چگونه می‌توانم جریان خطا در سمت دوم ترانسفورماتور که یک خط انتقال با یک امپدانس مشخص را تغذیه می‌کند را محاسبه کنم

در محاسبه جریان خطا (جریان کوتاه مدار) در سمت دوم ترانسفورماتور که خط انتقال را تغذیه می‌کند، فرآیند پیچیده‌ای است که شامل چندین پارامتر سیستم برق می‌شود. زیرا مراحل و فرمول‌های مربوطه برای کمک به شما در درک نحوه انجام این محاسبات آورده شده است. ما فرض می‌کنیم که سیستم یک سیستم AC سه فاز است و خطا در سمت دوم ترانسفورماتور رخ می‌دهد.

1. تعیین پارامترهای سیستم

پارامترهای ترانسفورماتور:

• ظرفیت اسمی ترانسفورماتور S rated (واحد: MVA)

• ایمپدانس ترانسفورماتور ZT (معمولاً به صورت درصدی ارائه می‌شود، مثلاً ZT = 6%)

• ولتاژ سمت اول ترانسفورماتور V1 (واحد: kV)

• ولتاژ سمت دوم ترانسفورماتور V2 (واحد: kV)

پارامترهای خط انتقال:

• ایمپدانس خط انتقال ZL (واحد: اهم یا اهم در هر کیلومتر)

• طول خط انتقال L (واحد: کیلومتر)

ایمپدانس منبع معادل:

ایمپدانس معادل منبع ZS (واحد: اهم)، معمولاً توسط شبکه بالادستی ارائه می‌شود. اگر منبع بسیار قوی باشد (مثلاً از یک نیروگاه بزرگ یا باس بی‌نهایت)، می‌توان فرض کرد ZS ≈0.

2. نرمال‌سازی تمام ایمپدانس‌ها به یک مبنای مشترک

برای ساده‌سازی محاسبات، معمولاً تمام ایمپدانس‌ها به یک مقدار مبنا (معمولاً سمت اول یا دوم ترانسفورماتور) نرمال‌سازی می‌شوند. در اینجا، ما تمام ایمپدانس‌ها را به سمت دوم ترانسفورماتور نرمال‌سازی می‌کنیم.

• ولتاژ مبنایی: ولتاژ سمت دوم V2 را به عنوان ولتاژ مبنایی انتخاب کنید.

• ظرفیت مبنایی: ظرفیت اسمی ترانسفورماتور S rated را به عنوان ظرفیت مبنایی انتخاب کنید.

ایمپدانس مبنایی به صورت زیر محاسبه می‌شود:

که در آن V2 ولتاژ خط سمت دوم (kV) و S rated ظرفیت اسمی ترانسفورماتور (MVA) است.

3. محاسبه ایمپدانس ترانسفورماتور

ایمپدانس ترانسفورماتور ZT معمولاً به صورت درصدی ارائه می‌شود و نیاز به تبدیل به یک مقدار ایمپدانس واقعی دارد. فرمول تبدیل به صورت زیر است:

4. محاسبه ایمپدانس خط انتقال

اگر ایمپدانس خط انتقال به اهم در هر کیلومتر ارائه شده باشد، ایمپدانس کل را بر اساس طول خط L محاسبه کنید:

5. محاسبه ایمپدانس منبع معادل

اگر ایمپدانس منبع معادل ZS شناخته شده باشد، آن را مستقیماً استفاده کنید. اگر منبع بسیار قوی باشد، می‌توان فرض کرد ZS≈0.

6. محاسبه ایمپدانس کل

ایمپدانس کل Ztotal مجموع ایمپدانس ترانسفورماتور، ایمپدانس خط انتقال و ایمپدانس منبع معادل است:

7. محاسبه جریان خطا

جریان خطا Ifault می‌تواند با استفاده از قانون اهم محاسبه شود:

که در آن V2 ولتاژ خط سمت دوم (kV) و Ztotal ایمپدانس کل (اهم) است.

توجه: I fault محاسبه شده جریان خط (kA) است. اگر نیاز به جریان فاز دارید، تقسیم بر

8. در نظر گرفتن ظرفیت کوتاه مدار سیستم

در برخی موارد، ممکن است نیاز باشد ظرفیت کوتاه مدار سیستم SC را در نظر بگیرید که می‌تواند به صورت زیر محاسبه شود:

که در آن SC در MVA است.

9. در نظر گرفتن خطوط انتقال موازی

اگر چندین خط انتقال موازی وجود داشته باشد، باید ایمپدانس هر خط ZL به صورت موازی ترکیب شود. برای n خط موازی، ایمپدانس کل خط انتقال به صورت زیر است:

10. در نظر گرفتن عوامل دیگر

تأثیر بار: در سیستم‌های واقعی، بارها می‌توانند جریان کوتاه مدار را تحت تأثیر قرار دهند، اما در اکثر موارد، ایمپدانس بار بسیار بیشتر از ایمپدانس منبع است و می‌توان آن را نادیده گرفت.

زمان عمل کنترل‌کننده‌های حفاظتی: مدت زمان جریان کوتاه مدار به زمان عمل کنترل‌کننده‌های حفاظتی بستگی دارد که معمولاً در چند میلی‌ثانیه تا چند ثانیه برای پاک کردن خطا عمل می‌کنند.

خلاصه

برای محاسبه جریان خطا در سمت دوم ترانسفورماتور که خط انتقال را تغذیه می‌کند، باید ایمپدانس ترانسفورماتور، ایمپدانس خط انتقال و ایمپدانس منبع معادل را در نظر بگیرید. با نرمال‌سازی تمام ایمپدانس‌ها به یک مقدار مبنا و استفاده از قانون اهم، می‌توانید جریان خطا را محاسبه کنید. در کاربردهای عملی، باید همچنین زمان عمل کنترل‌کننده‌های حفاظتی و تأثیر بارها را در نظر بگیرید.