Izračun grešaka u električnim mrežama | Impedancija pozitivnog negativnog i nultog niza

Prije primjene pravilnog električkog zaštitnog sustava, potrebno je dobro poznavati stanja električne energije tijekom kvarova. Znanje o električnim kvarovima je neophodno za postavljanje različitih zaštitnih releja na različitim lokacijama u električnom sustavu snage.

Informacije o vrijednostima maksimalnih i minimalnih struja kvara, napona tijekom tih kvara u veličini i fazi u odnosu na struje na različitim dijelovima sustava snage, trebaju se prikupiti za pravilnu primjenu zaštitnog releja na različitim dijelovima električnog sustava snage. Prikupljanje informacija iz različitih parametara sustava općenito se naziva izračunavanjem električnih kvarova.

Izračunavanje kvarova u širem smislu znači izračunavanje struje kvara u bilo kojem električnom sustavu snage. Postoji glavno tri koraka za izračunavanje kvarova u sustavu.

1. Odabir rotacija impedancija.

2. Smanjenje složenog električnog sustava snage na jednu ekvivalentnu impedanciju.

3. Izračunavanje struja i napona kvara pomoću teorije simetričnih komponenti.

Označavanje impedancije električnog sustava snage

Ako pogledamo bilo koji električni sustav snage, vidjet ćemo da postoje nekoliko nivoa napona. Na primjer, pretpostavimo tipičan sustav snage gdje se električna energija generira na 6,6 kV, a zatim ta 132 kV energija se prenosi do terminalne podstajnice gdje se smanjuje na 33 kV i 11 kV nivoe, a taj 11 kV nivo može se dalje smanjiti na 0,4 kV.

Stoga, iz ovog primjera jasno je da isti mrežni sustav može imati različite nivoe napona. Tako, izračunavanje kvara na bilo kojoj lokaciji tog sustava postaje vrlo teško i složeno ako pokušate izračunati impedancije različitih dijelova sustava prema njihovim nivoima napona.

Ova težina može se izbjegnuti ako izračunamo impedanciju različitih dijelova sustava u odnosu na jednu osnovnu vrijednost. Ova tehnika se naziva označavanje impedancije sustava snage. Drugim riječima, prije izračunavanja električnih kvarova, parametri sustava moraju biti referentni na osnovne količine i predstavljeni kao uniformni sustav impedancija u ohmima, postotcima ili jedinici.

Električna snaga i napon obično se uzimaju kao osnovne količine. U trofaznom sustavu, trofazna snaga u MVA ili KVA se uzima kao osnovna snaga, a linija do linije napon u KV se uzima kao osnovni napon. Osnovna impedancija sustava može se izračunati iz tih osnovnih snaga i osnovnih napona, kako slijedi,

Jedinica je vrijednost impedancije bilo kog sustava ništa drugo nego omjer stvarne impedancije sustava i osnovne vrijednosti impedancije.

Postotak impedancije se može izračunati množenjem 100 s jedinicom.

Ponovno, ponekad je potrebno pretvoriti jedinice referentne na nove osnovne vrijednosti kako bi se pojednostavili različiti izračuni električnih kvarova. U tom slučaju,

Izbor označavanja impedancije ovisi o složenosti sustava. Općenito, osnovni napon sustava tako se odabire da zahtijeva najmanji broj prijenosa.
Na primjer, pretpostavimo sustav sa velikim brojem 132 kV nadzemnih voda, nekoliko 33 kV voda i vrlo malim brojem 11 kV voda. Osnovni napon sustava može biti 132 kV, 33 kV ili 11 kV, ali najbolji osnovni napon je 132 kV, jer zahtijeva najmanji broj prijenosa tijekom izračuna kvarova.

Smanjenje mreže

Nakon što odaberemo ispravno označavanje impedancije, sljedeći korak je smanjiti mrežu na jednu impedanciju. Za to prvo moramo pretvoriti impedanciju svih generatora, voda, kabela, transformatora na zajedničku osnovnu vrijednost. Zatim pripremamo shemu električnog sustava snage koja pokazuje impedancije referentne na istu osnovnu vrijednost svih tih generatora, voda, kabela i transformatora.

Mreža se zatim smanjuje na zajedničku ekvivalentnu jednu impedanciju korištenjem transformacija zvijezda/delta. Trebaju se pripremiti posebni dijagrami impedancija za pozitivne, negativne i nulte sekvencijske mreže.

Trofazni kvarovi su jedinstveni jer su ravnotežni, tj. simetrični u trofaznom sustavu, i mogu se izračunati iz dijagrama pozitivne sekvencijske impedancije jedne faze. Stoga se trofazna struja kvara dobiva prema,

Gdje je I f ukupna trofazna struja kvara, v je faza do neutralnog napona, z 1 je ukupna pozitivna sekvencijska impedancija sustava; pretpostavljajući da su u izračunu impedancije predstavljene u ohmima na osnovu napona.

Analiza simetričnih komponenti

Izračunavanje kvarova izvršeno je pretpostavkom da je sustav trofazni i ravnotežan. Izračunavanje se vrši samo za jednu fazu, jer su uvjeti struja i napona isti u svim tri fazi.

Kada se zapravo dogode kvarovi u električnom sustavu snage, poput kvara faza na zemlju, kvara faza na fazu i dvostrukog kvara faza na zemlju, sustav postaje neravnotežan, što znači da uvjeti napona i struja u svim fazama više nisu simetrični. Takvi kvarovi se rješavaju analizom simetričnih komponenti.

Općenito, trofazni vektorski dijagram može se zamijeniti s tri skupa balansiranih vektora. Jedan ima suprotnu ili negativnu faznu rotaciju, drugi ima pozitivnu faznu rotaciju, a posljednji je ko-fazal. To znači da se ti skupovi vektora opisuju kao negativni, pozitivni i nulti redoslijed, redom.

Jednadžba između faza i sekvencijskih količina je,

Stoga,

Gdje su sve količine referentne na referentnu fazu r.
Slično, može se napisati skup jednadžbi i za sekvencijske struje. Iz napona i struja, lako se može odrediti sekvencijska impedancija sustava.

Razvoj analize simetričnih komponenti zavisi o činjenici da u ravnotežnom sustavu impedancija, sekvencijske struje mogu proizvesti samo padove napona istog redoslijeda. Kada su dostupne sekvencijske mreže, one se mogu pretvoriti u jednu ekvivalentnu impedanciju.

Pretpostavimo da su Z1, Z2 i Z0 impedancije sustava za protok pozitivne, negativne i nulte sekvencijske struje, redom.
Za kvar na zemlju

Kvar faza na fazu


Dvostruki kvar faza na zemlju

Trofazni kvar