Obliczanie prądu uszkodzeniowego (prąd skrótu) po stronie wtórnej transformatora zasilającego linię przesyłową jest złożonym procesem, który obejmuje wiele parametrów systemu energetycznego. Poniżej przedstawiono kroki i odpowiednie wzory, które pomogą zrozumieć, jak wykonać to obliczenie. Przyjmujemy, że system jest trójfazowym systemem prądu przemiennego, a uszkodzenie występuje po stronie wtórnej transformatora.
1. Określ Parametry Systemu
Parametry Transformatora:
Moc znamionowa transformatora S znam (jednostka: MVA)
Impedancja transformatora ZT (zwykle podawana w procentach, np. ZT = 6%)
Napięcie po stronie pierwotnej transformatora V1 (jednostka: kV)
Napięcie po stronie wtórnej transformatora V2 (jednostka: kV)
Parametry Linii Przesyłowej:
Impedancja linii przesyłowej ZL (jednostka: om lub om/km)
Długość linii przesyłowej L (jednostka: kilometry)
Równoważna Impedancja Źródła:
Równoważna impedancja źródła ZS (jednostka: om), zwykle dostarczana przez sieć nadrzędną. Jeśli źródło jest bardzo mocne (np. z dużych elektrowni lub nieskończonej bary), można założyć, że ZS ≈ 0.
2. Normalizuj Wszystkie Impedancje do Tego Samego Bazowego Wartości
Aby uprościć obliczenia, często normalizuje się wszystkie impedancje do tej samej wartości bazowej (zwykle strony pierwotnej lub wtórnej transformatora). Tutaj wybieramy normalizację wszystkich impedancji do strony wtórnej transformatora.
Bazowe Napięcie: Wybierz napięcie po stronie wtórnej V2 jako napięcie bazowe.
Bazowa Moc: Wybierz moc znamionową transformatora S znam jako moc bazową.
Bazowa impedancja obliczana jest według wzoru:
gdzie V2 to napięcie liniowe po stronie wtórnej (kV), a S znam to moc znamionowa transformatora (MVA).
3. Oblicz Impedancję Transformatora
Impedancja transformatora ZT jest zwykle podawana w procentach i musi być przeliczona na rzeczywistą wartość impedancji. Wzór przeliczeniowy to:
4. Oblicz Impedancję Linii Przesyłowej
Jeśli impedancja linii przesyłowej jest podana w omach na kilometr, oblicz całkowitą impedancję na podstawie długości linii L:
5. Oblicz Równoważną Impedancję Źródła
Jeśli równoważna impedancja źródła ZS jest znana, użyj jej bezpośrednio. Jeśli źródło jest bardzo mocne, można założyć, że ZS ≈ 0.
6. Oblicz Całkowitą Impedancję
Całkowita impedancja Ztotal to suma impedancji transformatora, linii przesyłowej i równoważnej impedancji źródła:
7. Oblicz Prąd Uszkodzeniowy
Prąd uszkodzeniowy Ifault można obliczyć za pomocą prawa Ohma:
gdzie V2 to napięcie liniowe po stronie wtórnej (kV), a Ztotal to całkowita impedancja (om).
Uwaga: Obliczony I fault to prąd liniowy (kA). Jeśli potrzebny jest prąd fazowy, podziel przez √3.
8. Weź Pod Uwagę Pojemność Skrótu Systemu
W niektórych przypadkach może być konieczne uwzględnienie pojemności skrótu systemu SC, która może być obliczona według wzoru:
gdzie SC jest w MVA.
9. Weź Pod Uwagę Równoległe Linie Przesyłowe
Jeśli istnieje wiele równoległych linii przesyłowych, impedancje każdej linii ZL muszą być połączone równolegle. Dla n równoległych linii, całkowita impedancja linii przesyłowej wynosi:
10. Weź Pod Uwagę Inne Czynniki
Wpływ Obciążeń: W rzeczywistych systemach obciążenia mogą wpływać na prąd skrótu, ale w większości przypadków impedancja obciążeń jest znacznie większa od impedancji źródła i może być zignorowana.
Czas Działania Ochrony Relacyjnej: Czas trwania prądu skrótu zależy od czasu działania urządzeń ochrony relacyjnej, które zazwyczaj działają w ciągu milisekund do sekund, aby usunąć uszkodzenie.
Podsumowanie
Aby obliczyć prąd uszkodzeniowy po stronie wtórnej transformatora zasilającego linię przesyłową, należy uwzględnić impedancję transformatora, impedancję linii przesyłowej i równoważną impedancję źródła. Poprzez normalizację wszystkich impedancji do tej samej wartości bazowej i zastosowanie prawa Ohma, można obliczyć prąd uszkodzeniowy. W praktyce należy również uwzględnić czas działania urządzeń ochrony relacyjnej oraz wpływ obciążeń.
