Sähkövirheen laskenta | Positiivinen negatiivinen nollajärjestys impedanssi

Ennen asianmukaista sähköisen suojajärjestelmän soveltamista on tarpeen olla perusteellinen tieto sähköverkon tilasta virheiden yhteydessä. Tiedon sähköisen vikan tilasta tarvitaan erilaisten suojarelayjen asentamiseksi sähköverkon eri paikkoihin.

Tiedot maksimien ja minimien virhevirta-arvoista, jännitteistä näissä virheissa suuruudessa ja vaihe-suhdessa virtaa vastaan sähköverkon eri osissa, on kerättävä asianmukaisesti suojarelayjärjestelmän soveltamista varten näissä eri osissa sähköverkossa. Tietojen kerääminen järjestelmän eri parametreista tunnetaan yleisesti sähköisen vikan laskennaksi.

Vikalaskennalla tarkoitetaan laajasti virhevirtan laskemista minkä tahansa sähköverkon yhteydessä. Järjestelmän vikojen laskemiseen on pääasiassa kolme askelta.

1. Impedanssien rotaatioiden valinta.

2. Monimutkaisten sähköverkkojen yksinkertaistaminen yhdeksi yhtäpitäväksi impedanssiksi.

3. Sähköiset vikavirtat ja -jännitteet lasketaan symmetristen komponenttiteorian avulla.

Sähköverkon impedanssin merkintä

Jos katsomme mitä tahansa sähköverkkoa, huomaamme, että niissä on useita jännitetasoja. Esimerkiksi, jos otetaan käyttöön tyypillinen sähköverkko, jossa sähkö tuotetaan 6,6 kV:ssa, sitten 132 kV:n sähkö siirretään loppuasemalle, jossa se alennetaan 33 kV:een ja 11 kV:een, ja tämä 11 kV:een voi edelleen alentua 0,4 kV:een.

Tämä esimerkki osoittaa, että sama sähköverkko voi sisältää erilaisia jännitetasoja. Siksi vian laskeminen verkon missä tahansa kohdassa muuttuu monimutkaiseksi, kun yritetään laskea eri osien impedanssit niiden jännitetasojen mukaan.

Tätä vaikeutta voidaan välttää, jos laskemme eri osien impedanssit viitaten yhteen yhteiseen perusarvoon. Tätä teknologiaa kutsutaan impedanssin merkinnäksi sähköverkossa. Toisin sanoen, ennen sähköisen vikan laskentaa, järjestelmän parametrit on viitattava perusmääriin ja esitettävä yhtenäisessä impedanssisysteemissä ohmin, prosentin tai yksikköarvon muodossa.

Sähköteho ja jännite ovat yleensä perusmääriä. kolmivaihejärjestelmässä, kolmivaiheinen teho MVA tai KVA on perustehona ja vaihe-vaihe-jännite KV on perusjännitteena. Järjestelmän perusimpedanssi voidaan laskea näistä perustehosta ja perusjännitteestä, seuraavasti,

Yksikköarvo on mikä tahansa järjestelmän impedanssiarvo, joka on itse asiassa järjestelmän todellisen impedanssin suhde perusimpedanssiarvoon.

Prosenttinen impedanssi arvo voidaan laskea kertomalla 100 yksikköarvolla.

Jossain vaiheessa on joskus tarpeen muuntaa yksikköarvot uusiin perusarvoihin yksinkertaistamaan erilaisia sähköisiä vikalaskentoja. Tällaisessa tapauksessa,

Valinta impedanssin merkintä riippuu järjestelmän monimutkaisuudesta. Yleensä järjestelmän perusjännite valitaan siten, että se vaatii mahdollisimman vähän siirtoja.
Esimerkiksi, jos järjestelmässä on paljon 132 kV:n yläpajoja, muutamia 33 kV:n linjoja ja hyvin harvoja 11 kV:n linjoja, järjestelmän perusjännite voidaan valita joko 132 kV, 33 kV tai 11 kV, mutta tässä paras perusjännite on 132 kV, koska se vaatii vähiten siirtoja vikalaskennan aikana.

Verkon yksinkertaistaminen

Oikean impedanssin merkinnän valitsemisen jälkeen seuraava askel on yksinkertaistaa verkko yhdeksi impedanssiksi. Tähän ensin on muunnettava kaikki generaattorit, linjat, kaapelit, transformaattorit yhteiseen perusarvoon. Sitten valmistamme sähköverkon skeema-kaavion, jossa impedanssit on viitattu samaan perusarvoon kaikille näille generaattoreille, linjoille, kaapeleille ja transformaattoreille.

Verkko sitten yksinkertaistetaan yhdeksi yhteiseksi impedanssiksi käyttäen tähti/delta-muunnoksia. Erilliset impedanssikaaviot on valmistettava positiiviselle, negatiiviselle ja nollajärjestysverkoille.

Kolmivaiheiset vikat ovat ainutlaatuisia, koska ne ovat tasapainoisia eli symmetrisiä kolmivaiheessa, ja niitä voidaan laskea yhdestä vaiheen positiivisesta järjestysimpedanssikaaviosta. Siksi kolmivaiheinen vika virta saadaan laskemalla,

Missä I f on kokonaisvaikutus kolmivaiheisen vikan virta, v on vaihe-nolla-jännite z 1 on järjestelmän kokonaisvaikutus positiiviselle järjestykselle; olettaen, että laskennassa impedanssit on esitetty ohmissa jänniteperusarvon pohjalta.

Symmetrinen komponenttianalyysi

Edellä mainittu vikalaskenta on tehty kolmivaiheisen tasapainoisen järjestelmän olettamuksen pohjalta. Laskenta on tehty vain yhdelle vaiheelle, koska virta- ja jänniteolosuhteet ovat samat kaikissa kolmessa vaiheessa.

Kun todelliset vikat tapahtuvat sähköverkossa, kuten vaihe-maavika, vaihe-vaihevika ja kaksoisvaihe-maavika, järjestelmästä tulee epätasapainoinen, eli jännite- ja virta-olosuhteet eivät ole enää symmetrisiä kaikissa vaiheissa. Tällaiset vikat ratkaistaan symmetrisen komponenttianalyysin avulla.

Yleensä kolmivaiheinen vektorikaavio voidaan korvata kolmella tasapainoiseilla vektorijoukolla. Yksi on vastakkainen tai negatiivinen vaihekierto, toinen on positiivinen vaihekierto ja viimeinen on ko-fasaalinen. Tämä tarkoittaa, että nämä vektorijoukot kuvataan negatiivisina, positiivisina ja nollajärjestysvektoreina.

Vaihe- ja järjestysmääritysten väliset yhtälöt ovat,

Siksi,

Kaikki määritykset viitattavat viitevaiheeseen r.
Vastaavasti voidaan kirjoittaa joukko yhtälöitä myös järjestysvirtoille. Jännite- ja virtayhtälöiden avulla voidaan helposti määrittää järjestelmän järjestysimpedanssit.

Symmetrinen komponenttianalyysi kehitettiin siitä faktaa, että tasapainoisessa impedanssijärjestelmässä järjestysvirrat voivat aiheuttaa vain saman järjestyksen jänniteluokkeita. Kun järjestysverkot ovat saatavilla, ne voidaan muuntaa yhdeksi yhtäpitäväksi impedanssiksi.

Oletetaan, että Z1, Z2 ja Z0 ovat järjestelmän impedanssit positiivisen, negatiivisen ja nollajärjestysvirran virtaamiseen vastaavasti.
Maavikat

Vaihe-vaihevikat


Kaksivaihe-maavikat

Kolmivaihevikat