Як обчислити стрибковий струм на вторинній стороні трансформатора, який живленняє лінію передач з певним опором?
Підрахунок струму при аварії (короткозамкненого струму) на вторинній стороні трансформатора, що підключає лінію передачі, є складним процесом, який включає багато параметрів електроенергетичної системи. Нижче наведені кроки та відповідні формули, які допоможуть вам зрозуміти, як виконати цей розрахунок. Ми будемо вважати, що система є трифазною СЕС, а аварія відбувається на вторинній стороні трансформатора.
1. Визначення параметрів системи
Параметри трансформатора:
Номінальна потужність трансформатора S rated (одиниця: МВА)
Імпеданс трансформатора ZT (зазвичай задається у відсотках, наприклад, ZT =6%)
Напруга на первинній стороні трансформатора V1 (одиниця: кВ)
Напруга на вторинній стороні трансформатора V2 (одиниця: кВ)
Параметри лінії передачі:
Імпеданс лінії передачі ZL (одиниця: оми або оми на кілометр)
Довжина лінії передачі L (одиниця: кілометри)
Еквівалентний імпеданс джерела:
Еквівалентний імпеданс джерела ZS (одиниця: оми), зазвичай надається верхньою мережею. Якщо джерело дуже сильне (наприклад, від великої електростанції або нескінченного шинопроводу), можна припустити, що ZS ≈0.
2. Нормалізація всіх імпедансів до однієї бази
Для спрощення розрахунків зазвичай нормалізують всі імпеданси до однієї базової величини (зазвичай до первинної або вторинної сторони трансформатора). Тут ми обираємо нормалізувати всі імпеданси до вторинної сторони трансформатора.
Базова напруга: виберіть напругу на вторинній стороні V2 як базову напругу.
Базова потужність: виберіть номінальну потужність трансформатора S rated як базову потужність.
Базовий імпеданс розраховується за формулою:
де V2 - лінійна напруга на вторинній стороні (кВ), S rated - номінальна потужність трансформатора (МВА).
3. Розрахунок імпедансу трансформатора
Імпеданс трансформатора ZT зазвичай задається у відсотках і потребує перетворення на фактичне значення імпедансу. Формула перетворення:
4. Розрахунок імпедансу лінії передачі
Якщо імпеданс лінії передачі заданий у омах на кілометр, розрахуйте загальний імпеданс на основі довжини лінії L:
5. Розрахунок еквівалентного імпедансу джерела
Якщо еквівалентний імпеданс джерела ZS відомий, використовуйте його безпосередньо. Якщо джерело дуже сильне, можна припустити, що ZS≈0.
6. Розрахунок загального імпедансу
Загальний імпеданс Ztotal - це сума імпедансу трансформатора, імпедансу лінії передачі та еквівалентного імпедансу джерела:
7. Розрахунок струму при аварії
Струм при аварії Ifault можна розрахувати, використовуючи закон Ома:
де V2 - лінійна напруга на вторинній стороні (кВ), Ztotal - загальний імпеданс (оми).
Примітка: Розрахований I fault - це лінійний струм (кА). Якщо вам потрібний фазний струм, поділіть на
8. врахування короткозамкненої потужності системи
У деяких випадках може бути необхідно врахувати короткозамкнену потужність системи SC, яку можна розрахувати за формулою:
де SC виражена в МВА.
9. Врахування паралельних ліній передачі
Якщо є кілька паралельних ліній передачі, імпеданс кожного проводу ZL повинен бути поєднаний паралельно. Для n паралельних ліній загальний імпеданс лінії передачі дорівнює:
10. Врахування інших факторів
Вплив навантаження: у реальних системах навантаження можуть впливати на короткозамкнений струм, але в більшості випадків, імпеданс навантаження набагато більший, ніж імпеданс джерела, і його можна знехтувати.
Час дії реле захисту: тривалість короткозамкненого струму залежить від часу дії пристроїв релейного захисту, які зазвичай працюють від кількох мілісекунд до секунд, щоб ліквідувати аварію.
Підсумок
Щоб розрахувати струм при аварії на вторинній стороні трансформатора, що підключає лінію передачі, необхідно врахувати імпеданс трансформатора, імпеданс лінії передачі та еквівалентний імпеданс джерела. Нормалізуючи всі імпеданси до однієї базової величини та застосовуючи закон Ома, можна розрахувати струм при аварії. У практичному застосуванні слід також врахувати час дії пристроїв релейного захисту та вплив навантажень.
