محاسبه جریان خطا (جریان کوتاه مدار) در سمت ثانویه ترانسفورماتور که خط انتقال را تامین میکند، فرآیند پیچیدهای است که شامل چندین پارامتر از سیستم برق میشود. زیرا مراحل و فرمولهای مرتبط برای کمک به درک نحوه انجام این محاسبه آورده شده است. ما فرض میکنیم که سیستم یک سیستم سهفاز AC است و خطا در سمت ثانویه ترانسفورماتور رخ میدهد.
1. تعیین پارامترهای سیستم
پارامترهای ترانسفورماتور:
ظرفیت اسمی ترانسفورماتور S rated (واحد: MVA)
ضدانواع ترانسفورماتور ZT (معمولاً به صورت درصدی داده میشود، مثلاً ZT = 6%)
ولتاژ سمت اول ترانسفورماتور V1 (واحد: kV)
ولتاژ سمت دوم ترانسفورماتور V2 (واحد: kV)
پارامترهای خط انتقال:
ضدانواع خط انتقال ZL (واحد: اهم یا اهم در هر کیلومتر)
طول خط انتقال L (واحد: کیلومتر)
ضدانواع منبع معادل:
ضدانواع منبع معادل 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 ضدانواع به یک پایه مشترک
برای سادهسازی محاسبات، معمولاً تمام ضدانواع به یک مقدار پایه مشترک (معمولاً سمت اول یا دوم ترانسفورماتور) نرمالسازی میشوند. در اینجا، ما تصمیم گرفتهایم تمام ضدانواع را به سمت دوم ترانسفورماتور نرمالسازی کنیم.
ولتاژ پایه: ولتاژ سمت دوم V2 را به عنوان ولتاژ پایه انتخاب کنید.
ظرفیت پایه: ظرفیت اسمی ترانسفورماتور S rated را به عنوان ظرفیت پایه انتخاب کنید.
ضدانواع پایه به صورت زیر محاسبه میشود:
که در آن V2 ولتاژ خط سمت دوم (kV) و S rated ظرفیت اسمی ترانسفورماتور (MVA) است.
3. محاسبه ضدانواع ترانسفورماتور
ضدانواع ترانسفورماتور ZT معمولاً به صورت درصدی داده میشود و باید به مقدار ضدانواع واقعی تبدیل شود. فرمول تبدیل به صورت زیر است:
4. محاسبه ضدانواع خط انتقال
اگر ضدانواع خط انتقال به اهم در هر کیلومتر داده شده باشد، ضدانواع کل را بر اساس طول خط L محاسبه کنید:
5. محاسبه ضدانواع منبع معادل
اگر ضدانواع منبع معادل ZS شناخته شده باشد، آن را مستقیماً استفاده کنید. اگر منبع بسیار قوی باشد، میتوان فرض کرد ZS≈0.
6. محاسبه ضدانواع کل
ضدانواع کل Ztotal مجموع ضدانواع ترانسفورماتور، خط انتقال و 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 ضدانواع کل (اهم) است.
توجه: I fault محاسبه شده جریان خط (kA) است. اگر نیاز به جریان فازی دارید، آن را بر تقسیم کنید
8. در نظر گرفتن ظرفیت کوتاه مدار سیستم
در برخی موارد، ممکن است لازم باشد ظرفیت کوتاه مدار سیستم SC را در نظر بگیرید، که میتواند به صورت زیر محاسبه شود:
که در آن SC به MVA است.
9. در نظر گرفتن خطوط انتقال موازی
اگر خطوط انتقال متعدد موازی وجود داشته باشد، باید ضدانواع هر خط ZL را به صورت موازی ترکیب کنید. برای n خط موازی، ضدانواع 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 اغلب موارد، ضدانواع بار بسیار بیشتر از ضدانواع منبع است و میتواند نادیده گرفته شود.
مدت زمان عملکرد دستگاههای محافظ: مدت زمان جریان کوتاه مدار به مدت زمان عملکرد دستگاههای محافظ بستگی دارد که معمولاً در چند میلیثانیه تا چند ثانیه برای حذف خطا عمل میکنند.
خلاصه
برای محاسبه جریان خطا در سمت ثانویه ترانسفورماتور که خط انتقال را تامین میکند، باید ضدانواع ترانسفورماتور، خط انتقال و منبع معادل را در نظر بگیرید. با نرمالسازی تمام ضدانواع به یک مقدار پایه مشترک و استفاده از قانون اهم، میتوانید جریان خطا را محاسبه کنید. در کاربردهای عملی، باید مدت زمان عملکرد دستگاههای محافظ و تأثیر بارها را نیز در نظر بگیرید.
