حساب الأعطال الكهربائية | المقاومة التسلسلية الموجبة والسالبة والصفرية

قبل تطبيق نظام حماية كهربائي صحيح، من الضروري أن يكون لديك معرفة وافية بظروف نظام الطاقة الكهربائية أثناء الأعطال. تتطلب معرفة حالة الأعطال الكهربائية نشر م.relays مختلفة في مواقع مختلفة من نظام الطاقة الكهربائي.

يجب جمع المعلومات حول قيم التيار الأقصى والأدنى للأعطال، الجهد تحت تلك الأعطال في المقدار والعلاقة الطورية بالنسبة للتيارات في أجزاء مختلفة من نظام الطاقة، لتطبيق مناسب لنظام الم(relay) الحامي في تلك الأجزاء المختلفة من نظام الطاقة الكهربائي. يُعرف جمع المعلومات من معلمات مختلفة للنظام عادة باسم حساب الأعطال الكهربائية.

يعني حساب الأعطال بشكل عام حساب تيار العطل في أي نظام طاقة كهربائي. هناك ثلاثة خطوات أساسية لحساب الأعطال في النظام.

1. اختيار دوران المعاوقة.

2. تبسيط شبكة نظام الطاقة الكهربائي المعقد إلى معاوقة مكافئة واحدة.

3. حساب تيارات وأجهزة الأعطال الكهربائية باستخدام نظرية المكونات المتماثلة.

ترميز المعاوقة لنظام الطاقة الكهربائي

إذا نظرنا إلى أي نظام طاقة كهربائي، سنجد عدة مستويات للجهد. على سبيل المثال، فلنفترض نظام طاقة كهربائي نموذجي حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية عند 6.6 كيلوفولت ثم يتم نقل الطاقة البالغة 132 كيلوفولت إلى محطة المحولات النهائية حيث يتم تخفيضها إلى مستويات 33 كيلوفولت و 11 كيلوفولت وقد يتم تخفيض مستوى 11 كيلوفولت إلى 0.4 كيلوفولت.

وبالتالي من هذا المثال يتضح أن شبكة نظام الطاقة نفسه قد تحتوي على مستويات جهد مختلفة. لذا فإن حساب العطل في أي موقع من النظام المذكور يصبح صعبًا ومعقدًا إذا حاولنا حساب المعاوقة لأجزاء مختلفة من النظام وفقًا لمستوى الجهد الخاص بها.

يمكن تجنب هذه الصعوبة إذا حسبنا المعاوقة لأجزاء مختلفة من النظام بالإشارة إلى قيمة أساسية واحدة. تسمى هذه التقنية ترميز المعاوقة لنظام الطاقة. وبعبارة أخرى، قبل حساب الأعطال الكهربائية، يجب أن تكون معلمات النظام مرجعية لـ كميات الأساس وتُمثل كنظام موحد من المعاوقة إما بالأوم أو النسبة المئوية أو الوحدات المعتادة.

يُأخذ عادة الطاقة الكهربائية وال جهد ككميات أساس. في نظام ثلاثي الأطوار، يُؤخذ الطاقة الثلاثية الأطوار بالميغاواط أو الكيلوواط كقوة أساسية وجهد الخط إلى الخط بالكيلوفولت كجهد أساس. يمكن حساب المعاوقة الأساسية للنظام من هذه القوة الأساسية والجهد الأساسي، كما يلي،

الوحدة الواحدة هي قيمة المعاوقة لأي نظام وهي لا شيء إلا نسبة المعاوقة الفعلية للنظام إلى قيمة المعاوقة الأساسية.

قيمة المعاوقة النسبية يمكن حسابها عن طريق ضرب 100 بقيمة الوحدة الواحدة.

مرة أخرى، من المطلوب أحيانًا تحويل قيم الوحدة الواحدة المرجعية إلى قيم أساس جديدة لتبسيط حسابات الأعطال الكهربائية المختلفة. في هذه الحالة،

يعتمد اختيار ترميز المعاوقة على تعقيد النظام. عادةً ما يتم اختيار الجهد الأساسي لنظام بحيث يتطلب أقل عدد من التحويلات.
مثلاً، إذا كان لدى نظام عدد كبير من خطوط الجهد العالي 132 كيلوفولت، وعدد قليل من خطوط الجهد 33 كيلوفولت، وعدد قليل جدًا من خطوط الجهد 11 كيلوفولت، يمكن اختيار الجهد الأساسي للنظام إما 132 كيلوفولت أو 33 كيلوفولت أو 11 كيلوفولت، ولكن هنا أفضل جهد أساسي هو 132 كيلوفولت، لأنه يتطلب أقل عدد من التحويلات أثناء حساب الأعطال.

تبسيط الشبكة

بعد اختيار الترميز الصحيح للمعاوقة، الخطوة التالية هي تبسيط الشبكة إلى معاوقة واحدة. لهذا الغرض، يجب أولاً تحويل المعاوقة لكافة المولدات والخطوط وال كابلات وال محولات إلى قيمة أساس مشتركة. ثم نعد رسمًا تخطيطيًا لنظام الطاقة الكهربائي يظهر المعاوقة المرجعية لنفس القيمة الأساسية لكل تلك المولدات والخطوط والكابلات والمحولات.

ثم يتم تبسيط الشبكة إلى معاوقة مكافئة واحدة باستخدام تحويلات النجمة/المثلث. يجب إعداد رسومات المعاوقة المنفصلة للشبكات التسلسلية الإيجابية والسالبة والصفرية.

أعطال ثلاثية الأطوار فريدة من نوعها لأنها متوازنة، أي متماثلة في ثلاث أطوار، ويمكن حسابها من رسم المعاوقة التسلسلية الإيجابية للأطوار الواحدة. لذلك يتم الحصول على تيار الأعطال ثلاثية الأطوار بواسطة،

حيث، I f هو تيار العطل الكلي ثلاثي الأطوار، v هو الجهد بين الطور والمحايد، z 1 هو المعاوقة الإجمالية التسلسلية الإيجابية للنظام؛ بافتراض أن في الحساب، تم تمثيل المعاوقة بالأوم على أساس الجهد.

تحليل المكونات المتماثلة

تم إجراء حساب الأعطال أعلاه بناءً على افتراض نظام ثلاثي الأطوار متوازن. يتم الحساب لأحد الأطوار فقط لأن ظروف التيار والجهد متطابقة في جميع الأطوار الثلاثة.

عند حدوث أعطال فعلية في نظام الطاقة الكهربائي، مثل العطل بين الطور والأرض، العطل بين الطورين، والعطل الثنائي بين الطورين والأرض، يصبح النظام غير متوازن، مما يعني أن ظروف الجهد والتيار في جميع الأطوار لم تعد متماثلة. يتم حل هذه الأعطال بواسطة تحليل المكونات المتماثلة.

غالبًا ما يمكن استبدال الرسم البياني ثلاثي الأطوار بثلاث مجموعات من المتجهات المتوازنة. واحدة لها دوران طوري سالب، الثانية لها دوران طوري موجب، والأخيرة متماثلة. وهذا يعني أن هذه مجموعات المتجهات توصف بالتسلسل السالب والإيجابي والصفر على التوالي.

معادلة الكميات الطورية والتسلسلية هي،

لذلك،

حيث تشير جميع الكميات إلى الطور المرجعي r.
بنفس الطريقة، يمكن كتابة مجموعة من المعادلات لتيارات التسلسل أيضًا. من معادلات الجهد والتيار، يمكن بسهولة تحديد المعاوقة التسلسلية للنظام.

يعتمد تطور تحليل المكونات المتماثلة على حقيقة أنه في نظام متوازن للمعاوقة، يمكن أن يؤدي تيارات التسلسل فقط إلى انخفاضات الجهد من نفس التسلسل. بمجرد توفر الشبكات التسلسلية، يمكن تحويلها إلى معاوقة مكافئة واحدة.

لنفترض أن Z1، Z2 و Z0 هي المعاوقة التي يقدمها النظام لتدفق التيار التسلسلي الإيجابي والسالب والصفر على التوالي.
للعطل الأرضي

أعطال بين الطورين


أعطال ثنائية الطور للأرض

أعطال ثلاثية الأطوار

إذا كان مطلوب حساب تيار العطل في أي فرع معين من الشبكة، يمكن حساب ذلك بعد دمج المكونات التسلسلية المتدفقة في ذلك الفرع. هذا يتضمن توزيع تيارات المكونات التسلسلية