Elektrisk feilberegning

Definisjon av beregning av elektriske feil

Beregning av elektriske feil innebærer å bestemme maksimum og minimum feilstrømmer og spenninger ved ulike punkter i et kraftsystem for å designe beskyttelsessystemer.

Positive sekvensimpedans

Positiv sekvensimpedans er motstanden som positiv sekvensstrøm møter, viktig for beregning av tre-fasefeil.

Negativ sekvensimpedans

Negativ sekvensimpedans er motstanden som negativ sekvensstrøm møter, viktig for å forstå ubalanserte feilforhold.

Null sekvensimpedans

Motstanden systemet tilbyr for flyt av null sekvensstrøm kalles null sekvensimpedans.I tidligere feilberegninger er Z1, Z2 og Z0 henholdsvis positive, negative og null sekvensimpedans. Sekvensimpedansen varierer med typen kraftsystemkomponenter under betraktning:

• For statiske og balanserte kraftsystemkomponenter som transformatorer og linjer, er sekvensimpedansen systemet tilbyr den samme for positive og negative sekvensstrømmer. Med andre ord, er den positive sekvensimpedansen og den negative sekvensimpedansen den samme for transformatorer og kraftlinjer.Men for roterende maskiner er de positive og negative sekvensimpedansene forskjellige.

• Tildeling av verdier for null sekvensimpedans er mer kompleks. Dette skyldes at de tre null sekvensstrømmene på et hvilket som helst sted i et elektrisk kraftsystem, som er i fase, ikke summerer til null, men må returnere gjennom neutralen og/eller jorden. For tre-fasetransformatorer og maskiner summerer fluxene fra null sekvenskomponenter ikke til null i yoke eller felt. Motstanden varierer mye avhengig av fysisk oppsett av magnetiske kretser og vindinger.

• Reaktiv motstand for overføringslinjer for null sekvensstrøm kan være omtrent 3 til 5 ganger den positive sekvensstrømmen, hvor laveste verdi er for linjer uten jordleder. Dette skyldes at avstanden mellom ut og retur (dvs. neutral og/eller jord) er så mye større enn for positive og negative sekvensstrømmer som returnerer (balanserer) innenfor de tre-fase ledningsgruppene.

• Null sekvensreaktansen for en maskin er sammensatt av lekkasje og vindingsreaktans, samt en liten komponent grunnet vindingsbalanse (avhenger av vindingspitch).Null sekvensreaktansen for transformatorer avhenger både av vindingskoblinger og konstruksjonen av kjernen.

Symmetrisk komponentanalyse

De ovennevnte feilberegningene er basert på antagelsen om et tre-fasebalansert system. Beregningen utføres bare for én fase, da strøm- og spenningsforholdene er like i alle tre faser.

Når faktiske feil oppstår i et elektrisk kraftsystem, som fase til jordfeil, fase til fasefeil og dobbel fase til jordfeil, blir systemet ubalansert, det vil si, at forholdene for spenninger og strømmer i alle faser lenger ikke er symmetriske. Slike feil løses ved symmetrisk komponentanalyse.

Generelt kan et tre-fasevektorgraf erstattes med tre sett med balanserte vektorer. Én har motsatt eller negativ faserotasjon, den andre har positiv faserotasjon, og den siste er kofasisk. Det betyr at disse vektorsettene beskrives som negative, positive og null sekvens, henholdsvis.

Hvor alle mengder refereres til referansefasen r. På samme måte kan et sett med ligninger skrives for sekvensstrømmer også. Fra spennings- og strømligninger, kan man lett bestemme sekvensimpedansen til systemet.