Sähkövirheen laskenta

Sähkövirheen laskennan määritelmä

Sähkövirheen laskenta tarkoittaa suurimpien ja pienimpien virhevirta- ja jännitearvojen määrittämistä eri pisteissä sähköverkossa suunnitellaksemme suojausjärjestelmät.

Positiivinen järjestys impedanssi

Positiivisen järjestyksen impedanssi on vastus, jota positiivinen järjestys virta kohtaa. Se on olennainen kolmifaseisten virtojen laskennassa.

Negatiivinen järjestys impedanssi

Negatiivisen järjestyksen impedanssi on vastus, jota negatiivinen järjestys virta kohtaa. Se on tärkeä epätasapainoisten virtojen ymmärtämisessä.

Nollajärjestys impedanssi

Järjestelmän tarjoama vastus nollajärjestys virran virtaukselle tunnetaan nollajärjestys impedanssina.Edellisissä virhelaskentissa Z1, Z2 ja Z0 ovat positiiviset, negatiiviset ja nollajärjestys impedanssit vastaavasti. Järjestys impedanssi vaihtelee huomioiduilla sähköverkon komponenteilla:

• Staatteissa ja tasapainoisissa sähköverkon komponenteissa, kuten muuntimissa ja johtoissa, järjestelmän tarjoama impedanssi on sama positiiviselle ja negatiiviselle järjestysvirrille. Toisin sanoen positiivinen järjestys impedanssi ja negatiivinen järjestys impedanssi ovat samat muuntimissa ja sähköjohtoissa. Mutta kierrettävissä koneissa positiivinen ja negatiivinen järjestys impedanssi ovat erilaisia.

• Nollajärjestys impedanssin arvojen määrittäminen on monimutkaisempaa. Tämä johtuu siitä, että kolmen nollajärjestys virtan olevien paikoissa sähköverkossa, olevien vaiheessa, eivät summaudu nollaan, vaan ne täytyy palata neutraalijohdon tai maan kautta. Kolmifaseisissa muuntimissa ja koneissa nollajärjestyskomponenttien aiheuttamat fluxit eivät summaudu nollaan yhdeksässä tai kentässä. Impedanssi vaihtelee laajasti riippuen magneettikierrosten fysikaalisesta järjestelmästä ja kytkentästä.

• Siirtolinjan reaktanssi nollajärjestys virtojen käsittelyyn voi olla noin 3-5 kertaa positiivisen järjestys virran verran, kevyempi arvo ilman maajohtoa. Tämä johtuu siitä, että etäisyys lähtö- ja paluupisteiden (eli neutraali- ja/tai maa) välillä on paljon suurempi kuin positiivisella ja negatiivisella järjestyksellä, jotka tasapainottuvat kolmifaseisissa johtoryhmässä.

• Koneen nollajärjestys reaktanssi koostuu vuoto- ja kytkentäreaktansseista sekä pienestä osasta kytkentävälin perusteella (riippuu kytkentävälin). Muuntimen nollajärjestys reaktanssi riippuu kytkentävälin ja ytimen rakenteesta.

Symmetristen komponenttien analyysi

Yllä mainittu virhelaskenta tehdään kolmifaseisen tasapainotetun järjestelmän oletuksella. Laskenta tehdään vain yhdelle faasille, koska virta- ja jänniteolosuhteet ovat samat kaikissa kolmessa faasissa.

Kun todellisia virheitä, kuten vaihe-maa-virhe, vaihe-vaihe-virhe ja kaksoisvaihe-maa-virhe, tapahtuu sähköverkossa, järjestelmä tulee epätasapainoiseksi, eli jännite- ja virtaolosuhteet kaikissa faaseissa eivät ole enää symmetrisiä. Tällaiset virheet ratkaistaan symmetristen komponenttien avulla.

Yleisesti ottaen kolmifaseinen vektoridiagrammi voidaan korvata kolmella tasapainotetuilla vektorijoukoilla. Yksi niistä on vastakkainen tai negatiivinen vaihekierto, toinen on positiivinen vaihekierto ja viimeinen on kophasinen. Tämä tarkoittaa, että nämä vektorijoukot kutsutaan negatiiviseksi, positiiviseksi ja nollajärjestykseksi.

Kaikki määrät viitataan viitefaseeseen r. Samoin voidaan kirjoittaa joukko yhtälöitä myös järjestysvirtoihin. Jännite- ja virtayhtälöiden avulla voidaan helposti määrittää järjestelmän järjestys impedanssi.