Como podo calcular a corrente de fallo no lado secundario dun transformador que está alimentando unha liña de transmisión cunha certa impedancia

Calcular a corrente de fallo (corrente de curto circuito) no lado secundario dun transformador que alimenta unha liña de transmisión é un proceso complexo que implica múltiples parámetros do sistema eléctrico. A continuación, atopará os pasos e as fórmulas relevantes para axudalo a entender como realizar este cálculo. Asumiremos que o sistema é un sistema AC trifásico, e que o fallo ocorre no lado secundario do transformador.

1. Determinar os Parámetros do Sistema

Parámetros do Transformador:

• Capacidade nominal do transformador S nominal (unidade: MVA)

• Impedancia do transformador ZT (xeralmente dada como un porcentaxe, por exemplo, ZT =6%)

• Voltaxe do lado primario do transformador V1 (unidade: kV)

• Voltaxe do lado secundario do transformador V2 (unidade: kV)

Parámetros da Liña de Transmisión:

• Impedancia da liña de transmisión ZL (unidade: ohms ou ohms por quilómetro)

• Lonxitude da liña de transmisión L (unidade: quilómetros)

Impedancia Equivalente da Fonte:

A impedancia equivalente da fonte ZS (unidade: ohms), xeralmente proporcionada pola rede upstream. Se a fonte é moi forte (por exemplo, dunha gran central eléctrica ou bus infinito), pode asumir que ZS ≈0.

2. Normalizar Todas as Impedancias ao Mesmo Valor Base

Para simplificar os cálculos, é común normalizar todas as impedancias ao mesmo valor base (xeralmente o lado primario ou secundario do transformador). Aquí, escolleremos normalizar todas as impedancias ao lado secundario do transformador.

• Voltaxe Base: Seleccione a voltaxe do lado secundario V2 como a voltaxe base.

• Capacidade Base: Escolla a capacidade nominal do transformador S nominal como a capacidade base.

A impedancia base calculase como:

onde V2 é a voltaxe de liña do lado secundario (kV), e S nominal é a capacidade nominal do transformador (MVA).

3. Calcular a Impedancia do Transformador

A impedancia do transformador ZT xeralmente dáse como un porcentaxe e necesita ser convertida a un valor de impedancia real. A fórmula de conversión é:

4. Calcular a Impedancia da Liña de Transmisión

Se a impedancia da liña de transmisión dáse en ohms por quilómetro, calcule a impedancia total baseada na lonxitude da liña L:

5. Calcular a Impedancia Equivaleste da Fonte

Se a impedancia equivalente da fonte ZS é coñecida, úsela directamente. Se a fonte é moi forte, pode asumir que ZS≈0.

6. Calcular a Impedancia Total

A impedancia total Ztotal é a suma da impedancia do transformador, a impedancia da liña de transmisión e a impedancia equivalente da fonte:

7. Calcular a Corrente de Fallo

A corrente de fallo Ifallo pode calcularse usando a Lei de Ohm:

onde V2 é a voltaxe de liña do lado secundario (kV), e Ztotal é a impedancia total (ohms).

Nota: A corrente de fallo I calculada é a corrente de liña (kA). Se necesita a corrente de fase, divida por

8. Considerar a Capacidade de Curto Circuíto do Sistema

En algúns casos, pode ser necesario considerar a capacidade de curto circuito do sistema SC, que pode calcularse como:

onde SC está en MVA.

9. Considerar Liñas de Transmisión Paralelas

Se hai múltiples liñas de transmisión paralelas, a impedancia de cada liña ZL debe combinarse en paralelo. Para n liñas paralelas, a impedancia total da liña de transmisión é:

10. Considerar Outros Factores

Impacto da Carga: En sistemas reais, as cargas poden afectar a corrente de curto circuito, pero en moitos casos, a impedancia da carga é moito maior que a impedancia da fonte e pode ignorarse.

Tempo de Acción da Protección por Relés: A duración da corrente de curto circuito depende do tempo de acción dos dispositivos de protección por relés, que xeralmente operan dentro de milisegundos a segundos para limpar o fallo.

Resumo

Para calcular a corrente de fallo no lado secundario dun transformador que alimenta unha liña de transmisión, necesita considerar a impedancia do transformador, a impedancia da liña de transmisión e a impedancia equivalente da fonte. Normalizando todas as impedancias ao mesmo valor base e aplicando a Lei de Ohm, pode calcular a corrente de fallo. Nas aplicacións prácticas, tamén debe considerar o tempo de acción dos dispositivos de protección por relés e o impacto das cargas.