Kortsluitingsonderbreking (SLF) principe in het netwerk door schakelaars
Hoogfrequente Transiënte Herstelspanning (TRV) in Hoofdlijnen
Wanneer er een storing optreedt op een hoofdlijn op een afstand van 100 meter tot enkele kilometers, is een schakelaar (CB) nodig om de kortsluiting (SLF) te verhelpen. Het proces van het verhelpen van de storing door de schakelaar kan leiden tot de generatie van een Transiënte Herstelspanning (TRV) met een steile stijging, vaak gelijkend op een zaagtandvorm. Dit fenomeen wordt veroorzaakt door hoogfrequente trillingen die worden gegenereerd door reizende golven die langs de lijn bewegen en tussen de terminal van de schakelaar en het storingpunt weerkaatsen.
Belangrijke Fenomenen Tijdens Storingonderbreking
Hoogfrequente Trillingen en Zaagtandvorm:
Wanneer de schakelaar de storingstroom onder SLF-omstandigheden onderbreekt, worden hoogfrequente trillingen gegenereerd door de snelle veranderingen in stroom en spanning. Deze trillingen resulteren in een TRV met een steile stijging, die kan worden weergegeven als een zaagtand- of driehoeksvorm.
De zaagtandvorm wordt veroorzaakt door de reizende golven die langs de hoofdlijn bewegen en weerkaatsen tussen de terminal van de schakelaar en de locatie van de storing. Elke weerkaatsing draagt bij aan het trillende gedrag van de TRV, wat leidt tot meerdere pieken en dalen in het spanningssignaal.
Trillingen aan de Bronzijde:
Aan de bronzijde van de schakelaar (de zijde die verbonden is met het energienet), keert de spanning op de terminal van de schakelaar terug naar het systeemspanningsniveau, dat typisch het spanningnniveau op de transformatorterminal is. Deze overgang veroorzaakt een trilling op het netfrequentie (bijvoorbeeld 50 Hz of 60 Hz) in het broncircuit.
De trilling op netfrequentie is het gevolg van de plotselinge verandering in de circuitconfiguratie wanneer de storing wordt verholpen, wat een tijdelijke respons in het systeem veroorzaakt. Deze trilling neemt geleidelijk af naarmate het systeem stabiliseert.
Trillingen aan de Lijnzijde:
Aan de lijnzijde van de schakelaar (de zijde die verbonden is met de hoofdlijn), daalt de spanning op de terminal van de schakelaar na de storingonderbreking bijna tot nulspanning. Deze daling creëert opnieuw een trilling, maar deze keer heeft het een zaagtand- (driehoek-) vorm door de reizende en weerkaatsende golven langs de lijn.
Het circuit aan de lijnzijde kan worden benaderd als een verspreide parametercircuit met geringe demping. De weerkaatsingen tussen de terminal van de schakelaar en het storingpunt zorgen ervoor dat de spanning trilt, waardoor de zaagtandvorm ontstaat. De frequentie van deze trillingen is veel hoger dan de netfrequentie en wordt beïnvloed door de voortplantingsnelheid van de golven en de afstand tussen de schakelaar en de storing.
Benadering van het Circuit aan de Lijnzijde
Het circuit aan de lijnzijde kan worden gemodelleerd als een klein gedempt circuit met verspreide parameters, zoals weerstand, inductie en capaciteit per lengte-eenheid. Dit model helpt om het gedrag van de reizende golven en hun weerkaatsingen te begrijpen. De belangrijkste kenmerken van dit model zijn:
Voortplantingstijd: De tijd die nodig is voor een golf om van de terminal van de schakelaar naar het storingpunt en terug te reizen.
Weerkaatsingscoëfficiënt: Het verhouding van de amplitude van de weerkaatste golf tot de amplitude van de incidentele golf, wat afhangt van de impedantieverschillen tussen de lijn en de storing.
Demping: De verminderde amplitude van de golf terwijl deze langs de lijn reist, wat wordt beïnvloed door de weerstand en geleiding van de lijn.
TRV-Spanningsprofielen Over de Terminals van de Schakelaar en de Lijnzijde
De TRV-spanningsprofielen die worden waargenomen over de terminals van de schakelaar en aan de lijnzijde kunnen worden samengevat als volgt:
Bronzijde (Terminal van de Schakelaar):
De spanning keert terug naar het systeemspanningsniveau, wat leidt tot een trilling op netfrequentie.
De trilling is relatief langzaam vergeleken met de hoogfrequente trillingen aan de lijnzijde.
Lijnzijde (Terminal van de Schakelaar):
De spanning daalt bijna tot nul, wat resulteert in een hoogfrequente zaagtand- (driehoek-) vorm.
De zaagtandvorm is het gevolg van de snelle veranderingen in spanning veroorzaakt door de reizende en weerkaatsende golven langs de lijn.
Visuele Weergave van TRV-Spanningsprofielen
Een typische figuur die de TRV-spanningsprofielen over de terminals van de schakelaar en aan de lijnzijde illustreert, zou laten zien:
TRV aan de Bronzijde: Een signaal met een geleidelijke stijging naar het systeemspanningsniveau, gevolgd door een trilling op netfrequentie.
TRV aan de Lijnzijde: Een signaal met een scherpe daling naar bijna nul, gevolgd door een reeks hoogfrequente pieken en dalen, wat een zaagtand- of driehoeksvorm vormt.
