Drehstromübertragungsnetzwerk

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Hallo, ich versuche gerade eine Aufgabe zur Drehstromübertragung zu lösen. Leider hänge ich an einem kleinen Verständnis in Bezug zur Teilaufgabe b.

Es geht insbesondere um die Spannungen U_Pstern und U_Netzstern=U_Nstern.

Ich verstehe nicht wo genau dort eine Sternschaltung jeweils zu erkennen ist. Soll das rotumzeichnete was ich gemacht habe jeweils eine Sternschaltung darstellen oder wo bitte ist eine Sternschaltung dort zu erkennen. Es geht mir insbesondere um die Berechnung von U_Netzstern, welche sich mithilfe 220V/wurzel(3) berechnen lässt. Ich weiss das es sich hierbei um die symmetrische Formel in Bezug zu Sternschaltungen handelt und deshalb die 220V die Außenleiterspannung sein muss und U_Netzstern die Strangspannung sein muss.

Aber wie gesagt erkenne ich das nicht wirklich in der Aufgabe selbst. Ich brauche das nämlich für die b, den rest ink. ZD kann ich.

Ich freue mich über jede hilfreiche Antwort.

mfg

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

was hat eine "Sternschaltung" zu tun mit Teilaufgabe b) ?? Da geht es doch um ganz was anderes...

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Wieso wird dann U_Netz mithilfe 220V/wurzel(3) bestimmt ? Es handelt sich doch um die wurzel(3) um den Verkettungsfaktor bei Symmetrischen Drehstromsytemmen. Und bei der Sternschaltung gilt bekanntlich Strangspannung=Außenleiterspannung/wurzel(3).

Eine andere Idee wieso man hier die wurzel(3) verwendet habe ich leider nicht, da ich die Wurzel(3) nur in Bezug zu Stern- und Dreiecksschaltungen kenne.

grübelnd

Edit: Ich brauche nämlich die U_Netz für das Zeigerdiagramm. Da fällt mir noch eine Frage ein: Wenn du behauptest das dies hier absolut nichts mit einer Sternschaltung zu tun hat, wieso steht dann neben dem U_Netz noch ein Stern in der Musterlösung? Wie gesagt hab ich die Teilaufgabe b verstanden, bloß ergibt sich mir nicht wie man auf die Spannung U_Netz kommt (mithilfe dem Verkettungsfaktor).

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Das hat nichts mit einer Sternschaltung zu tun. Die Angabe 380kV bezieht sich auf die verketteten Spannungen. Wenn du mit einphasigen Ersatzschaltbildern rechnest, muss du die Sternpunktsspannungen verwenden, da man ja das Drehstromnetz in 3 einphasige Netze zerlegt.
Also taucht hier der Faktor 1/wurzel 3 auf.

Überlegen kann man sich das anhand der Leistungsbilanzen: Die transportierte Energie des einphasigen Ersatzschaltbildes ist ein Drittel der Energie des Drehstromsystems. Daraus ergibt sich, dass die Spannung, welche im ESB verwendet wird mit 1/wurzel 3 multipliziert werden muss. In anderen Worten: man rechnet mit der Sternpunktsspannung..
Das heißt aber nicht, dass ein Sternpunkt oder gar eine Sternschaltung wirklich vorhanden sein muss. Es ist eine Abstraktion.

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Vielen dank, das macht nun einiges klarer. Ich bin nun mittlerweile bei c angekommen und dort ist die Rede von einem Übertragungswinkel, den ich auch einfach bestimmen konnte. Aber so ganz verstehe ich nicht was er den nun darstellen soll. Ich weiss das es der Winkel zwischen der Spannung des starren Netzes und der Generatorspannung im Zeigerdiagramm ist. Heißt das nun das der Übertragungswinkel eventuell nur etwas Auskunft darüber gibt, wie viel Spannung auf die Gesamtimpedanz meines Netzwerkes zwischen Generator und dem starren Netz abfällt. Denn schließlich wächst die Gesamtimpedanz ja wenn dieser Winkel größer wird oder?

Das heißt umso näher ich mich zur Kippleistung bewege desto höher ist der Spannungsabfall zwischen meinem Generator und dem starren Netz und das impliziert das der Übertragungswinkel wächst. Ich habe im Internet leider wirklich nichts passendes gefunden was man hier anwenden kann.

Bei Teilaufgabe c ist ja alles fast konstant geblieben was bei b berechnet wurden ist. Ausnahme ist die Gesamtimpedanz, die sich verändert hat, da wir schließlich nur noch eine Freileitung und ein Transformator T2 betrachten. Nun konnte ich hier auch den Übertragungswinkel bestimmen. Aber ich weiss nicht so ganz wie ich auf den Phasenwinkel kommen soll. Laut Musterlösung habe ich auch alles rechnerisch berechnet was es zu rechnen gibt. Jetzt fehlt mir nur noch Phasenwinkel der laut Musterlösung 28° ist. Mich würde interessieren wie ich diesen noch bestimmen könnte. Ich habe ja gedacht einfach mittels Maschensatz (Ux_Ges,Neu bestimmen) da irgendetwas zu probieren, aber das hilft nicht sehr weiter /:.

Gruß.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ich verstehe nicht, wo das Problem liegt, da du den Phasenwinkel ja schon im Zeigerdiagramm ablesen kannst. Du hast ja selbst den Zahlenwert 28° dazugeschrieben.

Du hast zwei Spannungszeiger gegeben:

1) U(netz) = starr
2) U(polrad) = unverändert zum vorigen Beispiel.
3) Du hast den neuen Übertragungwinkel berechnet

=> damit erhältst du das von dir gepostete Zeigerdiagramm.

Die Verbindung zwischen den Zeigerenden von U(netz) und U(polrad) ist die an den Induktivitäten abfallende Spannung. Diese muss zum Strom eine Phasenlage von +90° haben. D.h. der Strom steht senkrecht auf diese Verbindungslinie. Du hast diese ja sogar eingezeichnet. Infolge musst du nur noch den Winkel ablesen (sollten 28° sein).

Ich habe aber nicht nachgerechnet, ob die Zahlenwerte tatsächlich rauskommen.

Zum Übertragungswinkel:

Dieser Winkel entspricht dem Polradwinkel, nur dass du hier noch eine zusätzliche Induktivität zur Synchronreaktanz in Serie liegen hast. Das neue Ersatzschaltbild der Maschine aus der Klemmensicht des starren Netztes ist daher das originale ESB (mit Xd), erweitert um die Serienschaltung mit den Trafo- und Leitungsimpedanzen.
Daher kannst du alle Zusammenhänge aus der Theorie der Synchronmaschine 1:1 übernehmen, indem du Xd gegen X(summe) ersetzt. Die Maschine fällt im starren Netz insbesondere außer Tritt, wenn der Übertragungswinkel 90° erreicht (deshalb gibt auch die Reserve). Wenn die Impedanz steigt, wächst auch der Übertragungswinkel, wegen

Das ist der ganze Trick Augenzwinkern

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Danke schön, aber nochmal kurz zum Phasenwinkel, da die gepostete Lösung die Musterlösung darstellt.

Ich habe es bisher wie folgt gemacht und auch verstanden:

,,Du hast zwei Spannungszeiger gegeben:

1) U(netz) = starr
2) U(polrad) = unverändert zum vorigen Beispiel.
3) Du hast den neuen Übertragungwinkel berechnet

=> damit erhältst du das von dir gepostete Zeigerdiagramm.

Die Verbindung zwischen den Zeigerenden von U(netz) und U(polrad) ist die an den Induktivitäten abfallende Spannung. Diese muss zum Strom eine Phasenlage von +90° haben."

Das war mir alles bereits klar. Aber ich verstehe nicht genau wie ich die Spannung die an der Gesamtreaktanz abfällt und den um 90° versetzten Strom einzeichnen/berechnen soll. Mir stellt sich also die Frage wie ich die Spannungen über die Gesamtreaktanzen hier bestimmen kann und daraufhin den Stromeinzeichnen kann der um 90° versetzt ist.

Ich habe es ja bereits über Maschenregel probiert, aber das scheint nicht mit der Länge von Ux_Ges, Neu übereinzustimmen. grübelnd

Bei b konnte ich ja alles noch einfach einzeichnen, da ich dort den Phasenwinkel ja aus dem Leistungsfaktor berechnen konnte.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Und was hast du in deinem vorigen Bild gemacht?

Du hast U(Netz), U(polrad) und den dazwischenliegenden Winkel.
Die von dir rot eingezeichnete Strecke ist der Spannungsabfall an den Induktivitäten, und den Strom hast du ja im rechten Winkel auch schon eingezeichnet. Den Phasenwinkel hast du dann auch.

Du fragst nach Dingen, die schon in deiner Zeichnung sind - was soll ich nun antworten? grübelnd

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Das vorherige Bild ist von der Musterlösung und das rotgezeichnete soll darstellen worauf ich nicht komme. Wie gesagt ist der Unterschied zu b, dass es bei b einfach war, da ich den Phasenwinkel aus dem Leitungsfaktor berechnen konnte und bei c diesen Winkel ohne den Leitungsfaktor bestimmen muss. Also meine Frage: Wie zeichne ich die Spannung an der Gesamtimpedanz und den um 90° versetzten Strom ein, ohne das ich den Phasenwinkel aus dem Leistungsfaktor berechnen kann wie hier in dieser Aufgabe.

Nochmals danke für die Hilfe!

Gruß.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Nochmals das Bild:

rot umringt sind die Größen, die du ja schon kennst

1) die Netzspannung
2) die Polradspannung der Maschine
3) den Winkel dazwischen

Der von mir rot eingezeichnete Zeiger ist der Spannungsabfall an den Induktivitäten.

Damit kannst du dir Richtung des Stroms ermitteln(blaue Linie) und den gesuchten Phasenwinkel (blau umringt)

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Mist, jetzt weiss ich wo mein Fehler die ganze Zeit lag. Ich hatte im Zeigerdiagramm die Spannung des Polrades einfach nur langgezogen, anstatt das er ja konstant ist, was impliziert 11,7cm entspricht 117KV zu nutzen. Jetzt ist es auch machbar. Danke sehr.^^

Ich hätte da mal eine Frage. Es geht da um eine andere Aufgabe mit einem ziemlich ähnlichen Drehstromübertragungsnetzwerk. Ich muss hier die notwendigen Abschaltleistungen eines Schalters im Falle eines Kurzschlusses berechnen, welcher auch eingezeichnet wurden ist. Nun habe ich es so verstanden, dass die Schalter, welche insbesondere Leistungsschalter sein sollen, Stromkreise öffnen bzw. schließen wenn z.b. zulässige Stromwerte überschritten wurden sind. Was genau sollen nun Abschaltleistungen im Zusammenhang darstellen? Die Schalter müssen doch keine Leistung aufbringen, da doch einfach nur geöffnet/geschlossen wird. Im Internet habe ich leider absolut nichts bzgl. der Abschaltleistung gefunden.

Danke nochmals.

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Jetzt frag ich lieber doch nach, da ich auch nach 2 Stunden nicht darauf komme. Ich weiss genau wie man die Abschaltleistung bestimmt, jedoch habe ich PProbleme damit die Gesamtimpedanz zu bestimmen durch die der Kurzschlussstrom fließt. Ich habe mal im Anhang die Aufgabe + Ausschnitt des Skript bzgl. der Abschaltleistung hochgeladen. Leider verstehe ich nicht wie ich den ,,irrelevanten grünen Weg" und "relevanten roten weg" setzenm kann um somit die Gesamtimpedanz zu berechnen, welche ich brauche. Ich denke das ist sicher sehr leicht, aber ich komm irgendwie nicht drauf.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Abschaltleistung ist bei Leistungsschaltern durchaus relevant, da der Strom nicht abrupt abreißt, sondern über einen Lichtbogen noch über eine kurze Zeit weiterfließt. Gleichzeitig baut sich eine Spannung über dem Schaltkontakt auf. Spannung x Strom ist Leistung, und diese muss abgeführt werden. Leistungsschalter sind deshalb sehr komplexe und kritische Betriebsmittel.

Bei der Analyse des Stromflusses stellt man fest, dass manche Anteile eines Kurzschlusses über den gerade betrachteten Schalter fließen (rot), manche wiederum nicht (grün). Klar, dass für den Schalter nur die roten Pfade relevant sind. Alle grünen Pfade in deinem Beispiel führen zwar Kurzschlussstrom, jedoch geht dieser nicht über einen den Schalter. Der Rest ist klassische Netzanalyse (zumindest für den 3-phasigen KS). Einphasige KS sind schwieriger zu behandeln, und wenn man dann auch noch transiente Vorgänge berechnen will, wird es zu einer "Wissenschaft". Dazu gibt es ausgefeilte Berechnungsprogramme; in der Praxis rechnet so etwas niemand zu Fuß. Wenn man aber keine Ahnung hat, nützt auch das teuerste Computerprogramm nichts, da du es nicht sinnvoll einsetzen kannst. Deshalb lernst du das hier smile

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Ich muss doch nochmal puschen, sorry.

Das ESB von der letzten Aufgabe habe ich im Anhang hochgeladen. Kannst du mir bitte sagen wie nun den Gesamtwiderstand berechnest bzgl. Aufgabe 1b wenn der Kurzschluss auftritt.. Kannst du einfach deine Vorgehensweise erklären? Wenn ich es einmal verstanden habe kann ich das sicher auf alle KS anwenden.

Danke nochmals!

JellyBellyy · Gast

Niemand ?

JellyBellyy · Gast

Mir geht es doch nur um den Gesamtwiderstand bei der Kurzschlussberechnung. Den Rest kann ich selbst.^^ Ich würde mich sehr freuen wenn jemand mir z.b. bzgl. des KS1 den neuen Gesamtwiderstand nennt und mir sagen kann wie man darauf kommt. Wenn ich das einmal verstanden habe, kann ich das sicherlich auf alle Netzwerke anwenden.

mfg.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

JellyBelly · Anmeldungsdatum: 20.06.2014 Beiträge: 58

Ich weiss wie man den kurzschluss bei einer Gleichstromschaltung berechnet, aber das hier auf diese etwas anders aussehenden ESB anzuwenden, fällt mir etwas schwer und damit meine ich nun den Innenwiderstand.

Berechnen lässt sich der Kurzschlusstrom mithilfe Bezugsspannung/(wurzel(3)*Innenwiderstand). Der Gesamt-Innenwiderstand sind dabei die Reaktanzen durch den derjenige KS Ik fließt.

Wenn ich nun z.b. den Innenwiderstand bzgl KS 2 berechnen will (Siehe Anhang), weiss ich nicht wie ich da vorgehen soll. Bei Gleichstromschaltungen hatten wir einfach nur die Widerstände von der Klemme aus betrachtet und normal die Widerstände zusammengefasst.

Hier funktioniert das nicht. Ich brauche nur einen Denkanstoß.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

zeichne doch einmal ein 2-poliges ESB. Und dann zeichne dort wo der KS ist, eine Verbindung gegen Masse. So tust du dir leichter, zu rechnen, als wäre es ein DC Netzwerk.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Was ich meinte siehst du hier. Du wirst den Strom Ik ja wohl ausrechnen können. Das ist Grundlagen, 1. Semester. IK1fließt über B1, also ist es der Strom, der für den Leistungsschalter relevant ist. Ab hier musst du es wirklich alleine schaffen...

Genauso für den KS2, hier musst du IK2 ausrechnen, da dieser Strom über C1 fließt.