Как да изчисля тока на дефекта от вторичната страна на трансформатор, който снабдява предавателна линия с определено импеданс?

Изчисляването на тока при дефект (т.е. краткосрочния ток) от вторичната страна на трансформатор, захранващ преходна линия, е сложен процес, който включва множество параметри на електроенергийната система. По-долу са представени стъпките и релевантните формули, които ще ви помогнат да разберете как да извършите това изчисление. Ще приемем, че системата е трифазна AC система, а дефектът се появява на вторичната страна на трансформатора.

1. Определение на параметрите на системата

Параметри на трансформатора:

• Номинална мощност на трансформатора S rated (единица: MVA)

• Импеданс на трансформатора ZT (обикновено даден като процент, например ZT = 6%)

• Напряжение на първичната страна на трансформатора V1 (единица: kV)

• Напряжение на вторичната страна на трансформатора V2 (единица: kV)

Параметри на преходната линия:

• Импеданс на преходната линия ZL (единица: ом или ом на километър)

• Дължина на преходната линия L (единица: километри)

Еквивалентна импеданс на източника:

Еквивалентната импеданс на източника ZS (единица: ом), обикновено предоставена от горното електроразпределително мрежово устройство. Ако източникът е много силен (например, от голяма електроцентрала или безкраен шинопровод), можете да приемете, че ZS ≈ 0.

2. Нормализация на всички импеданси до една и съща база

За опростяване на изчисленията е обичайно да се нормализират всички импеданси до една и съща базова стойност (обикновено първичната или вторичната страна на трансформатора). Тук избираме да нормализираме всички импеданси до вторичната страна на трансформатора.

• Базово напряжение: Изберете напряжението на вторичната страна V2 като базово напряжение.

• Базова мощност: Изберете номиналната мощност на трансформатора S rated като базова мощност.

Базовата импеданс се изчислява по следния начин:

където V2 е напряжението на вторичната страна (kV), а S rated е номиналната мощност на трансформатора (MVA).

3. Изчисление на импеданса на трансформатора

Импедансът на трансформатора ZT обикновено е даден като процент и трябва да бъде преведен в реална импедансна стойност. Формулата за преобразуване е:

4. Изчисление на импеданса на преходната линия

Ако импедансът на преходната линия е даден в оми на километър, изчислете общия импеданс въз основа на дължината на линията L:

5. Изчисление на еквивалентната импеданс на източника

Ако е известна еквивалентната импеданс на източника ZS, използвайте я директно. Ако източникът е много силен, можете да приемете, че ZS ≈ 0.

6. Изчисление на общата импеданс

Общата импеданс Ztotal е сборът от импеданса на трансформатора, импеданса на преходната линия и еквивалентната импеданс на източника:

7. Изчисление на тока при дефект

Токът при дефект Ifault може да бъде изчислен с помощта на законите на Ом:

където V2 е напряжението на вторичната страна (kV), а Ztotal е общата импеданс (ом).

Забележка: Изчислената I fault е линейният ток (kA). Ако ви е нужен фазовият ток, разделете на 

8. Включване на капацитета на системата при краткосрочен замыкание

В някои случаи може да е необходимо да се вземе предвид капацитетът на системата при краткосрочен замыкание SC, който може да бъде изчислен като:

където SC е в MVA.

9. Включване на паралелни преходни линии

Ако има множество паралелни преходни линии, импедансът на всяка линия ZL трябва да бъде комбиниран в паралел. За n паралелни линии, общата импеданс на преходната линия е:

10. Включване на други фактори

Влияние на нагрузката: В реалните системи, нагрузките могат да повлияят на тока при краткосрочен замыкание, но в повечето случаи, импедансът на нагрузката е много по-голям от импеданса на източника и може да бъде пренебрегнат.

Време на действие на защитните реле: Продължителността на тока при краткосрочен замыкание зависи от времето на действие на защитните реле, които обикновено работят в рамките на милисекунди до секунди, за да изчистят дефекта.

Резюме

За изчисление на тока при дефект на вторичната страна на трансформатор, захранващ преходна линия, трябва да се вземат предвид импедансът на трансформатора, импедансът на преходната линия и еквивалентната импеданс на източника. Чрез нормализация на всички импеданси до една и съща базова стойност и прилагане на законите на Ом, можете да изчислите тока при дефект. В практически приложения, трябва също да се вземат предвид времето на действие на защитните реле и влиянието на нагрузките.