חישוב תקלה חשמלית | עכבות סדר חיובי שלילי ואפס

לפני הפעלת מערכת הגנה חשמלית מתאימה, יש להכיר היטב את מצב המערכת החשמלית במהלך תקלות. ידע על מצב תקלה חשמלית נדרש כדי 배치 מיתוגים מגינים שונים במקומות שונים של מערכת החשמל.

מידע לגבי הערכים המרביים והמינימליים של זרמי התקלה, מתחים תחת התקלות אלו במגמה ויחס פאזה עם הזרמים בחלקים שונים של מערכת החשמל, יש לאסוף לשימוש נכון של מערכת מיתוג מגן בחלקים שונים של מערכת החשמל. איסוף המידע מהפרמטרים השונים של המערכת מכונה בדרך כלל חישוב תקלות חשמליות.

חישוב תקלות באופן כללי פירושו חישוב זרם תקלה בכל מערכת חשמל. ישנם בעיקר שלושה צעדים לחישוב תקלות במערכת.

1. בחירה של סיבובים של עמידות.

2. הצמצום של רשת מערכת חשמל מורכבת לעמידה שקולת יחידה אחת.

3. חישוב זרמי ומתחי תקלה באמצעות תיאוריה של מרכיבים סימטריים.

סימון עמידות של מערכת חשמל

אם נסתכל על כל מערכת חשמל, נמצא שיש מספר רמות מתח. למשל, נניח מערכת חשמל טיפוסית שבה חשמל מיוצר ב-6.6 קילוואט ואז מועבר לתחנת הסיום ב-132 קילוואט שם הוא מורד לרמות של 33 קילוואט ו-11 קילוואט ואחרי כן לרמה של 0.4 קילוואט.

מכאן ברור כי אותה מערכת חשמל יכולה להיות ברמות מתח שונות. לכן חישוב תקלה במקום כלשהו של המערכת הפך הרבה יותר קשה ומורכב אם ננסה לחשב את העמידות של חלקים שונים של המערכת בהתאם לרמת המתח שלהם.

ניתן להימנע מקושי זה אם נחשב את העמידות של חלקים שונים של המערכת בהתייחס לערך בסיסי אחד. טכניקה זו נקראת סימון עמידות של מערכת החשמל. במילים אחרות, לפני חישוב תקלות חשמליות, הפרמטרים של המערכת, חייבים להתייחס ל-גדלים בסיסיים ולהציג כמערכת אחידה של עמידות באוהמים, אחוזים או ערכים נורמליים.

בדרך כלל, כוח חשמלי ו-מתח הם גדלים בסיסיים. ב-מערכת שלושה פאזה, כוח שלושה פאזה במגה ואט או קילוואט הוא הכוח הבסיסי ומתח בין פאזה לפאזה בקילוואט הוא המתח הבסיסי. העמידה הבסיסית של המערכת ניתנת לחישוב מתוך הכוח והמתח הבסיסיים, כדלקמן,

ערך נורמלי של עמידה כלשהי של מערכת היא פשוט היחס בין העמידה האמיתית של המערכת לערך הבסיסי של העמידה.

עומס אחוז ניתן לחשב על ידי הכפלת 100 בערך נורמלי.

שוב, לפעמים נדרש להמיר ערכים נורמליים להתייחס לגדלים בסיסיים חדשים לפשט חישובי תקלות חשמליות שונים. במקרה כזה,

הבחירה של סימון עמידות תלויה מורכבות המערכת. בדרך כלל, המתח הבסיסי של מערכת נבחר כך שידרש מספר מינימלי של מעברים.
נניח, שיש למערכת מספר גדול של קווי גג בגובה 132 קילוואט, מספר קטן של קווי 33 קילוואט ומעט מאוד קווי 11 קילוואט. המתח הבסיסי של המערכת יכול לבחור בין 132 קילוואט, 33 קילוואט או 11 קילוואט, אבל כאן המתח הבסיסי הטוב ביותר הוא 132 קילוואט, כי הוא דורש מספר מינימלי של מעברים במהלך חישוב תקלות.

הצמצום של הרשת

לאחר בחירת הסימון הנכון של העמידה, הצעד הבא הוא לצמצם את הרשת לעמידה אחת. לשם כך, קודם כל יש להמיר את העמידות של כל הגנרטורים, קווים, כבלים, ממרקים לערך בסיסי משותף. אז אנחנו מוכנים דיאגרמה סכמטית של מערכת החשמל המראה את העמידות המתייחסות לאותו ערך בסיסי של כל הגנרטורים, קווים, כבלים וממרקים.

הרשת מצומצמת לעמידה שקולת אחת משותפת באמצעות טרנספורמציות כוכב/משולש. יש להכין דיאגרמות עמידה נפרדות עבור רשתות סדר חיובי, שלילי וнуль.

תקלות בשלושה פאזה הן ייחודיות מכיוון שהן מאוזנות, כלומר סימטריות בשלושה פאזה, וניתן לחשב אותן מדיאגרמת העמידות של הסדר החיובי. לכן זרם תקלה בשלושה פאזה מתקבל על ידי,

כאשר, I f הוא סך כל זרם התקלה בשלושה פאזה, v הוא המתח בין פאזה לנייטרלי, z 1 היא העמידה השקולת של הסדר החיובי של המערכת; בהנחה שחישובים נעשים באוהמים על בסיס מתח.

ניתוח מרכיבים סימטריים

חישוב התקלה הנ"ל נעשה בהנחה של מערכת שלושה פאזה מאוזנת. החישוב נעשה רק עבור פאזה אחת שכן תנאי הזרם והמתח זהים בשלושת הפאזה.

כאשר תקלות אמיתיות מתרחשות ב-מערכת חשמל, כגון תקלה בין פאזה לקרקע, בין פאזה לפאזה ובין שתי פאזה לקרקע, המערכת נעשית לא מאוזנת, כלומר, תנאי המתח והזרם בכל הפאזה אינם סימטריים. תקלות כאלה נפתרות על ידי ניתוח מרכיבים סימטריים.

בדרך כלל, דיאגרמת וקטורים בשלושה פאזה יכולה להחליף בשלושה סטים של וקטורים מאוזנים. אחד מהם בעל סיבוב פאזה שלילי, שני עם סיבוב פאזה חיובי והאחרון מקביל. כלומר, סטים אלה מתוארים כסדר שלילי, חיובי וнуль בהתאמה.

המשוואות בין גדלים של פאזה וסדר הם,

לכן,

כאשר כל גדלים מתייחסים לפאזה הפניה r.
באופן דומה, ניתן לכתוב סדרה של משוואות גם עבור זרמים בסדר. מ-מתח ומשוואות זרם, ניתן לקבוע בקלות את העמידות של המערכת בסדר.

פיתוח ניתוח מרכיבים סימטריים תלוי בעובדה שבמערכת מאוזנת של עמידות, זרמים בסדר יכולים לגרום רק ל-ירידות מתח באותו סדר. כאשר רשתות הסדר זמינות, ניתן להמיר אותן לעמידה שקולת אחת.

נניח Z1, Z2 ו-Z0 הם העמידות של המערכת לזרמי הסדר החיובי, השלילי והнуль בהתאמה.
לתקלה לקרקע

תקלות בין פאזה לפאזה


תקלות בין שתי פאזה לקרקע

תקלות בשלושה פאזה

אם נדרש זרם תקלה במחסום מסוים של הרשת, אותו ניתן לחשב לאחר שילוב המרכיבים הסדריים הזורמים במחסום זה. זה כולל את הפצה של מרכיבי זרם סדריים כפי שנקבע על ידי פתרון המשוואות הללו, ברשתותיהם לפי העמידות היחסית שלהן. מתחים בכל נקודה של הרשת ניתן לקבוע גם כן לאחר שידועים מרכיבי הזרם הסדריים והעמידות הסדריות של כל מחסום.

תשלום טיפ