Prinsippet for avbrudd av kortvarige feil (SLF) i nettet ved bruk av strømbrytere
Høyfrekvensient Overgangsspenning (TRV) i Overføringslinjer
Når det oppstår en feil i en overføringslinje på et avstand mellom 100 meter og flere kilometer, kreves det en strømbryter (CB) for å fjerne kortslutningsfeilen (SLF). Prosessen med å fjerne feilen ved hjelp av strømbryteren kan føre til at en Overgangsspenning (TRV) dannes med en bratt stigning, ofte lik en sagnetandsformet bølge. Dette fenomenet er forårsaket av høyfrekvenssvingninger generert av reisende bølger som beveger seg langs linjen og reflekterer mellom strømbryterens terminal og feilpunktet.
Kjernefenomener Under Feilavbryting
Høyfrekvenssvingninger og Sagnetandsformet Bølge:
Når strømbryteren avbryter feilstrømmen under SLF-betingelser, genereres høyfrekvenssvingninger på grunn av de raske endringene i strøm og spenning. Disse svingningene resulterer i en TRV med en bratt stigning, som kan visualiseres som en sagnetands- eller trekantformet bølge.
Sagnetandsformen er forårsaket av de reisende bølgene som beveger seg langs overføringslinjen og reflekterer mellom strømbryterens terminal og feillokasjonen. Hver refleksjon bidrar til den oscillerende oppførselen til TRV, som fører til flere topp- og dalpunkter i spenningsbølgen.
Svingninger på Kildesiden:
På kildesiden av strømbryteren (siden koblet til kraftsystemet), returnerer spenningen ved strømbryterterminalen til systemets spenningsnivå, som typisk er spenningen ved transformatorterminalen. Denne overgangen forårsaker en svingning på nettspenning (for eksempel 50 Hz eller 60 Hz) i kildestrømkretsen.
Nettspenningssvingningen er forårsaket av den plutselige endringen i kretskonfigurasjonen når feilen blir fjernet, noe som fører til en overgangsrespons i systemet. Denne svingningen dempes gradvis over tid mens systemet stabiliserer seg.
Svingninger på Linjesiden:
På linjesiden av strømbryteren (siden koblet til overføringslinjen), faller spenningen ved strømbryterterminalen til nær jordpotensial etter at feilen blir avbrutt. Dette fallet skaper en ny svingning, men denne gang er den karakterisert av en sagnetands- (trekant-) formet bølge på grunn av de reisende og reflekterende bølgene langs linjen.
Linjesiden kretsen kan approksimeres som en fordeltparameterkrets med liten demping. Refleksjonene mellom strømbryterterminalen og feilpunktet forårsaker at spenningen svinger, noe som skaper sagnetandsformen. Frekvensen til disse svingningene er mye høyere enn nettspenningen og er påvirket av bølgens utbredelseshastighet og avstanden mellom strømbryteren og feilpunktet.
Approksimasjon av Linjesiden Kretsen
Linjesiden kretsen kan modelleres som en liten dempet krets med fordeltparametre, som motstand, induktans og kapasitans per lengdeenhet. Denne modellen hjelper til å forstå oppførselen til de reisende bølgene og deres refleksjoner. De viktigste egenskapene til denne modellen inkluderer:
Propagasjonsforsinkelse: Tiden det tar for en bølge å bevege seg fra strømbryterterminalen til feilpunktet og tilbake.
Refleksjonskoeffisient: Forholdet mellom reflekterende bølgeamplitude og inngående bølgeamplitude, som avhenger av impedansemismatchen mellom linjen og feilpunktet.
Demping: Reduksjonen i bølgeamplitude som den beveger seg langs linjen, som påvirkes av linjens motstand og leitsevne.
TRV-Bølgeformer Over Strømbryterterminaler og Linjesiden
De observerte TRV-bølgeformene over strømbryterterminalene og på linjesiden kan summeres som følger:
Kildeside (Strømbryterterminal):
Spenningen returnerer til systemets spenningsnivå, noe som fører til en svingning på nettspenning.
Svingningen er relativt treg sammenlignet med de høyfrekvenssvingningene på linjesiden.
Linjeside (Strømbryterterminal):
Spenningen faller til nær jordpotensial, noe som resulterer i en høyfrekvens sagnetands- (trekant-) formet bølge.
Sagnetandsformen skyldes de raske endringene i spenning forårsaket av de reisende og reflekterende bølgene langs linjen.
Visuell Represntasjon av TRV-Bølgeformer
En typisk figur som viser TRV-bølgeformene over strømbryterterminalene og på linjesiden ville illustrere:
Kildeside TRV: En bølgeform med en gradvis stigning til systemets spenning, fulgt av en svingning på nettspenning.
Linjeside TRV: En bølgeform med et skarpt fall til nært null, fulgt av en rekke høyfrekvens topp- og dalpunkter, som former en sagnetands- eller trekantformet bølge.
