda će se gubici snage smanjiti na 90%.Fundamentalna jednačina P=U*I nam govori da je za smanjenje struje neophodno povećati napon. Povećavajući napon gubici se smanjuju. Nije preporučljivo podići naponske nivoe svih dijelova sistema do maksimalnih granica. Ono šte se preporučuje, jeste da u normalnom pogonu treba raditi prema gornjim granicama dozvoljenih napona.

18