Обчислення електричних аварій

Визначення розрахунку електричних вад

Розрахунок електричних вад включає визначення максимальних та мінімальних значень струмів та напруг на різних точках електроенергетичної системи для проектування захисних систем.

Послідовна імпеданса першої послідовності

Послідовна імпеданса першої послідовності — це опір, який зустрічає струм першої послідовності, що є важливим для розрахунку трьохфазних вад.

Послідовна імпеданса другої послідовності

Послідовна імпеданса другої послідовності — це опір, який зустрічає струм другої послідовності, що важливо для розуміння умов незбалансованих вад.

Послідовна імпеданса нульової послідовності

Імпеданс, який система надає для потоку струму нульової послідовності, називається імпедансом нульової послідовності. У попередньому розрахунку вад Z1, Z2 та Z0 відповідно є імпедансами першої, другої та нульової послідовності. Послідовний імпеданс змінюється в залежності від типу компонентів електроенергетичної системи, які враховуються:

• Для статичних та збалансованих компонентів електроенергетичної системи, таких як трансформатори та лінії, послідовний імпеданс, який надає система, однаковий для струмів першої та другої послідовності. Іншими словами, імпеданс першої послідовності та імпеданс другої послідовності однакові для трансформаторів та ліній передачі. Але для обертальних машин імпеданси першої та другої послідовності відрізняються.

• Присвоєння значень імпедансу нульової послідовності є більш складним. Це пов'язано з тим, що три струми нульової послідовності в будь-якій точці електроенергетичної системи, будучи фазовими, не сумують до нуля, але мають повернутися через нейтральний провід або землю. У трифазних трансформаторах та машинах магнітні потоки від компонентів нульової послідовності не сумують до нуля в дужці або полі. Імпеданс сильно змінюється в залежності від фізичного розташування магнітних контурів та намоток.

• Реактивне опору ліній передачі для струмів нульової послідовності може становити приблизно 3-5 разів більше, ніж для струмів першої послідовності, менші значення характерні для ліній без земельних проводів. Це пов'язано з тим, що відстань між прямим та поверненим (тобто нейтральним або землею) провідниками набагато більша, ніж для струмів першої та другої послідовності, які повертаються (збалансовані) всередині груп трифазних провідників.

• Реактивний опір машини складається з протечок та реактивного опору намоток, а також невеликої компоненти завдяки балансу намоток (залежить від кроку намотки). Реактивний опір трансформаторів залежить як від з'єднання намоток, так і від конструкції сердцевини.

Аналіз симетричних компонентів

Наведений вище розрахунок вад здійснюється на припущенні про збалансовану трифазну систему. Розрахунок проводиться лише для однієї фази, оскільки умови струму та напруги однакові для всіх трьох фаз.

При фактичних вадах в електроенергетичній системі, таких як фаза-земля, фаза-фаза та подвійна фаза-земля, система стає незбалансованою, тобто умови напруги та струму у всіх фазах більше не симетричні. Такі вади розв'язуються за допомогою аналізу симетричних компонентів.

Зазвичай трифазна векторна діаграма може бути замінена трьома наборами збалансованих векторів. Один має протилежну або негативну фазову ротацію, другий має позитивну фазову ротацію, а останній є кофазним. Це означає, що ці набори векторів описуються як негативні, позитивні та нульові послідовності, відповідно.

Де всі величини віднесено до референсної фази r. Подібно, можна записати набір рівнянь для послідовних струмів. З рівнянь напруги та струму можна легко визначити послідовний імпеданс системи.