GEL-10274 Réseaux électriques 1

Travail pratique no. 3

RÉSEAU À COMPENSATION SÉRIE

1. Objectifs• Étudier la compensation série d’une ligne de transport.• Étudier les transitoires dans un réseau à compensation série.

2. Description des travaux

On étudie le réseau suivant:

Ce schéma unifilaire montre un réseau de 735 kV, 60 Hz transportant de l’énergied’une centrale électrique (six alternateurs de 350 MVA) vers un réseau équivalent surune ligne de longueur 600 km. La ligne de transport est séparée en deux lignes de 300km chaque qui relient les barres B1, B2 et B3.Les lignes sont compensées à l’aide des condensateurs représentant 40% de la réac-tance de la ligne afin d’augmenter leur puissance transportable. Les deux lignes sontaussi compensées par deux réactances shunt de 330 Mvar. Les équipements de com-pensation sont installés au poste B2 où une charge de 250 MW est alimentée par untransformateur 300 MVA 735kV/230kV/25kV (connexion Yg/Yg/∆). Les bancs de con-densateur série sont protégés par des varistors MOV1 et MOV2. Les deux disjoncteursde la ligne sont représentés par CB1 et CB2. Le disjoncteur CB3 simule un défaut(court-circuit triphasé).

B1 B2

CB1

100 MW

Ligne 1

330 MvarQ = 250

Alternateurs13.8 kV

6*350 MVA

6*350 MVA13.8 kV/735 kV

∆/YgMOV1

B3

330 MvarQ = 250

MOV2 250 MW

300 MVA735/230/25 kV

Yg/Yg/∆

Équivalent735 kV

30000 MVA

CB2C1

C2

CB3X=0.22 puX/R=15

X/R =10

(735 kV, 300 km)

Ligne 2

(735 kV, 300 km)

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Modélisation- Construire un diagramme Simulink représentant le réseau triphasé à l’aide des blocs

du SimPowerSystems.- Les alternateurs et le réseau équivalent sont représentés par des blocs Three-phase

Source.- Les transformateurs sont représentés par des blocs Three-Phase Transformer (Two

Windings). Le transformateur connecté à la barre B2 est saturable.- Les lignes de transport sont modélisées par des blocs Distributed Parameters Line. Les

paramètres des lignes sont:R1 = 0.013 Ω/km R0 = 0.3129 Ω/kmL1 = 0.8778 mH/km L0 = 2.6078 mH/kmC1 = 13.2762 nF/km C0 = 8.5334 nF/km

- Les réactances et les condensateurs de compensation sont représentés par des blocsThree-Phase RLC series load.

- Dans ce travail, on ne représente pas les varistors MOV1 et MOV2.- Les disjoncteurs CB1 et CB2 sont modélisés par des blocs Three-Phase Breaker. Le

disjoncteur CB3 est modélisé par un bloc Three-Phase Fault.- Ajouter des capteurs de tension et de courant pour mesurer V1 et I1 à la barre B1 et

V2 et I2 à la barre B2. On peut utiliser les blocs Three-Phase VI Measurement commebarres de connexion. Ces blocs contiennent tous les capteurs tension et courantnécessaires pour les mesures triphasées. À remarquer que les mesures peuvent êtrerécupérées avec des blocs From (dans la collection Signal Routing de Simulink).

- Ajouter également des capteurs de tension aux bornes des condensateurs C1 et C2pour observer les tensions transitoires de ces éléments.

- Ajouter dans le diagramme SimPS un bloc Powergui et sélectionner Discretize electri-cal model afin de pouvoir simuler le système en mode discret (plus rapide que le modecontinu).

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SimulationDans Powergui, spécifier Sample Time égal à 50e-6. Dans Simulation Parameters/Sol-ver/Solver options, choisir Type Fixed-step et discrete (no continuous states) et spécifierFixed step size égal à 50e-6.

a) Mise sous tension des lignesDans la fenêtre de dialogue des blocs Three-Phase Breaker, spécifier le temps de ferme-ture correspondant à une crête de la tension de la source (1.25/60 s par exemple).Simuler le réseau pour une durée de 0.2 s. Observer et enregistrer les formes d’onde deV2 et I2 à la barre B2 et les tensions aux bornes des condensateurs.Donner des commentaires sur les transitoires observés.Refaire la simulation avec les condensateurs supprimés. Comparer les transitoiresobtenues pour les deux cas (sans et avec compensation série).

b) Défaut triphasé à barre B2Dans la fenêtre de dialogue des blocs Three-Phase Breaker, choisir l’état initial (Initialstatus of breakers) comme «closed» et «désélectionner» les commutation des trois pha-ses (Switching of phase A, B, C). Ainsi programmés, les disjoncteurs vont demeurer àleur état initial (fermé). La simulation commencera en régime permanent.Dans la fenêtre de dialogue du bloc Three-Phase Fault, spécifier un court-circuit ligne-neutre triphasé de durée 3 cycles commençant à un cycle après le début de la simula-tion:

- sélectionner Phase A Fault, Phase B Fault et Phase C Fault- Fault resistance Ron 0.001- sélectionner Ground Fault- Ground resistance Rg 1- Transition status [1 0]- Transition time [1/60 4/60]

Simuler le réseau pour une durée de 0.5 s. Observer et enregistrer les formes d’onde deV2 et I2 à la barre B2, le courant de défaut, et les tensions aux bornes des condensa-teurs. Observer les oscillations sous-synchrones présentes dans les formes d’onde destensions.Donner des commentaires sur les transitoires observés. Déterminer la fréquence desoscillations sous-synchrones.

c) Mesure d’impédance Ajouter dans le diagramme SPS un bloc Impedance Measurement. Connecter ce blocentre les phases A et B à la barre B2.Dans la fenêtre de dialogue de Powergui, cliquer sur Impedance vs Frequency Measure-ment pour ouvrir une fenêtre de mesure. Spécifier les paramètres désirés et cliquer surDisplay pour lancer les calculs d’impédance. Le résultat (amplitude et phase) sera affi-ché dans la fenêtre et sauvegardé dans workspace.À l’aide des courbes obtenues, identifier les fréquences de résonance de ce réseau. Don-ner des commentaires sur ces fréquences. Peut-on reconnaitre la fréquence de réso-nance sous-synchrone parmi les fréquences de résonance?