การคำนวณความผิดปกติทางไฟฟ้า

คำนิยามการคำนวณความผิดปกติทางไฟฟ้า

การคำนวณความผิดปกติทางไฟฟ้าประกอบด้วยการกำหนดกระแสและแรงดันที่ผิดปกติสูงสุดและต่ำสุดที่จุดต่างๆ ในระบบไฟฟ้าเพื่อออกแบบระบบป้องกัน

อิมพีแดนซ์ลำดับบวก

อิมพีแดนซ์ลำดับบวกคือความต้านทานที่กระแสลำดับบวกเผชิญหน้า ซึ่งสำคัญในการคำนวณความผิดปกติสามเฟส

อิมพีแดนซ์ลำดับลบ

อิมพีแดนซ์ลำดับลบคือความต้านทานที่กระแสลำดับลบเผชิญหน้า ซึ่งสำคัญในการเข้าใจสภาพความผิดปกติที่ไม่สมดุล

อิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์

อิมพีแดนซ์ที่ระบบนำเสนอให้กับการไหลของกระแสลำดับศูนย์เรียกว่าอิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์ในการคำนวณความผิดปกติที่ผ่านมา Z1, Z2 และ Z0 คืออิมพีแดนซ์ลำดับบวก ลบ และศูนย์ตามลำดับ อิมพีแดนซ์ลำดับจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบระบบไฟฟ้าที่พิจารณา:

• ในองค์ประกอบระบบไฟฟ้าที่คงที่และสมดุล เช่น หม้อแปลงและสายส่ง อิมพีแดนซ์ลำดับที่ระบบนำเสนอสำหรับกระแสลำดับบวกและลบจะเท่ากัน กล่าวคือ อิมพีแดนซ์ลำดับบวกและลบจะเท่ากันสำหรับหม้อแปลงและสายส่งไฟฟ้า แต่ในกรณีของเครื่องจักรหมุน อิมพีแดนซ์ลำดับบวกและลบจะแตกต่างกัน

• การกำหนดค่าอิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์เป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากกระแสลำดับศูนย์ทั้งสามที่จุดใดๆ ในระบบไฟฟ้า ซึ่งอยู่ในเฟสเดียวกัน จะไม่รวมกันเป็นศูนย์ แต่ต้องไหลกลับผ่านกลางวงจรหรือ/และดิน ในหม้อแปลงและเครื่องจักรสามเฟส ฟลักซ์ที่เกิดจากองค์ประกอบลำดับศูนย์จะไม่รวมกันเป็นศูนย์ในแกนหรือระบบสนามแม่เหล็ก อิมพีแดนซ์จะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับการจัดวางทางกายภาพของวงจรแม่เหล็กและขดลวด

• รีแอคแทนซ์ของสายส่งสำหรับกระแสลำดับศูนย์อาจอยู่ที่ประมาณ 3 ถึง 5 เท่าของกระแสลำดับบวก โดยค่าที่น้อยกว่าจะเป็นสำหรับสายส่งที่ไม่มีสายดิน นี่เป็นเพราะระยะห่างระหว่างขาไปและขาคืน (คือกลางวงจรและ/หรือดิน) มากกว่าสำหรับกระแสลำดับบวกและลบซึ่งกลับมา (สมดุล) ภายในกลุ่มสายนำสามเฟส

• รีแอคแทนซ์ลำดับศูนย์ของเครื่องจักรประกอบด้วยรีแอคแทนซ์จากการรั่วไหลและขดลวด และส่วนเล็กๆ ที่เกิดจากความสมดุลของขดลวด (ขึ้นอยู่กับการจัดขดลวด)รีแอคแทนซ์ลำดับศูนย์ของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อขดลวดและการสร้างแกน

การวิเคราะห์องค์ประกอบสมมาตร

การคำนวณความผิดปกติดังกล่าวทำบนสมมติฐานของระบบสามเฟสที่สมดุล การคำนวณทำสำหรับเฟสเดียวเท่านั้น เนื่องจากสภาพของกระแสและแรงดันในทุกเฟสเท่ากัน

เมื่อความผิดปกติเกิดขึ้นจริงในระบบไฟฟ้า เช่น ความผิดปกติเฟสต่อดิน ความผิดปกติเฟสต่อเฟส และความผิดปกติสองเฟสต่อดิน ระบบจะกลายเป็นไม่สมดุล หมายความว่า สภาพของแรงดันและกระแสในทุกเฟสไม่ได้สมมาตรแล้ว ความผิดปกติดังกล่าวสามารถแก้ไขโดยการวิเคราะห์องค์ประกอบสมมาตร

โดยทั่วไปแผนภาพเวกเตอร์สามเฟสสามารถแทนที่ด้วยชุดเวกเตอร์สมดุลสามชุด ชุดหนึ่งมีการหมุนเฟสตรงข้าม ชุดที่สองมีการหมุนเฟสตรง และชุดสุดท้ายอยู่ในเฟสเดียวกัน หมายความว่า ชุดเวกเตอร์เหล่านี้ถูกบรรยายเป็นลำดับลบ ลำดับบวก และลำดับศูนย์ ตามลำดับ

เมื่อปริมาณทั้งหมดถูกอ้างอิงกับเฟสอ้างอิง r ชุดสมการที่คล้ายกันสามารถเขียนสำหรับกระแสลำดับได้ จากสมการแรงดันและกระแส สามารถกำหนดอิมพีแดนซ์ลำดับของระบบได้ง่าย