Elektrisk fejl beregning | Positiv negativ nul sekvens impedans

Før der anvendes en korrekt elektrisk beskyttelsessystem, er det nødvendigt at have en gennemførende viden om betingelserne for elektrisk strøm system under fejl. Viden om elektriske fejl betingelser er nødvendig for at installere de rigtige forskellige beskyttelsesrelæer på forskellige steder i elektrisk strømsystem.

Information om værdier af maksimal og minimal fejlstrøm, spændinger under disse fejl i størrelse og faseforhold med hensyn til strømmen i forskellige dele af strømsystemet, skal indsamles for korrekt anvendelse af beskyttelsesrelæ system i disse forskellige dele af elektriske strømsystemer. Indsamling af information fra forskellige parametre i systemet kaldes generelt for elektriske fejl beregninger.

Fejlberegning betyder bredt set beregning af fejlstrøm i ethvert elektrisk strømsystem. Der er hovedsagelig tre trin for at beregne fejl i et system.

1. Valg af impedans rotationer.

2. Reducering af et kompliceret elektrisk strømsystem netværk til en enkelt ekvivalent impedans.

3. Beregning af elektriske fejlstrømme og spændinger ved hjælp af symmetrisk komponentteori.

Impedansnotation af elektrisk strømsystem

Hvis vi kigger på ethvert elektrisk strømsystem, vil vi finde, at der findes flere spændingsniveauer. For eksempel, antag et typisk strømsystem, hvor elektrisk strøm produceres på 6,6 kV, derefter transmitteres 132 kV strøm til terminalunderstation, hvor den reduceres til 33 kV og 11 kV niveauer, og dette 11 kV niveau kan yderligere reduceres til 0,4 kv.

Dette eksempel viser, at et samme strømsystemnetværk kan have forskellige spændingsniveauer. Så beregningen af fejl på ethvert sted i det pågældende system bliver meget svær og kompliceret, hvis man prøver at beregne impedansen af de forskellige dele af systemet i henhold til deres spændingsniveau.

Denne vanskelighed kan undgås, hvis vi beregner impedansen af de forskellige dele af systemet i forhold til en enkelt basisværdi. Denne teknik kaldes impedansnotation af strømsystem. Med andre ord, før elektriske fejlberegninger, skal systemparametre refereres til basisværdier og repræsenteres som et uniformt system af impedanser enten i ohm, procent eller per enhed værdier.

Elektrisk effekt og spænding tages generelt som basisværdier. I tre-fase system, tre-fase effekt i MVA eller KVA tages som basis effekt og linje til linje spænding i KV tages som basis spænding. Basisimpedansen af systemet kan beregnes ud fra disse basis effekt og basis spænding, som følger,

Per enhed er en impedansværdi af ethvert system, intet andet end forholdet mellem den faktiske impedans af systemet til basisimpedansværdien.

Procent impedans værdi kan beregnes ved at multiplicere 100 med per enhed værdi.

Det er nogle gange nødvendigt at konvertere per enhed værdier refererede til nye basisværdier for at forenkle forskellige elektriske fejlberegninger. I så fald,

Valget af impedansnotation afhænger af kompleksiteten af systemet. Generelt vælges basisspænding af et system således, at det kræver mindst muligt antal overførsler.
Antag, at et system har et stort antal 132 kV overhedsledninger, få antal 33 kV ledninger og meget få antal 11 kV ledninger. Basisspændingen af systemet kan vælges enten som 132 kV, 33 kV eller 11 kV, men her er den bedste basisspænding 132 kV, fordi det kræver mindst muligt antal overførsler under fejlberegning.

Netværksreduktion

Efter valg af den korrekte impedansnotation, er næste skridt at reducere netværket til en enkelt impedans. For dette skal vi først konvertere impedansen af alle generatorer, ledninger, kabler, transformatorer til en fælles basisværdi. Derefter forbereder vi en skematisk diagram af elektrisk strømsystem, der viser impedansen refereret til samme basisværdi for alle disse generatorer, ledninger, kabler og transformatorer.

Netværket reduceres derefter til en fælles ekvivalent enkelt impedans ved hjælp af stjerne/delta transformationer. Separate impedansdiagrammer bør forberedes for positive, negative og nul sekvens netværk.

Tre-fase fejl er unikke, da de er balancerede, dvs. symmetriske i tre-fase, og kan beregnes fra det enkeltfasede positive sekvens impedansdiagram. Derfor er tre-fase fejl strøm opnået ved,

Hvor, I f er den totale tre-fase fejlstrøm, v er fase til neutral spænding z 1 er den totale positive sekvens impedans af systemet; under antagelse, at i beregningen, impedanser er repræsenteret i ohm på en spændingsbasis.

Symmetrisk komponentanalyse

Den ovenstående fejlberegning er lavet på forudsætning af et tre-fase balance system. Beregningen er lavet for kun en fase, da strøm- og spændingsforholdene er de samme i alle tre faser.

Når reelle fejl opstår i elektriske strømsystemer, såsom fase til jord fejl, fase til fase fejl og dobbelt fase til jord fejl, bliver systemet ubalanceret, dvs. at spændings- og strømforholdene i alle faser ikke længere er symmetriske. Sådanne fejl løses ved symmetrisk komponentanalyse.

Generelt kan tre-fase vektor diagram erstattes af tre sæt af balancevektorer. Et har modsat eller negativ fase rotation, andet har positiv fase rotation, og sidste er co-fasal. Dvs. at disse vektorsæt beskrives som negative, positive og nul sekvens, hhv.

Ligningen mellem fase- og sekvenskvantiteter er,

Derfor,

Hvor alle kvantiteter refereres til referencefasen r.
Ligeledes kan et sæt ligninger skrives for sekvensstrømme også. Fra, spænding og strømligninger, kan man let bestemme sekvensimpedansen af systemet.

Udviklingen af symmetrisk komponentanalyse afhænger af det faktum, at i et balance system af impedanser, kan sekvensstrømme kun give anledning til spændningsfald af samme sekvens. Når sekvensnetværk er tilgængelige, kan disse konverteres til en enkelt ekvivalent impedans.

Lad os overveje Z1, Z2 og Z0 er impedansen af systemet til flyden af positive, negative og nul sekvensstrømme hhv.
For jordfejl

Fase til fase fejl


Dobbelt fase til jord fejl

Tre-fase fejl

Hvis fejlstrøm i en bestemt gren af netværket er påkrævet, kan denne beregnes efter kombination af de sekvenskomponenter, der flyder i den gren. Dette indebærer distributionen af sekvenskomponentstrømme, som fastsættes ved at løse de ovenstående ligninger, i deres respektive netværk i henhold