Obliczenie uszkodzeń elektrycznych

Definicja obliczeń awarii elektrycznej

Obliczenia awarii elektrycznej polegają na określaniu maksymalnych i minimalnych prądów i napięć uszkodzeniowych w różnych punktach systemu energetycznego w celu zaprojektowania systemów ochronnych.

Impedancja sekwencji dodatniej

Impedancja sekwencji dodatniej to opór napotykany przez prąd sekwencji dodatniej, który jest kluczowy do obliczania trójfazowych uszkodzeń.

Impedancja sekwencji ujemnej

Impedancja sekwencji ujemnej to opór napotykany przez prąd sekwencji ujemnej, ważny dla zrozumienia warunków niezbalansowanych uszkodzeń.

Impedancja sekwencji zerowej

Opór oferowany przez system dla przepływu prądu sekwencji zerowej nazywany jest impedancją sekwencji zerowej.W poprzednich obliczeniach awarii, Z1, Z2 i Z0 to odpowiednio impedancje sekwencji dodatniej, ujemnej i zerowej. Impedancja sekwencji różni się w zależności od rodzaju komponentów systemu energetycznego podlegających rozważaniu:

• W statycznych i zrównoważonych komponentach systemu energetycznego, takich jak transformatory i linie, impedancja sekwencji oferowana przez system jest taka sama dla prądów sekwencji dodatniej i ujemnej. Innymi słowy, impedancja sekwencji dodatniej i ujemnej jest taka sama dla transformatorów i linii energetycznych. Ale w przypadku maszyn obrotowych impedancja sekwencji dodatniej i ujemnej jest inna.

• Przydzielanie wartości impedancji sekwencji zerowej jest bardziej złożone. Wynika to z faktu, że trzy prądy sekwencji zerowej w dowolnym punkcie systemu energetycznego, będąc w fazie, nie sumują się do zera, ale muszą powrócić przez neutralne i/lub ziemię. W trójfazowych transformatorach i maszynach indukcje spowodowane składowymi sekwencji zerowej nie sumują się do zera w jądrze lub układzie pola magnetycznego. Impedancja znacznie się różni w zależności od fizycznej konfiguracji obwodów magnetycznych i cewek.

• Reaktancja linii przesyłowych dla prądów sekwencji zerowej może wynosić około 3 do 5 razy reaktancję prądów sekwencji dodatniej, przy czym niższa wartość dotyczy linii bez przewodów ziemnych. Wynika to z tego, że odległość między przewodem idącym i wracającym (czyli neutralnym i/lub ziemią) jest znacznie większa niż dla prądów sekwencji dodatniej i ujemnej, które są zbilansowane w grupach przewodników trójfazowych.

• Reaktancja sekwencji zerowej maszyny składa się z przeciekowej i cewkowej reaktancji, oraz małej składowej wynikającej z bilansu cewek (zależy od skrętu cewek). Reaktancja sekwencji zerowej transformatorów zależy zarówno od połączeń cewek, jak i od konstrukcji rdzenia.

Analiza składowych symetrycznych

Powyższe obliczenia awarii są wykonywane przy założeniu zrównoważonego systemu trójfazowego. Obliczenia są wykonane tylko dla jednej fazy, ponieważ warunki prądowe i napięciowe są takie same we wszystkich trzech fazach.

Gdy w rzeczywistości występują awarie w systemie energetycznym, takie jak uszkodzenie faza-do-ziemi, faza-do-fazy i podwójne uszkodzenie faza-do-ziemi, system staje się niezrównoważony, co oznacza, że warunki napięć i prądów we wszystkich fazach nie są już symetryczne. Takie uszkodzenia rozwiązuje się za pomocą analizy składowych symetrycznych.

Ogólnie rzecz biorąc, diagram wektorowy trójfazowy może być zastąpiony przez trzy zestawy zrównoważonych wektorów. Jeden ma przeciwną lub ujemną rotację fazową, drugi ma dodatnią rotację fazową, a ostatni jest współfazowy. Oznacza to, że te zestawy wektorów opisuje się jako sekwencje ujemne, dodatnie i zerowe, odpowiednio.

Gdzie wszystkie wielkości odnoszone są do referencyjnej fazy r. Podobnie można napisać zestaw równań dla prądów sekwencyjnych. Na podstawie równań napięcia i prądu można łatwo określić impedancję sekwencyjną systemu.