Nesimetričnost napona u prijenosnim elektroenergetskim mrežama

diplomski rad

• Naslov (engleski): Transmission power network voltage unbalances
• Autor: Natalia Risonjić
• Mentor: Ivica Pavić (mentor)
• Član povjerenstva: Ivica Pavić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Juraj Havelka (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ninoslav Holjevac (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; Zagreb
• Datum i država obrane: 2021-07-09, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika

Sažetak

U posljednje vrijeme na prijenosnu mrežu priključuje se sve veći broj nesimetričnih potrošača, sve većih razlika snaga u pojedinim fazama. To dovodi do pojave nesimetrije napona, jednog od najvažnijih pokazatelja kvalitete električne energije.
Na nesimetriju napona ponajviše utječe nesimetrično opterećenje. Jednofazna elektrovučna postrojenja (EVP) za prijenosnu mrežu predstavljaju najveći izvor nesimetrije. Spojena su preko jednofaznih transformatora kojem su primari spojeni između dvije faze. U mrežu generiraju struje inverznog sustava koje kod generatora izazivaju dodatno zagrijavanje željeza, posebice u rotoru. Nesimetrija napona uzrokuje podizanje struje opterećenja te gubitke napona, snaga i energije u mreži. Dozvoljene vrijednosti definirane su normama EN 50160 u IEC 61000. Među novijim rješenjima simetriranja nesimetričnog opterećenja spomenut je kompenzator disbalansa čiji je princip rada opisan u pretposljednjem poglavlju.
U ovom radu, prikazano je modeliranje trofaznih nadomjesnih shema osnovnih elemenata mreže, budući da se za određivanje nesimetričnih prilika primjenjuje trofazni proračun. Također, opisana je Newton-Raphson metoda, jedna od najčešće korištenih metoda za proračun tokova snaga pri nesimetričnim uvjetima. Ističe se malim brojem iteracija budući da na konvergentnost postupka ne utječe značajnije povećanje broja čvorišta.
U ključnom dijelu diplomskog rada, pomoću programskog paketa ETAP analizirale su se prilike u mreži kroz više varijanti. Područje je obuhvaćeno dijelom prijenosne mreže Hrvatske od Zagreba do Rijeke te dijelom Slovenije. Dobiveni rezultati uglavnom su u skladu s navedenim normama i preporukama. Kao zaključak simulacije potvrdila se pretpostavka da se širenje inverzne komponente napona smanjuje s udaljavanjem od mjesta priključka EVP-a.

Sažetak (engleski)

Recently, an increasing number of asymmetric consumers have been connected to the transmission network, with increasing power differences in individual phases. This leads to the appearance of voltage asymmetry, one of the most important indicators of electricity quality.
Voltage asymmetry is mostly affected by asymmetric load. Single-phase electric traction plants (EVP) for the transmission network represent the largest source of asymmetry. They are connected via single-phase transformers in which the primers are connected between two phases. They generate inverse system currents into the network, which cause additional heating of the iron in the generator, especially in the rotor. Voltage asymmetry causes a rise in load current and losses od voltage, power and energy in the network. The permissible values are defined by the standards EN 50160 and IEC 61000. Among newer solutions for asymmetric load balancing, the imbalance compensator is mentioned, whose working principle is described in the penultimate chapter.
In this work, the modeling od three-phase substitution schemes of basic network elements is presented, since a three-phase calculation is used to determine asymmetric conditions. Also, the Newton-Raphson method is described, one of the most commonly used methods for calculating power flows under asymmetric conditions. It is distinguished by a small number of iterations since the convergence of the procedure is not affected by a significant increase in the number of nodes.
In the key part of the thesis, using the ETAP software package, network opportunities were analyzed through several variants. The area is covered by a part of the Croatian transmission network from Zagreb to Rijeka and a part of Slovenia. The obtained results are mostly in accordance with the stated norms and recommendations. As a conclusion of the simulation, the assumption that the propagation of the inverse voltage component decreases with distance from the EVP connection point was confirmed.

• Ključne riječi: prijenosna mreža; nesimetrični potrošači; nesimetrija napona; električna energija; EVP; inverzna komponenta napona; kompenzator disbalansa; EN 50160; IEC 61000; trofazni proračun; Newton-Raphson; simulacija; ETAP
• Ključne riječi (engleski): transmission network; asymmetric consumers; voltage asymmetry; electricity; EVP; inverse voltage component; imbalance compensator; EN 50160; IEC 61000; three-phase calculation; Newton-Raphson; simulation; ETAP
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:844957
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika i informacijska tehnologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (mag. ing. el. techn. inf.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-01-13 13:43:44