Aplikovaná elektroenergetika 1

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra elektroenergetiky

Anotace:

Cílem předmětu je získání základních znalostí o metodice řešení širokého spektra problémů a úloh z oblasti elektroenergetiky. Student v úvodu získá přehled o potřebném matematickém aparátu a dílčích metodách, které bezprostředně využije při určování obvodových parametrů elektroenergetických struktur a posouzení jejich chování v různých podmínkách. Přiměřená pozornost je věnována i vedení zpětného proudu zemí a problematice zemnění jako celku. Cyklus je zakončen základními informacemi o vlivu vyšších kmitočtů na elektroenergetická zařízení.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Přehled matematického aparátu potřebného pro řešení problémů elektroenergetiky I (souřadnicové systémy, vektorový a maticový počet, diferenciální operátory a vybrané aplikace)

2. Přehled matematického aparátu potřebného pro řešení problémů elektroenergetiky II (obyčejné i parciální diferenciální rovnice, základy variačního počtu a vybrané aplikace)

3. Numerické metody pro řešení problémů elektroenergetiky 1 (nejužívanější algoritmy numerického řešení obyčejných diferenciálních rovnic, zahrnutí počátečních podmínek, možnosti numerické aproximace spojitých funkcí)

4. Numerické metody pro řešení problémů elektroenergetiky 2 (rovnice přenosu v n-vodičové soustavě a základní metody jejich řešení: Heavisideův rozklad, Wendroffovy aproximační formule, metoda konečných diferencí)

5. Numerické metody pro řešení problémů elektroenergetiky 3 (základní diferenciální metody pro řešení elektromagnetických polí - metoda konečných diferencí, metoda konečných prvků, typické aplikace)

6. Numerické metody pro řešení problémů elektroenergetiky 4 (základní integrální metody pro řešení elektromagnetických polí - metoda hraničních prvků, hybridní a ostatní metody, typické aplikace)

7. Základní charakteristiky a parametry elektromagnetických polí a metody jejich určování (energie, síly, vlastní a vzájemné indukčnosti, kapacity, vliv nelinearity a anizotropie prostředí)

8. Spojité, diskrétní a obvodové modely v elektroenergetických strukturách (základní atributy těchto modelů, meze použitelnosti, výhody, nevýhody, využití)

9. Modelování zpětné zemní cesty (prezentace existujících spojitých modelů - Rüdenbergova a Wagnerova a diskrétních modelů založených na numerických algoritmech)

10. Obvodové parametry elektroenergetických struktur 1 (určování vybraných obvodových parametrů dlouhých venkovních a kabelových vedení na základě polařského přístupu).

11. Obvodové parametry elektroenergetických struktur 2 (určování vybraných obvodových parametrů netočivých prvků - transformátory, tlumivky)

12. Obvodové parametry elektroenergetických struktur 3 (určování vybraných obvodových parametrů točivých prvků - synchronní a asynchronní generátory, kompenzátory atd.).

13. Problematika zemničů a zemnicích soustav (výpočet rozložení potenciálu a proudů v prvcích soustavy na základě polařského přístupu)

14. Vyšší kmitočty v elektroenergetice (rozložení proudů vyšších kmitočtů v zemnicích soustavách, vliv měničů na poměry v elektrických sítích atd.)

Osnova cvičení:

1. Stanovení časového průběhu elektrického pole v blízkosti vedení vvn bez zemnicích lan protékaného danými proudy metodou zrcadlení

2. Diferenciální rovnice popisující poměry v obecné n-vodičové přenosové soustavě a jejich diskuse.

3. Numerické modelování magnetizační křivky výkonového transformátoru pomocí kubických splinů, rovnice popisující připojení výkonového transformátoru k síti a způsob jejího řešení

4. Modelování časového průběhu napětí a proudu na venkovním vedení při různých podmínkách na začátku a na konci

5. Ukázka 2D FEM analýzy magnetického pole v okně výkonového transformátoru provedené na počítači buď vlastním programem, nebo některým z profesionálních programů (jako např. OPERA, jenž je k dispozici)

6. Poměry v trojfázovém kabelu vvn (rozložení potenciálu, intenzity elektrického pole a případný vliv těchto veličin na použité izolační materiály a celkovou životnost kabelu)

7. Stanovení časového průběhu sil působících na přípojnicové vodiče kruhového či obdélníkového průřezu protékané časově posunutými harmonickými proudy

8. 1D přenos energie ve ztrátovém prostředí modelovaný na základě polařského a obvodářského přístupu

9. Rozložení proudové hustoty v půdě při vedení zpětného proudu zemí, vliv náhodných zemničů a proměnné měrné vodivosti zeminy

10. Výpočet indukčností a kapacit vybraných typů vedení

11. Metodika výpočtu vlastních indukčností vzduchových tlumivek a sil působících na jejich vinutí

12. Reaktance synchronních turboalternátorů různých typů

13. Určování poměrů v jednoduchých zemnicích soustavách

14. Parazitní proudy společného a diferenciálního modu v silových obvodech s moderními napěťovými měniči

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Doležel: Učební texty dostupné na www stránkách

2. J. P. Barret: Power System Simulation. Chapman & Hall 1997

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+4

Typ cvičení: s, c

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Silnoproudá elektrotechnika - elektroenergetika- strukturované studium (povinný předmět)