Kort linje fejlafbrydelse (SLF) princip i netværk ved kredsløbsbrydere
Højfrekvens-transient genvindingsvoltage (TRV) i transmissionsledninger
Når der opstår en fejl på en transmissionsledning på en afstand fra 100 meter til flere kilometer, er det nødvendigt at bruge en strømbryder (CB) for at fjerne kortledningsfejlen (SLF). Processen med at fjerne fejlen ved hjælp af strømbryderen kan føre til dannelse af en Transient Genvindingsvoltage (TRV) med en stejl stigning, som ofte ligner en sagskantbølge. Dette fænomen skyldes højfrekvente oscillationer, der genereres af rejsende bølger, der bevæger sig langs ledningen og reflekterer mellem strømbryderens terminal og fejlpunktet.
Kernede fænomener under fejlafbrydelse
Højfrekvente oscillationer og sagskantbølge:
Når strømbryderen afbryder fejlstrømmen under SLF-betingelser, dannes højfrekvente oscillationer på grund af de hurtige ændringer i strøm og spænding. Disse oscillationer resulterer i en TRV med en stejl stigning, som kan visualiseres som en sagskant- eller trekantbølge.
Sagskantsformen skyldes de rejsende bølger, der bevæger sig langs transmissionsledningen og reflekterer mellem strømbryderens terminal og fejlpunktet. Hver refleksion bidrager til den oscillerende adfærd af TRV, hvilket fører til flere toppe og dale i spændingsbølgen.
Oscillationer på kildesiden:
På kildesiden af strømbryderen (den side, der er forbundet med strømsystemet), vender spændingen på strømbryderens terminal tilbage til systemets spændingsniveau, som typisk er spændingen ved transformatorterminalen. Denne overgang forårsager en oscillation på netfrekvensen (f.eks. 50 Hz eller 60 Hz) i kildestrømkredsen.
Netfrekvensoscillationen skyldes den pludselige ændring i kredskonfigurationen, når fejlen bliver fjernet, hvilket forårsager en transient respons i systemet. Denne oscillation aftager gradvist over tid, mens systemet stabiliserer sig.
Oscillationer på linjesiden:
På linjesiden af strømbryderen (den side, der er forbundet med transmissionsledningen), falder spændingen på strømbryderens terminal til næsten jordpotentiale efter, at fejlen er afbrudt. Dette fald skaber en anden oscillation, men denne gang er den karakteriseret ved en sagskant- (trekant-) form pga. de rejsende og reflekterende bølger langs ledningen.
Linjesidekredsen kan approksimeres som en fordelt parameterkreds med lille dæmpning. Refleksionerne mellem strømbryderens terminal og fejlpunktet forårsager, at spændingen oscillerer, hvilket skaber sagskantbølgen. Frekvensen af disse oscillationer er meget højere end netfrekvensen og påvirkes af bølgernes propagationshastighed og afstanden mellem strømbryderen og fejlen.
Approksimation af linjesidekredsen
Linjesidekredsen kan modelleres som en lille dæmpet kreds med fordelte parametre, såsom resistans, induktans og kapacitans pr. længdeenhed. Dette model hjælper med at forstå adfærden af de rejsende bølger og deres refleksioner. De vigtigste egenskaber ved dette model inkluderer:
Propagationforsinkelse: Tiden det tager for en bølge at bevæge sig fra strømbryderens terminal til fejlpunktet og tilbage.
Refleksionskoefficient: Forholdet mellem den reflekterede bølges amplitud og den incidente bølges amplitud, som afhænger af impedansmisforholdet mellem ledningen og fejlen.
Dæmpning: Reduktionen i bølgeamplitude, når den bevæger sig langs ledningen, hvilket påvirkes af ledningens resistans og konduktans.
TRV-bølgeformer på strømbryderens terminaller og linjesiden
De observerede TRV-bølgeformer på strømbryderens terminaller og på linjesiden kan sammenfattes som følger:
Kildeside (strømbryderens terminal):
Spændingen vender tilbage til systemets spændingsniveau, hvilket forårsager en netfrekvensoscillation.
Oscillationen er relativt langsom sammenlignet med de højfrekvente oscillationer på linjesiden.
Linjeside (strømbryderens terminal):
Spændingen falder til næsten jordpotentiale, hvilket resulterer i en højfrekvent sagskant- (trekant-) bølge.
Sagskantsformen skyldes de hurtige ændringer i spænding, som er forårsaget af de rejsende og reflekterende bølger langs ledningen.
Visuel repræsentation af TRV-bølgeformer
En typisk figur, der viser TRV-bølgeformerne på strømbryderens terminaller og på linjesiden, ville illustrere:
Kildeside TRV: En bølgeform med en gradvis stigning til systemspændingen, fulgt af en netfrekvensoscillation.
Linjeside TRV: En bølgeform med et skarpt fald til næsten nul, fulgt af en række højfrekvente toppe og dale, der danner en sagskant- eller trekantform.
