Elektrisk fejl beregning

Definition af beregning af elektriske fejl

Beregning af elektriske fejl indebærer at fastlægge de maksimale og minimale fejlstrømme og -spændinger på forskellige punkter i et strømsystem for at designe beskyttelsessystemer.

Positiv sekvensimpedans

Positiv sekvensimpedans er modstanden, som positiv sekvensstrøm møder. Dette er afgørende for beregning af trefasede fejl.

Negativ sekvensimpedans

Negativ sekvensimpedans er modstanden, som negativ sekvensstrøm møder. Dette er vigtigt for at forstå ubalancerede fejltilstande.

Nul sekvensimpedans

Modstanden, som systemet tilbyder for strømmen af nul sekvensstrøm, kaldes nul sekvensimpedans.I tidligere fejlberegninger er Z1, Z2 og Z0 henholdsvis positiv, negativ og nul sekvensimpedans. Sekvensimpedansen varierer afhængigt af typen af strømsystemkomponenter, der overvejes:

• For statiske og balancerede strømsystemkomponenter som transformatorer og ledninger, er sekvensimpedansen, som systemet tilbyder, den samme for positive og negative sekvensstrømme. Med andre ord er positiv sekvensimpedans og negativ sekvensimpedans det samme for transformatorer og strømledninger. Men for roterende maskiner er positive og negative sekvensimpedanser forskellige.

• Tildelingen af nul sekvensimpedansværdier er en mere kompleks sag. Dette skyldes, at de tre nul sekvensstrømme på et givent punkt i et elektrisk strømsystem, da de er i fase, ikke summerer til nul, men skal returnere gennem neutralen og/eller jorden. For trefasede transformatorer og maskiner summerer fluxerne fra nul sekvenskomponenter ikke til nul i yoke eller felt. Modstanden varierer meget afhængigt af den fysiske opstilling af magnetiske kredsløb og vindinger.

• Reaktiviteten af transmissionslinjer for nul sekvensstrømme kan være omkring 3-5 gange større end for positive sekvensstrømme, med lavere værdi for linjer uden jordledninger. Dette skyldes, at afstanden mellem udgang og returbane (dvs. neutral og/eller jord) er meget større for nul sekvensstrømme, som returnerer (balancerer) inden for de trefasede ledergrupper.

• Maskinens nul sekvensreaktance består af leckageraktance og vindingsreaktance, samt en lille komponent pga. vindingsbalance (afhænger af vindingspitch). Nul sekvensreaktancen for transformatorer afhænger både af vindingsforbindelser og konstruktionen af kernen.

Symmetrisk komponentanalyse

Den ovenstående fejlberegning foretages under antagelse af et trefaset, balanceret system. Beregningen udføres kun for en fase, da strøm- og spændingsforholdene er de samme i alle tre faser.

Når reelle fejl opstår i et elektrisk strømsystem, såsom fase til jordfejl, fase til fasefejl og dobbelt fase til jordfejl, bliver systemet ubalanceret, hvilket betyder, at spændings- og strømforholdene i alle faser ikke længere er symmetriske. Sådanne fejl løses ved symmetrisk komponentanalyse.

Generelt kan et trefaset vektor diagram erstattes af tre sæt af balancevede vektorer. Den ene har modsat eller negativ faserotering, den anden har positiv faserotering, og den sidste er kofasal. Dvs. at disse vektorsæt beskrives som negative, positive og nul sekvens, hhv.

Hvor alle størrelser henvises til referencen for fase r. Ligeledes kan en sæt af ligninger skrives for sekvensstrømme også. Ud fra spændings- og strømligninger kan man let bestemme systemets sekvensimpedans.