Folgenetz

Folgenetzwerk

Definition

Das Folgenetzwerk wird als ein äquivalentes symmetrisches Netzwerk für ein symmetrisches Stromsystem unter einer hypothetischen Betriebsbedingung definiert, bei der nur eine einzelne Folgekomponente von Spannung und Strom im System existiert. Symmetrische Komponenten spielen eine entscheidende Rolle bei der Berechnung unsymmetrischer Störungen an verschiedenen Knoten eines Stromnetzes. Zudem ist das positive Folgenetzwerk grundlegend für Lastflussuntersuchungen in Stromsystemen.

Jedes Stromsystem besteht aus drei Folgenetzen: dem positiven, negativen und nullfolgenden Netzwerk, die jeweils unterschiedliche Folgenströme tragen. Diese Folgenströme interagieren auf spezifische Weise, um verschiedene ungleichgewichtige Störungsszenarien zu modellieren. Durch die Berechnung dieser Folgenströme und -spannungen während einer Störung können die tatsächlichen Ströme und Spannungen im System genau bestimmt werden.

Eigenschaften von Folgenetzen

Während der Analyse symmetrischer Störungen hat das positive Folgenetzwerk Vorrang. Es ist identisch mit dem Folgenwiderstands- oder Impedanznetzwerk. Das negative Folgenetzwerk hat eine ähnliche Struktur wie das positive Folgenetzwerk; jedoch haben seine Impedanzwerte gegenüber denen des positiven Folgenetzes entgegengesetzte Vorzeichen. Im nullfolgenden Netzwerk ist der interne Teil vom Störpunkt isoliert, und der Stromfluss wird ausschließlich durch die Spannung am Störort getrieben.

Folgenetzwerk zur Störungsberechnung

Eine Störung im Stromsystem stört den Gleichgewichtszustand und führt zu einem unsymmetrischen Zustand. Dieser unsymmetrische Zustand kann durch eine Kombination eines symmetrischen positiven Folgesatzes, eines symmetrischen negativen Folgesatzes und eines eingleisigen nullfolgenden Satzes dargestellt werden. Wenn eine Störung auftritt, ist dies konzeptionell gleichbedeutend damit, diese drei Folgesätze gleichzeitig ins System einzuspeisen. Die nach der Störung vorhandenen Spannungen und Ströme werden dann durch die Reaktion des Systems auf jede dieser Komponentensätze bestimmt.

Um die Reaktion des Systems genau zu analysieren, sind die drei Folgekomponenten unerlässlich. Nehmen wir an, dass jedes Folgenetzwerk durch ein Thevenin-äquivalentes Schaltbild zwischen zwei Schlüsselpunkten ersetzt werden kann. Durch Vereinfachung kann jedes Folgenetzwerk auf eine einzelne Spannungsquelle in Serie mit einer einzelnen Impedanz reduziert werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Das Folgenetzwerk wird typischerweise als Kasten dargestellt, wobei eine Anschlussstelle den Störpunkt und die andere den Nullpotential des Referenzbusses N darstellt.

Im positiven Folgenetzwerk ist die Theveninspannung äquivalent zur Leerlaufspannung VF am Punkt F. Diese Spannung VF stellt die vor der Störung vorhandene Spannung der Phase a am Störort F dar und wird auch als Eg bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind die Theveninspannungen im negativen und nullfolgenden Netzwerk null. Dies liegt daran, dass innerhalb eines symmetrischen Stromsystems die negativen und nullfolgenden Spannungen am Störpunkt inhärent null sind.

Der Strom Ia fließt vom Stromsystem in die Störung. Infolgedessen fließen seine symmetrischen Komponenten Ia0, Ia1 und Ia2 vom Störpunkt F weg. Die symmetrischen Komponenten der Spannung am Störpunkt können wie folgt ausgedrückt werden:

Dabei sind Z0, Z1 und Z2 die gesamte äquivalente Impedanz des null-, positiv- und negativfolgenden Netzwerks bis zum Störpunkt.