محاسبه عیب الکتریکی

تعریف محاسبه خطای الکتریکی

محاسبه خطا الکتریکی شامل تعیین جریان‌ها و ولتاژهای خطا بیشینه و کمینه در نقاط مختلف سیستم قدرت برای طراحی سیستم‌های محافظ است.

امپدانس دنباله مثبت

امپدانس دنباله مثبت مقاومتی است که توسط جریان دنباله مثبت مواجه می‌شود، که برای محاسبه خطاها در سه فاز ضروری است.

امپدانس دنباله منفی

امپدانس دنباله منفی مقاومتی است که توسط جریان دنباله منفی مواجه می‌شود، که برای درک شرایط خطا نامتوازن مهم است.

امپدانس دنباله صفر

امپدانسی که توسط سیستم به جریان دنباله صفر ارائه می‌شود، امپدانس دنباله صفر نامیده می‌شود.در محاسبات خطا قبلی، Z1، Z2 و Z0 به ترتیب امپدانس دنباله مثبت، منفی و صفر هستند. امپدانس دنباله با نوع مولفه‌های سیستم قدرت تحت بررسی متفاوت است:

• در مولفه‌های سیستم قدرت ثابت و متعادل مانند ترانسفورماتور و خطوط، امپدانس دنباله ارائه شده توسط سیستم برای جریان‌های دنباله مثبت و منفی یکسان است. به عبارت دیگر، امپدانس دنباله مثبت و منفی برای ترانسفورماتورها و خطوط قدرت یکسان است.اما در مورد ماشین‌های چرخان، امپدانس دنباله مثبت و منفی متفاوت است.

• اختصاص ارزش‌های امپدانس دنباله صفر پیچیده‌تر است. این به این دلیل است که سه جریان دنباله صفر در هر نقطه از سیستم قدرت الکتریکی، با فاز مشابه، به صفر جمع نمی‌شوند بلکه باید از طریق محاوره نیوترال و/یا زمین بازگردند. در ترانسفورماتورهای سه فاز و ماشین‌ها، جریان‌های دنباله صفر در سیستم مغناطیسی یا سیستم میدان جمع نمی‌شوند. امپدانس بسیار متغیر است بسته به ترتیب فیزیکی مدارهای مغناطیسی و سیم‌پیچ‌ها.

• ریاکتانس خطوط انتقال برای جریان‌های دنباله صفر می‌تواند حدود 3 تا 5 برابر جریان دنباله مثبت باشد، مقدار کمتر برای خطوط بدون سیم زمینی. این به این دلیل است که فاصله بین مسیر رفت و برگشت (یعنی نیوترال و/یا زمین) بسیار بیشتر از جریان‌های دنباله مثبت و منفی است که در گروه‌های سه فاز سیم‌های هادی باز می‌گردند.

• ریاکتانس دنباله صفر یک ماشین از ریاکتانس لیکیج و سیم‌پیچ و مولفه کوچکی به دلیل تعادل سیم‌پیچ (بستگی به پیچ سیم‌پیچ) تشکیل شده است.ریاکتانس دنباله صفر ترانسفورماتورها به همراه اتصالات سیم‌پیچ و ساختار هسته بستگی دارد.

تحلیل مؤلفه‌های متقارن

محاسبات خطا بالا بر اساس فرضیه سیستم متعادل سه فاز انجام می‌شود. محاسبات فقط برای یک فاز انجام می‌شود زیرا شرایط جریان و ولتاژ در همه سه فاز یکسان است.

هنگامی که خطاها واقعی در سیستم قدرت الکتریکی رخ می‌دهند، مانند خطا فاز به زمین، خطا فاز به فاز و خطا دو فاز به زمین، سیستم نامتوازن می‌شود، یعنی شرایط ولتاژ و جریان در همه فازها دیگر متقارن نیستند. چنین خطاها با تحلیل مؤلفه‌های متقارن حل می‌شوند.

به طور کلی، نمودار برداری سه فاز می‌تواند با سه مجموعه بردار متوازن جایگزین شود. یکی با چرخش فاز منفی، دوم با چرخش فاز مثبت و آخری هم‌فاز است. به عبارت دیگر، این مجموعه‌های بردار به ترتیب به عنوان دنباله منفی، مثبت و صفر توصیف می‌شوند.

که تمام مقادیر به فاز مرجع r ارجاع داده می‌شوند. به طور مشابه می‌توان معادلاتی برای جریان‌های دنباله نیز نوشت. از معادلات ولتاژ و جریان، می‌توان به سادگی امپدانس دنباله سیستم را تعیین کرد.