Uhesabu wa Hitilafu ya Umeme | Ukingo wa Mstari Mtendakazi Msichana na Sifuri

Kabla ya kutumia mfumo mzuri wa utekelezaji wa usalama wa umeme, ni muhimu kuwa na maarifa kamili za hali ya mfumo wa nguvu za umeme wakati wa ukuaji. Maarifa ya ukuaji wa umeme yanahitajika kusimamisha relais mbalimbali za usalama katika maeneo tofauti ya mfumo wa nguvu za umeme.

Taarifa zinazohusu thamani za mfululizo wa juu na chini, voltage kwenye ukuaji huo katika ukubwa na uhusiano wa fazilisho kwa kila sehemu ya mfumo wa nguvu za umeme, yanapaswa kujumuisha kwa usalama wa mfumo wa relais wa usalama katika maeneo tofauti ya mfumo wa nguvu za umeme. Kujumuisha taarifa kutoka paramba mbalimbali za mfumo unatumika kwa jina la uchanganuzi wa ukuaji wa umeme.

Uchanganyuzi wa ukuaji unamaanisha kwa ujumla uchanganuzi wa mfululizo wa current katika mfumo wowote wa nguvu za umeme. Kuna hatua tatu muhimu za kufanya uchanganuzi wa ukuaji katika mfumo.

1. Chaguo la mzunguko wa impedance.

2. Kurudisha mfumo wa nguvu za umeme wa mgumu kwa impedance tofauti moja.

3. Kuchanganulia mfululizo na voltage wa ukuaji wa umeme kwa kutumia teoria ya symmetrical component.

Impedance Notation of Electrical Power System

Ikiwa tunatafsiri kwa chochote mfumo wa nguvu za umeme, tutapata, yamekua viwango vingine vya voltage. Kwa mfano, tuseme mfumo wa nguvu wa kawaida ambao nguvu za umeme zinategemea kwa 6.6 kV basi hiyo nguvu ya 132 kV inatolewa kwenye substation ya mwisho ambako inachukuliwa chini kwa kiwango cha 33 kV na 11 kV na kiwango cha 11 kV hiki linaweza kuwa chini zaidi kwa 0.4 kv.

Kwa hiyo kutokana na mfano huu ni rahisi kuelewa kwamba mfumo mmoja wa nguvu za umeme anaweza kuwa na viwango vingine vya voltage. Hivyo basi kuchanganulia ukuaji kwenye eneo lolote la mfumo huo kunawa kuwa ngumu na mgumu ikiwa unajaribu kuchanganulia impedance ya sehemu mbalimbali za mfumo kulingana na kiwango chake cha voltage.

Matatizo haya yanaweza kukataliwa ikiwa tutachanganulia impedance ya sehemu mbalimbali za mfumo kutegemea kiwango moja cha msingi. Tekniki hii inatafsiriwa kama impedance notation ya mfumo wa nguvu. Nyingine njia, kabla ya uchanganuzi wa ukuaji wa umeme, paramba za mfumo, lazima ziwe zimetengenezwa base quantities na zirepresente kama mfumo wa impedance uniform ya ohmic, asilimia, au per unit values.

Nguvu za umeme na voltage zinachukuliwa kama base quantities. Katika mfumo wa three phase, three phase power katika MVA au KVA kinachukuliwa kama base power na voltage kati ya line kwa line katika KV kinachukuliwa kama base voltage. Base impedance ya mfumo unaweza kuchanganuliwa kutokana na base power na base voltage hizi, kama ifuatavyo,

Per unit ni thamani ya impedance ya chochote mfumo si isiyokuwa ni radio ya impedance halisi ya mfumo kwa thamani ya base impedance.

Percentage impedance inaweza kuchanganuliwa kwa kurudia 100 na per unit value.

Teneweza kuwa hitaji wa kurudi per unit values kutegemea kiwango mpya kwa ajili ya kupunguza uchanganuzi wa ukuaji wa umeme. Katika hali hiyo,

Chaguo la impedance notation kunategemea kwa umbo la mfumo. Mara nyingi base voltage wa mfumo unachukuliwa kwa njia ambayo inahitaji idadi ndogo ya transfers.
Tuseme, mfumo mmoja una wahenga wingi wa 132 KV over head lines, idadi ndogo ya 33 KV lines na idadi ndogo sana ya 11 KV lines. Base voltage ya mfumo unaweza kuchukuliwa kama 132 KV au 33 KV au 11 KV, lakini hapa ni base voltage bora 132 KV, kwa sababu inahitaji idadi ndogo ya transfer wakati wa uchanganuzi wa ukuaji.

Network Reduction

Baada ya chaguo sahihi la impedance notation, hatua ifuatayo ni kurudisha network kwa impedance moja. Kwa hii kwanza tunapaswa kurudi impedance ya generators zote, lines, cables, transformer kwa kiwango cha msingi moja. Tena tunafanya diagram schematic ya mfumo wa nguvu za umeme unayotunjue impedance kutegemea kiwango moja cha msingi wa generators, lines, cables na transformers hio.

Mtaani kisha kurudi kwa equivalent single impedance moja kwa kutumia star/delta transformations. Diagram za impedance zinapaswa zifanywe kwa positive, negative na zero sequence networks.

There phase faults ni unikali kwa sababu ni balanced i.e. symmetrical katika three phase, na yanaweza kuchanganuliwa kutoka diagram ya positive sequence impedance moja tu. Hivyo basi three phase fault current unapopata kutokana na,

Ambapo, I f ni mfululizo wa juu wa three phase fault, v ni voltage kati ya fazilisho na neutral z 1 ni impedance ya juu ya positive sequence ya mfumo; kwa kumsifu, katika uchanganuzi, impedance zinarepresent kwa ohms kwenye voltage base.

Symmetrical Component Analysis

Uchanganuzi huo wa ukuaji unafanyika kwa imani ya three phase balanced system. Uchanganuzi unafanyika kwa fazilisho moja tu kwa sababu maarifa ya mfululizo na voltage yanaenda sawa katika fazilisho yote.

Wakati ukuaji wa kweli hutokea katika mfumo wa nguvu za umeme, kama phase to earth fault, phase to phase fault na double phase to earth fault, mfumo huwa unbalance, maana, maarifa ya voltage na mfululizo katika fazilisho yote haongezwi symmetrical. Matatizo haya yanavyosolve kwa symmetrical component analysis.

Marani three phase vector diagram yanaweza kubadilishwa na vitu tatu vya balanced vectors. Moja ina opposite au negative phase rotation, pili ina positive phase rotation na ya mwisho ni co-phasal. Hiyo inamaanisha vitu hivi vyanaitwa negative, positive na zero sequence, kwa karibu.

Equation kati ya phase na sequence quantities ni,

Hivyo basi,

Ambapo quantities zote zinatumika kwa fazilisho reference r.
Vile vile set ya equations zinaweza kutandikana kwa sequence currents pia. Kutokana na voltage na current equations, mtu anaweza kupata rahisi impedance ya sequence ya mfumo.

Maendeleo ya symmetrical component analysis yanategemea kwa uwazi kwamba katika mfumo wa impedance balanced, sequence currents yanaweza kutoa voltage drops tu ya sequence hiyo. Mara tu sequence networks zinapatikana, zinaweza kurudi kwa single equivalent impedance.

Tuangalie Z1, Z2 na Z0 ni impedance ya mfumo kwa flow ya positive, negative na zero sequence current respectively.
Kwa earth fault

Phase to phase faults


Double phase to earth faults

Three phase faults

Ikiwa fault current katika branch yoyote ya network inahitajika, itakuwa inaweza kuchanganuliwa baada ya kukombana sequence components zinazoflow katika branch hiyo. Hii inahitaji distribution ya sequence components currents kama ilivyochanganuliwa, kwa network yao kulingana na relative impedance yao. Voltage katika point yoyote ya network inaweza pia kuchanganuliwa mara tu sequence component currents na sequence