Elektrische foutberekening

Definitie van elektrische foutberekening

Elektrische foutberekening omvat het bepalen van de maximale en minimale foutstromen en -spanningen op verschillende punten in een energie-installatie om beschermingsystemen te ontwerpen.

Positieve rij impedantie

Positieve rij impedantie is de weerstand die positieve rij stroom tegenkomt, cruciaal voor het berekenen van driefasige fouten.

Negatieve rij impedantie

Negatieve rij impedantie is de weerstand die negatieve rij stroom tegenkomt, belangrijk voor het begrijpen van ongebalanceerde foutcondities.

Nulrij impedantie

De impedantie die het systeem biedt aan de stroom van nulrij stroom wordt nulrij impedantie genoemd.In eerdere foutberekeningen zijn Z1, Z2 en Z0 respectievelijk positieve, negatieve en nulrij impedantie. De rij impedantie varieert afhankelijk van het type componenten van het energie-systeem dat in overweging wordt genomen:

• Bij statische en gebalanceerde energie-systeemcomponenten zoals transformatoren en lijnen, zijn de rij impedanties die het systeem biedt hetzelfde voor positieve en negatieve rij stromen. Met andere woorden, de positieve rij impedantie en negatieve rij impedantie zijn hetzelfde voor transformatoren en energielijnen. Maar bij draaiende machines zijn de positieve en negatieve rij impedanties verschillend.

• De toekenning van nulrij impedantiewaarden is complexer. Dit komt omdat de drie nulrij stromen op elk punt in een elektrisch energie-systeem, die in fase zijn, niet optellen tot nul maar moeten terugkeren via de neutrale of/ en aarde. In driefase transformatoren en machines summateren de fluxen door nulrij componenten niet tot nul in de yoke of veldsysteem. De impedantie varieert sterk afhankelijk van de fysieke indeling van de magnetische circuits en windingen.

• De reactantie van overdrachtlijnen voor nulrij stromen kan ongeveer 3 tot 5 keer de positieve rij stroom zijn, waarbij de lichtere waarde geldt voor lijnen zonder aarddraden. Dit komt omdat de afstand tussen de heen- en terugweg (d.w.z. neutraal en/of aarde) zoveel groter is dan voor positieve en negatieve rij stromen die binnen de driefase geleidersgroepen terugkeren (balanceren).

• De nulrij reactantie van een machine bestaat uit lek- en windingreactantie, en een kleine component veroorzaakt door windingbalans (afhankelijk van winding pitch). De nulrij reactantie van transformatoren hangt af van windingverbindingen en de constructie van het kernstuk.

Symmetrische componentanalyse

De bovengenoemde foutberekening is gemaakt onder de veronderstelling van een driefase gebalanceerd systeem. De berekening is alleen gemaakt voor één fase, omdat de stroom- en spanningstoestanden in alle drie fasen hetzelfde zijn.

Wanneer er daadwerkelijke fouten optreden in elektrische energie-systeem, zoals fase-naar-aarde-fout, fase-naar-fase-fout en dubbele fase-naar-aarde-fout, wordt het systeem onevenwichtig, wat betekent dat de spanningen en stromen in alle fasen niet langer symmetrisch zijn. Dergelijke fouten worden opgelost met behulp van symmetrische componentanalyse.

Over het algemeen kan een driedimensionaal vector-diagram worden vervangen door drie sets van gebalanceerde vectoren. Eén heeft tegengestelde of negatieve fase rotatie, de tweede heeft positieve fase rotatie en de laatste is co-fase. Dat betekent dat deze vectoren sets respectievelijk als negatieve, positieve en nulrij worden omschreven.

Waarbij alle hoeveelheden worden verwezen naar de referentiefase r. Op dezelfde manier kunnen vergelijkingen worden geschreven voor rij stromen. Uit de spanning- en stroomvergelijkingen kan men gemakkelijk de rij impedantie van het systeem bepalen.