Bir transformatörün ikincil tarafında bir hat beslemek için kısa devre akımını (arızalı akımı) hesaplama, güç sisteminin birçok parametresini içerdiği karmaşık bir süreçtir. Aşağıda bu hesaplamayı nasıl gerçekleştireceğinizi anlamak için adımlar ve ilgili formüller bulunmaktadır. Sistemin üç fazlı bir AC sistemi olduğunu ve arızanın transformatörün ikincil tarafında oluştuğunu varsayıyoruz.
1. Sistem Parametrelerini Belirleme
Transformatör Parametreleri:
Transformatörün nominal kapasitesi Srated (birim: MVA)
Transformatör impedansı ZT (genellikle yüzde olarak verilir, örneğin, ZT =6%)
Transformatörün birincil tarafındaki gerilim V1 (birim: kV)
Transformatörün ikincil tarafındaki gerilim V2 (birim: kV)
Hat Parametreleri:
Hat impedansı ZL (birim: ohm veya ohm/kilometre)
Hat uzunluğu L (birim: kilometre)
Eşdeğer Kaynak Impedansı:
Kaynağın eşdeğer impedansı ZS (birim: ohm), genellikle yukarı akıştaki şebekeye tarafından sağlanır. Eğer kaynak çok güçlüyse (örneğin, büyük bir enerji santrali veya sonsuz şebekeden), ZS ≈0 kabul edilebilir.
2. Tüm Impedansları Aynı Baz Değerine Normalleştirin
Hesaplamaları basitleştirmek için, tüm impedansların aynı baz değeri (genellikle transformatörün birincil veya ikincil tarafı) üzerine normalleştirilmesi yaygındır. Burada, tüm impedansların transformatörün ikincil tarafına normalleştirilmesini seçiyoruz.
Baz Gerilimi: İkincil taraf gerilimi V2'yi baz gerilimi olarak seçin.
Baz Kapasitesi: Transformatörün nominal kapasitesi Srated'i baz kapasitesi olarak seçin.
Baz impedansı şu şekilde hesaplanır:
burada V2 ikincil taraf hat gerilimidir (kV), ve Srated transformatörün nominal kapasitesidir (MVA).
3. Transformatör Impedansını Hesapla
Transformatör impedansı ZT genellikle yüzde olarak verilir ve gerçek bir impedans değerine dönüştürülmesi gerekir. Dönüştürme formülü şöyledir:
4. Hat Impedansını Hesapla
Eğer hat impedansı kilometre başına ohm olarak verilmişse, hat uzunluğu L'ye dayanarak toplam impedansı hesaplayın:
5. Eşdeğer Kaynak Impedansını Hesapla
Eğer eşdeğer kaynak impedansı ZS biliniyorsa, doğrudan kullanın. Eğer kaynak çok güçlüyse, ZS≈0 kabul edilebilir.
6. Toplam Impedansı Hesapla
Toplam impedans Ztotal, transformatör impedansı, hat impedansı ve eşdeğer kaynak impedansının toplamıdır:
7. Arızalı Akımı Hesapla
Arızalı akım Ifault Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir:
burada V2 ikincil taraf hat gerilimidir (kV), ve Ztotal toplam impedanstır (ohm).
Not: Hesaplanan I fault hat akımıdır (kA). Eğer faz akımı gerekiyorsa, bölün:
8. Sistem Kısa Devre Kapasitesini Dikkate Alın
Bazı durumlarda, sistemin kısa devre kapasitesi SC'nin dikkate alınması gerekebilir, bu şu şekilde hesaplanabilir:
burada SC MVA'dır.
9. Paralel Hatları Dikkate Alın
Birden fazla paralel hat varsa, her bir hat impedansı ZL paralel olarak birleştirilmelidir. n paralel hat için, toplam hat impedansı şöyledir:
10. Diğer Faktörleri Dikkate Alın
Yük Etkisi: Gerçek sistemlerde, yükler kısa devre akımını etkileyebilir, ancak çoğu durumda, yük impedansı kaynak impedansından çok daha büyük olduğu için ihmal edilebilir.
Röle Koruma Eyleme Süresi: Kısa devre akımının süresi, röle koruma cihazlarının eyleme süresine bağlıdır, genellikle milisaniye ila saniye içinde arızayı temizlemek için çalışırlar.
Özet
Bir transformatörün ikincil tarafında bir hat beslemek için kısa devre akımını hesaplamak için, transformatör impedansı, hat impedansı ve eşdeğer kaynak impedansını dikkate almanız gerekir. Tüm impedansları aynı baz değeri üzerine normalleştirerek ve Ohm Kanunu uygulayarak, kısa devre akımını hesaplayabilirsiniz. Pratik uygulamalarda, ayrıca röle koruma cihazlarının eyleme süresini ve yüklerin etkisini de dikkate almalısınız.
