new lesson 01 power system...
TRANSCRIPT
![Page 1: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/1.jpg)
แบบจาลองของระบบไฟฟากาลงแบบจาลองของระบบไฟฟากาลงPower System ModelingPower System Modeling
1
• สญลกษณของอปกรณในระบบไฟฟากาลง
• การแทนระบบไฟฟากาลงดวยแผนภาพ
• คาตอหนวย (Per-Unit Values)
• แบบจาลองเครองกาเนดไฟฟาและหมอแปลงไฟฟา
• การคานวณระบบไฟฟากาลง เพอทาแผนภาพแบบตางๆ
เนอหา (Content)
2
• ระบบไฟฟากาลงทมการผลตและสงกาลงไฟฟาไปยงโหลด สามารถเขยนวงจรไฟฟาแทนระบบดงกลาวได
แบบจาลองระบบไฟฟากาลง
Single Line Diagram 3 4
![Page 2: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/2.jpg)
สญลกษณอปกรณในระบบไฟฟากาลง
5
สญลกษณอปกรณในระบบไฟฟากาลง
6
แบบจาลองเครองกาเนดไฟฟาซงโครนสSynchronous Generator Modeling
7
เครองกาเนดไฟฟาซงโครนส (Synchronous Generator)
8
![Page 3: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/3.jpg)
2 Pole
4 Pole
9
• ความถ (Frequency) ของเครองกาเนดไฟฟาซงโครนส
สญญาณไฟฟาทไดจากเครองกาเนดไฟฟาซงโครนส จะมความถเทากบ
120m
en Pf
fe - Electrical Frequency (Hz)โดยทnm- Speed of Roter (r/min)
P - Number of poles10
แรงดนไฟฟาภายในของเครองกาเนดไฟฟาซงโครนส(The Internal Generated Voltage of Synchronous Generator)
• แรงดนไฟฟาเหนยวนาในขดลวดอารเมเจอร (สเตเตอร) ทเกดจากการเหนยวนาของสนามแมเหลกไฟฟาในสวนโรเตอร (ขวแมเหลก)
2A C fE N f
โดยท NC - จานวนรอบของขดลวดอารเมเจอรf - ความถ (Hz)
- Air Gap Fluxf11
AE
FI
ผลจากการอมตวของแกนเหลก
Field Current
f
12
![Page 4: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/4.jpg)
กรณไมมภาระ (No Load)
• ขนาดแรงดนทออกจากเครองกาเนดไฟฟา (Vt) เทากบ แรงดนภายในเครองกาเนดไฟฟา (EA)• แรงดนจะมมมเฟสตามหลง อย 90o
f
f
t AV E13
กรณมภาระตออย (ON Load)
• เกดกระแสในขดลวดอารเมเจอร• ขนาดแรงดนทออกจากเครองกาเนดไฟฟา (Vt) ไมเทากบ แรงดนภายในเครองกาเนดไฟฟา (EA) โดยมสาเหตดงน
1. เกดฟลกซแมเหลกในขดลวดอารเมเจอร สงผลใหฟลกซแมเหลกรวมผดเพยนไป (Armature Reaction)
2. เกดจาก self inductance ภายในขดลวดอารเมเจอร3. เกดจากความตานทานภายในขดลวดอารเมเจอร4. เกดจากรปรางของขวแมเหลก(โรเตอร)
14
15
Phasor Diagram of Synchronous Generator
f
a
r f a
Air gap
stator
r
AE
a
aI
tV
statorELoad Angle
Power Factor Angle16
![Page 5: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/5.jpg)
สามารถเขยนเปนแบบจาลอง ไดเปน
Ef
XS Ra
+Vt-
Ia
เมอ Vt คอ แรงดนทขว (terminal voltage)E A คอ แรงดนทผลตขน (generated voltage)XS คอ ซงโครนสรแอคแตนซ (synchronous reactance)Ra คอ ความตานทานของอารมาเจอร (armature resistance)Ia คอ กระแสอารมาเจอร (armature current)
t A a a sV E I R jX AE
t A statorV E E
17
• เนองจากคา XS มคามากกวา Ra มาก ตดคา Ra ได
EA เขยนแทนดวย Eg กรณเปนเครองกาเนดไฟฟาEm กรณเปนมอเตอรไฟฟา
t g a sV E jI X
t m a mV E jI X
jXS jXm
+
Vt
-
Ia+Eg-
+Em-
18
เครองกาเนดไฟฟา มอเตอรไฟฟา
tV
A gE E
tV
A mE E
a sjI X
a sjI X
aI
aI
t A a sV E jI X t A a SV E jI X
19
แบบจาลองหมอแปลงไฟฟากาลงPower Transformer Modeling
20
![Page 6: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/6.jpg)
แบบจาลองหมอแปลงไฟฟากาลง
• หมอแปลง 1 เฟส
• หมอแปลง 3 เฟส
21
แบบจาลองทางอดมคต (Ideal Model)
22
แบบจาลองทางปฏบต
23
สามารถเขยนเปนแบบจาลอง ไดเปน
+
V1
-
r1 x1 r2
IEI1
B G
+
V2
-
x2
I2+
E1
-
+
E2
-
N1 N2
12
2
INN
24
![Page 7: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/7.jpg)
สามารถเขยนรวมวงจร ไดเปน
+
V1
-
+
aV2
-
r1 x1 a2r2 a2x2
IEI1 I2
B G
a คอ อตราสวนจานวนรอบ = 1
2
NN
IE คอ กระแสสรางอานาจแมเหลก (Magnetizing Current)25
ปกต กระแสสรางอานาจแมเหลกมคานอยมาก สามารถยบวงจรเปน
+
V1
-
r1 x1 a2r2 a2x2
+
aV2
-
ยบวงจรไดเปน
R1 = r1+a2r2
X1 = x1+a2x2
26
เนองจากคา X1 มคามากกวา R1 เปนจานวนมาก ตด R1 ได
1
2
รแอคแตนซรว (leakage reactance)
27
การแทนระบบไฟฟากาลงดวยแผนภาพPower System Diagram
28
![Page 8: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/8.jpg)
• ระบบไฟฟากาลง สามารถเขยนเปนแผนภาพได 4 แบบ คอ
1. แผนภาพแสดงดวยวงจรสามเฟส (Three – Phase Diagram)2. แผนภาพแสดงดวยเสนเดยว (Single Line Diagram)3. แผนภาพแสดงดวยอมพแดนซ (Impedance Diagram)4. แผนภาพแสดงดวยคารแอคแตนซ (Reactance Diagram)
การแทนระบบไฟฟากาลงดวยแผนภาพ (Diagram)
29
แผนภาพแสดงดวยวงจร 3 เฟส (Three – Phase Diagram)
a
b
c
n
Generator Transformer Transmission Line Load
30
แผนภาพแสดงดวยวงจร 3 เฟส (Three – Phase Diagram)
Generator Transformer Transmission Load
31
• ใชหาคาทางไฟฟาของสายสง
• ดการตออปกรณไฟฟาทงสามเฟส
• ซบซอนเกนความจาเปนในการวเคราะหระบบไฟฟากาลงทวไป
แผนภาพแสดงดวยวงจร 3 เฟส (Three – Phase Diagram)
32
![Page 9: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/9.jpg)
แผนภาพแสดงดวยเสนเดยว (Single Line Diagram)
• ใชแสดงใหเหนวาอปกรณไฟฟากาลงตอกนอยางไรในระบบ
• ลดความซบซอนของจานวนเสนลง
G
M
M
k l m n p
r
T1 T2
M1
M2
33
• ประกอบดวย คาความตานทาน (R), รแอคแตนซชนดเหนยวนา(XL) และ รแอคแตนซชนดความจ (XC)• เขยนพารามเตอรใหตรงตามแผนภาพแสดงดวยเสนเดยว
แผนภาพแสดงดวยอมพแดนซ (Impedance Diagram)
เหมอนระบบเปอรเฟส
34
• ใชในการคานวณ กระแสลดวงจร (Fault Calculation)
• สามารถตดคาความตานทาน, กระแส magnetizing ของหมอแปลง และ คารแอคแตนซชนดความจของสายสงออกได
• ไมเหมาะสาหรบการศกษา การไหลกาลงไฟฟา (Load Flow)
E1 E2 E3
T1 T2สายสง
นวทรล
แผนภาพแสดงดวยรแอคแตนซ (Reactance Diagram)
35
เหตผลในการไมพจารณาคาพารามเตอรดงกลาว
• ความตานทาน – มคานอยมากเมอเทยบกบคารแอกแตนซรวม ของทงระบบ
• โหลดคงท และ คาปาซเตอร – ในขณะลดวงจร กระแสสวนนจะนอยมาก เมอเทยบกบกระแสรวมของสาย (total line current)
• ชนตแอตมแตนซในหมอแปลง –กระแสกระตนจะมคานอยมาก เมอเทยบกบกระแสโหลดเตมพกด (full load current)
36
![Page 10: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/10.jpg)
จงเขยนแผนภาพรแอคแตนซ จากแผนภาพเสนเดยวทกาหนดให
แผนภาพรแอคแตนซ คดเฉพาะคารแอคแตนซของอปกรณเทานน
a
b
c
d
T1 T2
T3
ตวอยางท 1
G1 G2
G3
37
จาก
จะได
a
b
c
d
T1 T2
T3
+E1-
+E2-
+E3-
jXG1 jXG2jXG3
jXT1 jXT2
jXT3
jXL
jXL
jXL jXL
jXL
a
b
c
d
38
การวเคราะหระบบตอหนวย(Per Unit System)
การวเคราะหระบบตอหนวย(Per Unit System)
39
เปอรยนต คอ
• เปนปรมาณทไมมหนวย• ทาใหคานวณไดผลลพธทรวดเรวและถกตอง• นามาใชคานวณหาคา กระแสและแรงดนลดวงจร และโหลดโฟลว ได
ปรมาณแทจรง (Actual Quantity)ปรมาณฐานอางอง (Reference Base Quantity)
ระบบตอหนวย หรอ เปอรยนต (Per Unit System)
40
![Page 11: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/11.jpg)
คาตอหนวย ในการคานวณ Load Flow
41
1. คาอมพแดนซ (Impedance, Z)2. คาแรงดน (Voltage, V)3. คากระแส (Current, I)
4. กาลงไฟฟา (Power, P, Q, S)
ปรมาณทางไฟฟากาลง ทตองทาเปนคาเปอรยนต
42
ลกษณะการใชปรมาณเปอรยนต
แรงดนคนละระดบ เนองจากตอหมอแปลงไฟฟา
600t
EIjX
[A]
ตองแปลงคาใหอยในฐานเดยวกนกอน
115 kV 12 kV600
350 kVAX = 10 %
W
jXt
I
E = 115 kV600 W
43
• คาซงวดได หรอ คานวณไดจากคณสมบตของอปกรณไฟฟากาลง• มกระบมากบรายละเอยด (specification) หรอ แผนปาย (name plate) ของอปกรณนนๆ
ปรมาณแทจรง, คาแทจรง (actual value, actual quantity)
44
![Page 12: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/12.jpg)
• คาทกาหนดขนเปนเกณฑเพอนาคาแทจรงมาเปรยบเทยบ
• มกกาหนดจากพกดของอปกรณไฟฟาตวใดตวหนงในระบบ
• โดยมากมกจะกาหนดจากพกดเครองกาเนดไฟฟา (Generator Rating)
ปรมาณฐาน / คาฐาน (base value, base quantity)
45
มอย 4 ปรมาณ คอ1. แรงดนฐาน (base voltage, V, kV)2. กระแสฐาน (base current, A)3. อมพแดนซฐาน (base impedance, Ohm)4. กาลงไฟฟาฐาน (base power, kVA, MVA)
•ปกตจะเลอกใชคาฐาน 2 ตว แลวเอาความสมพนธทางไฟฟามาหาคาทเหลอ - กาลงไฟฟาฐาน
- แรงดนฐานปกตจะใช 2 คาน
ปรมาณฐานในทางไฟฟากาลง (Power System base quantity)
46
การหาปรมาณคาฐานตางๆ
กาหนดให เครองกาเนดไฟฟา มคาตางๆ ดงน
จะได ปรมาณฐาน (base quantity) เปน
• คาแรงดนพกด 1 เฟส เปน• คากาลงไฟฟาพกด 1 เฟส เปน
VLN - แรงดนฐาน ระหวางสายกบสายนวทรล [V]
VA1p - กาลงไฟฟาฐานใน 1 เฟส [VA]
VLN
VA1p
47
กระแสฐาน (Base Current)
จาก SIV
กรณระบบไฟฟา 1 เฟส ( 1 Phase System)
กระแสฐาน = กาลงไฟฟาฐานแรงดนฐาน
VA1p
VLN
=
48
![Page 13: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/13.jpg)
อมพแดนซฐาน (Base Impedance)
จาก VZI
กรณระบบไฟฟา 1 เฟส ( 1 Phase System)
อมพแดนซฐาน = แรงดนฐานกระแสฐาน I
VLN=
49
จาก SIV
คาอมพแดนซฐาน สามารหาไดจาก
1
LN
P
LN
VVAV
2
1
LN
P
VVA
1P
LN
VAV
=
อมพแดนซฐาน = LNVI
50
กรณ Base Voltage มหนวยเปน กโลโวลท (kVLN)Base Power มหนวยเปน เมกะโวลท.แอมป (MVA1P)
อมพแดนซฐาน(Base Impedance)
2
1
LN
P
kVMVA
2
1
LN
P
VVA
51
แรงดนฐาน 3 เฟส แรงดนระหวางสาย (VLL)กาลงไฟฟาฐาน 3 เฟส กาลงไฟฟา 3 เฟส (VA3p)
กรณระบบไฟฟา 3 เฟส ( 3 Phase System)กาหนดให เครองกาเนดไฟฟา มคาตางๆ ดงน
แรงดนฐาน 1 เฟส, VLN =(แรงดนฐาน, VLL )
3
กาลงไฟฟาฐาน 1 เฟส, VA1p = (กาลงไฟฟาฐาน, VA3p)3 52
![Page 14: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/14.jpg)
คากระแสฐาน (Base Current)
จาก 3S VI
กรณระบบไฟฟา 3 เฟส ( 3 Phase System)
3SI
V
กระแสฐาน(Base Current)
กาลงไฟฟาฐาน VA3p
x แรงดนฐาน VLL3=
53
จาก
2
3 3
VZ
VA
กรณระบบไฟฟา 3 เฟส ( 3 Phase System)
คาอมพแดนซฐาน (Base Impedance)
อมพแดนซฐาน(Base Impedance) กาลงไฟฟาฐาน VA3p
(แรงดนฐาน VLL)2=
54
สรป
• คาตอหนวยของ VLN ทเทยบกบคาแรงดนฐาน VLN ยอมเทากบ คาตอหนวยของ VLL เทยบกบคาแรงดนฐาน VLL
• คาตอหนวยของ VA1p ทเทยบกบคา กาลงไฟฟาฐาน VA1p ยอมเทากบ คาตอหนวยของ VA3p เทยบกบคากาลงไฟฟาฐาน VA3p
ปกตในระบบไฟฟากาลง - แรงดนทบอก คอ แรงดนระหวางสาย- กาลงไฟฟาทบอก คอ กาลงไฟฟา 3 เฟส 55
พสจน
กาหนดแรงดนฐาน, kVLL = 230 kV
คดในระบบ 1 เฟส จะได
กาลงไฟฟาฐาน, kVA1p =
แรงดนฐาน, kVLN =
= 20,000 kVA
= 132.8 kV
กาลงไฟฟาฐาน, kVA3p = 60,000 kVA
60,000 kVA3
230 kV3
56
![Page 15: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/15.jpg)
กาหนด
จะได คาแทจรง, kVLN = 66.4 kV
115230
= 0.5=
66.4132.8
= 0.5=
115 kV3
คาแทจรง, kVLL = 115 kV
คาตอหนวย, kVLL =คาแทจรง, kVLLแรงดนฐาน, kVLL
คาตอหนวย, kVLN = คาแทจรง, kVLNแรงดนฐาน, kVLN
57
กาหนด
จะได คาแทจรง, kVA1p = 5,000 kVA
15,00060,000
=
0.25=
15,0003
=
5,00020,000
=
0.25=
คาแทจรง, kVA3p = 15,000 kVA
คาตอหนวย, kVA3p =คาแทจรง, kVA3p
กาลงไฟฟาฐาน, kVA3p
คาตอหนวย, kVA1p =คาแทจรง, kVA1p
กาลงไฟฟาฐาน, kVA1p58
ระบบเปนวงจร 3 เฟส ตอโหลดแบบ Y ซงมคาอมพแดนซ- มแรงดนครอมโหลดเปน 2.4 kV (line-line) - โหลดแตละเฟส มอมพแดนซ เปน- มอมพแดนซจากสถานไฟฟาถงโหลดเปน
จงคานวณหาแรงดนระหวางสายทสถานไฟฟา (คาจรง, คา p.u.)
1.2 80LZ =
สถานสายสง
โหลด
10 60
ตวอยางท 2
59
วธท 1. คานวณโดยใชคาแทจรง
- แรงดนเฟสทโหลด
- กระแสเฟสทโหลด
2400 03
= 1385.7 0 V=
1,385.7 010 60
,R p
anR
VI
Z
138.57 60
,, 3
R lR p
VV
A60
![Page 16: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/16.jpg)
• จาก KCL จะไดแรงดนเฟสทสถานไฟฟา VS,p เปน
• ขนาดแรงดนระหวางสาย (line-line) ทสถานไฟฟาเปน=
, ,S p R p an RV V I Z= +
1,543 2.11=
3 1,543´
2.672 kV= 2,672 V=
( )1385.7 0 138.57 60 1.2 85= + - ´
V
,S lV
61
จะไดรปวงจร 1 เฟส ของระบบ (per phase circuit) เปน
12 80 W
10 60 W1385.7 0 V 1543 2.11 V
62
วธท 2. คานวณโดยใชคาตอหนวย (per unit)
กาหนด แรงดนฐาน (kVLL) มคา 2.4 kVกระแสฐาน มคา 138.57 A
** ใชกระแสฐาน เนองจาก คา kVA ไมเกยวของในการคานวณ
จะได
2,400 3138.57
= 10 = W
คาอมพแดนซฐาน = แรงดนฐาน kVLNกระแสฐาน
63
สามารถหาคาตอหนวยไดดงน
• คาตอหนวยของอมพแดนซ (ZR)
1.2 8010
= 0.12 80=
• คาตอหนวยของ VR, p2,400 3 0
2,400 3
= 1.0 0=
• คาตอหนวยของ Ian138.57 60
138.57-
= 1.0 60= -
64
![Page 17: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/17.jpg)
• แรงดนตอหนวยทสถานไฟฟาเปน
( )1.0 0 1.0 60 0.12 80= + - ´
1.1135 2.11=
• คาแรงดนแทจรง (True Value) ทสถานไฟฟาเปน= คาตอหนวย (p.u.) x คาฐาน (base value)
1.1135 2.4 kV= ´
2.672 kV= [แรงดนระหวางสาย]
, ,S p R p an RV V I Z= +
65
• การคานวณระบบไฟฟากาลง บางทจาเปนตองเปลยนแปลงคาฐานของอปกรณ
• คาฐานทเปลยนไป คาตอหนวยเดมจะเปลยนแปลงไปดวย
จาก Per - Unit Impedance p.u. Z
จะได
= (อมพแดนซแทจรง) x (กาลงไฟฟาฐาน)(แรงดนฐาน)2
คาตอหนวยทมการเปลยนแปลงคาฐาน
p.u. Z = อมพแดนซแทจรงอมพแดนซฐาน
66
2(actual impedance, ) base MVAp.u. Z =
(base kV)W ´
คาเดม givengiven 2
given
(actual Z, )(base MVA )p.u. Z =
(base kV )W
คาใหม newnew 2
new
(actual Z, )(base MVA )p.u. Z = (base kV )
W
สามารถเขยนความสมพนธไดเปน2
given newnew given
new given
base kV base MVAp.u. Z = p.u. Zbase kV base MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
จาก
67
เครองกาเนดไฟฟา มคาซงโครนสรแอคแตนซ (Synchronous Reactance), XS = 0.2 p.u. ซงเทยบจากคาฐานตามแผนปาย (name plate) ของเครอง คอ 13.8 kV, 100 MVA
ถาหากกาหนดใหใชคาฐานใหมเปน 15 kV, 300 MVA
ตวอยางท 3
• จงหาคา XS ทคาฐานใหม
68
![Page 18: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/18.jpg)
คา XS ทแทจรง มคา
XS = (p.u.) x (base impedance)213.8 0.2
100æ ö÷ç= ´ ÷ç ÷çè ø
= 0.38088 W
คา base impedance ใหม215
300= 0.75 = W
คา XS ทคาฐานใหม
p.u. XS0.38088
0.75 W
=W
0.5078 p.u.=
มคาเปน
69
สามารถหาคา XS ทคาฐานใหม ไดจาก
2given new
new givennew given
base kV base MVAp.u. Z = p.u. Zbase kV base MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
จะได213.8 300 = 0.2
15 100SXæ ö æ ö÷ ÷ç ç´ ´÷ ÷ç ç÷ ÷ç çè ø è ø
0.5078 p.u.=
70
• คาอมพแดนตตอหนวย ขนอยกบ วดทางดานแรงสง (HV) หรอ แรงตาของหมอแปลง (LV)
ถา base kV เปนดานแรงสง อมพแดนซจะอางองดานแรงสง
ถา base kV เปนดานแรงตา อมพแดนซจะอางองดานแรงตา
** คา base MVA กคอคาขนาดพกด MVAของหมอแปลง
คาอมพแดนซตอหนวย ในวงจรหมอแปลง 1 เฟส
71
ตวอยางท 4หมอแปลง 1 เฟส พกด 230/400 V 2.5 kVA คารแอคแตนซรว (leakage reactance) วดทางดานแรงตา (LV) มคาเทากบ 0.6 โอหม
จงแสดง คารแอคแตนซรว เปนคาตอหนวย (per unit)
230 / 400 kV2.5 kVA
X = 0.6
72
![Page 19: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/19.jpg)
เนองจากคาจรงทวดได มาจากดานแรงตา พจารณาทแรงตา
• พจารณาดานแรงตา (LV) จะได
Base impedance ดานแรงตา(Base Z, LV)
2
3
2302.5 10
21.16
0.621.16
0.028
จะได p.u. X True , LV=Base ,LV
ZZ
73
• เมอพจารณาจากดานแรงสง จะไดคา รแอคแตนซรว เมอวดทางดานแรงสง หาจาก
2
HVHV LV
LV
VX XV
24000.6230
1.81
HVHV
HV
VXI
LVLV
LV
VXI
HV HV LV
LV HV LV
X V IX I V
จาก LV HV
HV LV
I VI V
จะได
HV HV HV
LV LV LV
X V VX V V
และ
74
• พจารณาดานแรงสง จะได
Base impedance ดานแรงสง(Base Z, HV)
2
3
1002.5 10
64.0
จะได1.8164.0
0.028
สรป ไมวาดานแรงดนตา หรอ ดานแรงดนสงของหมอแปลงไฟฟา คารแอคแตนซตอหนวย (p.u.) ยอมเทากน
p.u. X True , LV=Base ,LV
ZZ
75
• หมอแปลงไฟฟา 3 เฟส ประกอบดวยหมอแปลงไฟฟาเฟสเดยว 3 ตว มาตอกน
• สามารถตอเปนรปแบบตางๆ ไดดงน1. Y - Y
2. Y -
3. - Y
4. -
คาอมพแดนซตอหนวย ในวงจรหมอแปลง 3 เฟส
76
![Page 20: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/20.jpg)
กรณหมอแปลงตอแบบ Y - Yหมอแปลง 1 เฟส 3 ตว พกด 25 MVA, 39.8/3.98 kV นามาตอเปนหมอแปลง 3 เฟส แบบ Y-Y ไดเปน
• พกดของหมอแปลง 3 เฟส• แรงดนระหวางสาย 3 39.8
3 3.98
69 / 6.9 kV
= 3x25 = 75 MVA
77
ตอโหลดดานแรงตา แตสามารถคดคาอมพแดนซแตละเฟสทดานแรงสงได
ZH.V239.8 kV0.6
3.98 kV
2690.66.9
60
( ) ( )2 2LV HV
LV HVLV HV
kV kVMVA MVA
Z Z= =
78
กรณหมอแปลงตอแบบ Y -
สามารถคดคาอมพแดนซแตละเฟสทดานแรงสง (HV)ได
ZH.V.2690.6
3.98
180
79
ถาไมคดผลของมมเฟสทเปลยนไป สามารถเขยนการตอ Y- ใหอยในรป Y-Y ไดเปน
สามารถคดคาอมพแดนซแตละเฟสทดานแรงสงได239.80.6
2.3
180
3.983
ZH.V.80
![Page 21: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/21.jpg)
ตวอยางท 5ตวอยางท 5หมอแปลงเฟสเดยว พกด 25 MVA, 38.1/3.81 kV จานวน 3 ตว นามาตอเปนแบบ 3 เฟส แบบ ใหใชคาฐาน 50 MVA, 69 kV ดานแรงสง จงหา
Y - Δ
1. คาตอหนวยของภาระไฟฟา (RL) ขนาด 0.6 ohm โดยใชคาฐานดานแรงดนตา
2. คา RL เมอยายมาดานแรงสง พรอมหาคาตอหนวย (p.u.) ของ RL ดานแรงสง
81
แบบ 31.8 / 3.81 kV - ดานแรงสง เปน แรงดนเฟส- ดานแรงตา เปน แรงดนระหวางสาย
Y - Δ
3.81 kV38.1 kV66 kV
อตราสวนแรงดน คอ 1
2
663.81
VV
82
กาลงไฟฟาฐาน ดานแรงตา = 50 MVA
แรงดนฐาน ดานแรงตา 3.816966
3.98 kV
• คาอมพแดนซฐานดานแรงตา
. .Base L VZ 23.9850
0.3168
• คาตอหนวยของ RL (ดานแรงตา)p.u. RL
0.60.3168
1.89 p.u.
base =base
LVVMVA
83
• คาอมพแดนซฐานดานแรงสงเปน
Base HVZ 26950
95.22
• คาตอหนวยของ RL (ดานแรงตา)
p.u. RL0.6
0.3168 1.89 p.u.
• RL ยายมาดานแรงสงมคาเปนRL,HV
2660.63.81
180
base =base
HVVMVA
( )( )
2
, 2HV
L LVLV
kVR
kV=
,
base L LV
LV
RZ
84
![Page 22: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/22.jpg)
• ใชแผนภาพรแอคแตนซ เพอใชวเคราะหการลดวงจรในระบบ
• ถาใชโปรแกรมคอมพวเตอรวเคราะหการลดวงจร (Fault) อาจใชแผนภาพอมพแดนซในการวเคราะห
การคานวณเพอเขยนแผนภาพรแอคแตนซ
85
แผนภาพเสนเดยว
แผนภาพอมพแดนซ
แผนภาพรแอคแตนซ86
1. คาฐานของระบบ 3 เฟส คอคาแรงดนฐานระหวางสาย (V line) และคากาลงไฟฟาฐานทคดทง 3 เฟสรวมกน
2. คาฐานทอกดานของหมอแปลง คาแรงดนฐานหาจากอตราสวนของแรงดนระหวางสายของหมอแปลงตวนน แตคากาลงไฟฟาฐานเทากนทกจดในระบบไฟฟากาลง (ทง LV และ HV)
3. คาอมพแดนซ (Z) หรอ รแอคแตนซ (X) หมอแปลง 3 เฟส มกบอกเปนคาตอหนวย หรอ % เทยบจากพกดของหมอแปลงนน
หลกการคานวณเพอเขยนแผนภาพรแอคแตนซ (1)
( )3S f
87
4. หมอแปลง 3 เฟส ทประกอบจาก หมอแปลง 1 เฟส 3 ตว
5. คาอมพแดนซตอหนวยทมฐานอนไมตรงกบคาฐานของระบบ ใหเปลยนแปลงคาฐานใหตรงกบคาฐานของระบบ
หลกการคานวณเพอเขยนแผนภาพรแอคแตนซ (2)
- คากาลงไฟฟาแทจรง (true S) หาจากกาลงไฟฟาหมอแปลง 1 เฟส 3 ตว- คาอมพแตนซของหมอแปลง 3 เฟส = คาอมพแดนซของหมอแปลง 1 เฟส
2given new
new givennew given
base kV base MVAp.u. Z = p.u. Zbase kV base MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
88
![Page 23: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/23.jpg)
เครองกาเนดไฟฟา 3 เฟส ขนาด 300 MVA, 20 kV มซบทรานเซยนรแอคแตนซ (XS) 20 % เครองกานดไฟฟานจายกาลงไฟฟาผานสายสงยาว 64 km ใหแกมอเตอรแบบซงโครนสจานวนหนง ดงรป
G
M
M
k l m np
r
T1 T2
M1
M2
ตวอยางท 6
89
มแรงดนพกด 13.2 kV แทนดวย M1 และ M2 โดยท M1 มสายกลางตอลงดนผานรแอคแตนซ สวน M2 มสายกลางไมตอลงดน (ซงเปนกรณไมเกดขนตามปกต) พกดของอปกรณตางๆ เปนดงน
200 MVA, X” = 20 %100 MVA, X” = 20 %
มคาตางๆดงน
T1 เปนหมอแปลง 3 เฟส, 350 MVA, 230/20 kV, X = 10 %
T2 เปนหมอแปลง 1 เฟส 3 ตว, 100 MVA, 127/13.2 kV, X = 10 %
M1
M2
มอเตอรทกตว
หมอแปลงในระบบ
90
• แผนภาพรแอคแตนซพรอมคาตอหนวย (Reactance Diagram with p.u. value) โดยใช คาฐาน (Base Value) เปนคาพกดของเครองกาเนดไฟฟา
คารแอคแตนซอนกรมของสายสง = 0.5 ohm / km
สายสง (Transmission Line)
จงหา
91
• จะเขยนแผนภาพรแอคแตนซ (Reactance Diagram) สงทตองการหาคอ
• รแอคแตนซของเครองกาเนดไฟฟา
• รแอคแตนซของหมอแปลง T1 และ T2
• รแอคแตนซของสายสงไฟฟา
• รแอคแตนซของมอเตอรไฟฟา M1 และ M2
92
![Page 24: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/24.jpg)
• คาฐานทดานแรงตา (LV) ของหมอแปลง T1 จะไดแรงดนฐาน = 20 kV กาลงไฟฟาฐาน = 300 MVA
พจารณาทหมอแปลง T1 ซงตอแบบ YD-
• อตราสวนแรงดน = 230 / 20 kV จะได
• T1 เปนหมอแปลง 3 เฟส แรงดนทบอกคอคาแรงดนระหวางสาย (Vline) ทงดานแรงสงและแรงตา
แรงดนฐาน ดาน Y = 2302020
´ 230 kV=
กาลงไฟฟา ของ T1 = 350 MVA 93
2given new
new givennew given
base base p.u. = p.u. base base
kV MVAZ ZkV MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
จะไดคา X ของหมอแปลง T1 เปน
( )2
new230 300p.u. = 0.1230 350
Xé ù é ùê ú ê úê ú ê úë û ë û
จะได xT1 = 0.0857 p.u.
• กาลงไฟฟาของ T1 (300 MVA) ไมเทากบกาลงไฟฟาฐาน (350 MVA)• ตองเปลยนคา X ใหม ตามคาฐานของระบบ
8.57 %= 94
พจารณาทหมอแปลง T2 ซงตอแบบ Y-D
• อตราสวนแรงดน = 220 / 13.2 kV จะได
• T2 เปนหมอแปลง 1 เฟส 3 ตว แรงดนทบอก คอ คาแรงดนเฟสทงดานแรงสงและแรงตา ตองแปลงเปนแรงดนระหวางสาย ตามการตอ
แรงดนฐาน ดาน = 13.2230220
´ 13.8 kV=
กาลงไฟฟาของ T2 = 300 MVA=
3 127220 kV´
= 13.2 kV
3 x 100
D
95
( )2
new13.2 300p.u. = 0.113.8 300
Xé ù é ùê ú ê úê ú ê úë û ë û
จะได XT2 = 0.0915 p.u.
จะไดคา x ของหมอแปลง T2 เปน
• กาลงไฟฟาของ T2 (300 MVA) เทากบกาลงไฟฟาฐาน (300 MVA)• ตองเปลยนคา x ใหม ตามคาฐานของระบบ
9.15 %=
2given new
new givennew given
base base p.u. = p.u. base base
kV MVAZ ZkV MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
96
![Page 25: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/25.jpg)
จะไดแรงดนฐาน (Base V) ทตาแหนงตางๆ ในระบบ เปน
G
M
M
k l m np
r
T1 T2
M1
M2
20 kV 230 kV 13.8 kV
97
สายสง (Transmission Line)คาอมพแดนซทงสายสง
(true Zline) = 32
คาอมพแดนซฐานของสายสง(Base Zline)
( )2230300
= = 176.3
คารแอคแตนซตอหนวย (p.u.) ของสายสง32
176.3 W
=W
0.1815 p.u.=
= (Base kVสายสง)2
Base MVA
W
W
p.u. lineX
= 0.5 x 64
98
มอเตอรไฟฟา M1 13.2 kV, 200 MVA, X” = 20 %
• หาคารแอคแตนซตอหนวย (p.u.) จาก
จะได XM1 ( )2300 13.20.2
200 13.8æ öæ ö÷ ÷ç ç= ÷ ÷ç ç÷ ÷ç çè øè ø
0.2745 p.u.=
• กาลงไฟฟาของ M1 (200 MVA) ไมเทากบกาลงไฟฟาฐาน (300 MVA)• แรงดนไฟฟาของ M1 (13.2 kV) ไมเทากบแรงดนไฟฟาฐาน (13.8 kV)
2given new
new givennew given
base base p.u. = p.u. base base
kV MVAZ ZkV MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
99
13.2 kV, 100 MVA, X” = 20 %
XM2 ( )2300 13.20.2
100 13.8æ öæ ö÷ ÷ç ç= ÷ ÷ç ç÷ ÷ç çè øè ø
0.5490 p.u.=
มอเตอรไฟฟา M2
• หาคารแอคแตนซตอหนวย (p.u.) จาก
• กาลงไฟฟาของ M2 (100 MVA) ไมเทากบกาลงไฟฟาฐาน (300 MVA)• แรงดนไฟฟาของ M2 (13.2 kV) ไมเทากบแรงดนไฟฟาฐาน (13.8 kV)
2given new
new givennew given
base base p.u. = p.u. base base
kV MVAZ ZkV MVA
é ùé ùê úê úê úê úë û ë û
จะได100
![Page 26: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/26.jpg)
สามารถเขยนรแอคแตนซไดอะแกรม ไดเปน
+Eg-
+Em1
-
+Em2
-
k l m n
p rj0.2
j0.0857 j0.1815 j0.0915
j0.2745 j0.5490
101
จากตวอยางท 6 มอเตอร M1 และ M2 มกาลงไฟฟาเขาไป 120 MW และ 60 MW ตามลาดบ ทแรงดน 13.2 kV และ P.F = 1.0 ใหคานวณหาแรงดนทขวของเครองกาเนดไฟฟา
+Eg-
+Em1
-
+Em2
-
k l m n
p rj0.2
j0.0857 j0.1815 j0.0915
j0.2745 j0.5490
(120 MW) (60 MW)
+
V
-
ตวอยางท 7
102
กระแสในระบบ = กระแสไหลใน M1 + กระแสไหลใน M2
1 2M MI I I= + 1 2M MS SV V
= + 1 2M MS SV+
=
• หาคากาลงไฟฟาและแรงดนตอหนวย (p.u. S, p.u. V)
11
1cosM
MM
PSq
=120 0
1=
120 MVA=
22
2cosM
MM
PSq
=60 01
=
60 MVA=
KCL
103
จะได
จาก คากาลงไฟฟาฐาน = 300 MVA ทาเปนคาตอหนวยไดเปน
180 MVA300 MVA
= 0.6 p.u.=
จาก แรงดนฐาน = 13.8 kV จะได คาแรงดนตอหนวยเปน
1 2M MS S+
V =13.213.8
0.9565 0 p.u.=
p.u.
p.u.
1 2M MS S+ 180 MVA=120 60= +
104
![Page 27: New Lesson 01 Power System Modelling.pptblog.bru.ac.th/wp-content/uploads/bp-attachments/10627/... · 2019. 9. 10. · แบบจําลองของระบบไฟฟํ](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060704/6070cc310c679b4886450a76/html5/thumbnails/27.jpg)
1 2M MS SIV+
=0.6 0
0.9565 0
=
จะได
0.6273 0 p.u.=
+Eg-
k l m n
j0.2
j0.0857 j0.1815 j0.0915
+
-
0 .9 5 6 5 0V =
+
VG
-
0.6273 0I =
105
แรงดนทขวของเครองกาเนดไฟฟา (Terminal Voltage)
( )0.9565 0.6273 0.0857 0.1815 0.0915j j j= + + +
0.9565 0.2250j= +
0.9826 13.2= p.u.
แรงดนคาทแทจรง เทากบ0.9826 20kV= ´
( )1 2t R T line TV V I X X X= + + +
True Vt19.65kV=
p.u.
Base Voltage
106
END
107