การคำนวณความผิดปกติทางไฟฟ้า | อิมพีแดนซ์ลำดับบวก ลบ และศูนย์

ก่อนที่จะใช้ระบบป้องกันไฟฟ้าที่เหมาะสม จำเป็นต้องมีความรู้อย่างละเอียดเกี่ยวกับสภาพของระบบพลังงานไฟฟ้าในระหว่างความผิดปกติ การทราบสภาพความผิดปกติทางไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้ในการติดตั้งเครื่องคุ้มครองที่แตกต่างกันในตำแหน่งต่างๆ ของระบบพลังงานไฟฟ้า

ข้อมูลเกี่ยวกับค่ากระแสและความต่างศักย์สูงสุดและต่ำสุดภายใต้ความผิดปกติในขนาดและสัมพันธ์เฟสกับกระแสในส่วนต่างๆ ของระบบพลังงานไฟฟ้า จำเป็นต้องรวบรวมเพื่อใช้ระบบเครื่องคุ้มครองอย่างเหมาะสมในส่วนต่างๆ ของระบบพลังงานไฟฟ้า การรวบรวมข้อมูลจากพารามิเตอร์ต่างๆ ของระบบโดยทั่วไปเรียกว่าการคำนวณความผิดปกติทางไฟฟ้า

การคำนวณความผิดปกติโดยทั่วไปหมายถึงการคำนวณกระแสความผิดปกติในระบบพลังงานไฟฟ้า มีขั้นตอนหลักสามขั้นตอนในการคำนวณความผิดปกติในระบบ

1. การเลือกการหมุนของความต้านทาน

2. การลดระบบเครือข่ายพลังงานไฟฟ้าที่ซับซ้อนลงเป็นความต้านทานเทียบเท่าเดียว

3. การคำนวณกระแสและความต่างศักย์ความผิดปกติโดยใช้ทฤษฎีส่วนประกอบสมมาตร

การเขียนแบบความต้านทานของระบบพลังงานไฟฟ้า

หากเราดูที่ระบบพลังงานไฟฟ้าใดๆ เราจะพบว่ามีระดับแรงดันหลายระดับ ตัวอย่างเช่น สมมติว่าระบบพลังงานไฟฟ้าที่สร้างพลังงานไฟฟ้าที่ 6.6 kV แล้วส่งพลังงาน 132 kV ไปยังสถานีปลายทางที่ลดแรงดันลงเป็น 33 kV และ 11 kV และระดับ 11 kV อาจลดแรงดันลงเป็น 0.4 kV ได้อีก

ดังนั้น จากตัวอย่างนี้ชัดเจนว่าระบบเครือข่ายพลังงานไฟฟ้าเดียวกันอาจมีระดับแรงดันที่แตกต่างกัน ดังนั้น การคำนวณความผิดปกติที่ตำแหน่งใดๆ ในระบบดังกล่าวจะยากและซับซ้อน หากพยายามคำนวณความต้านทานของส่วนต่างๆ ของระบบตามระดับแรงดันของพวกเขา

ความยากนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากเราคำนวณความต้านทานของส่วนต่างๆ ของระบบอ้างอิงตามค่าฐานเดียว เทคนิคนี้เรียกว่าการเขียนแบบความต้านทานของระบบพลังงานไฟฟ้า หรือก่อนการคำนวณความผิดปกติทางไฟฟ้า พารามิเตอร์ของระบบต้องอ้างอิงไปยังปริมาณฐานและแสดงเป็นระบบความต้านทานที่เป็นมาตรฐานในหน่วยโอห์ม ร้อยละ หรือเปอร์ยูนิต

พลังงานไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปถูกใช้เป็นค่าฐาน ในระบบสามเฟสกำลังไฟฟ้าสามเฟสในหน่วย MVA หรือ KVA จะถูกใช้เป็นกำลังฐาน และแรงดันระหว่างสายในหน่วย KV จะถูกใช้เป็นแรงดันฐาน ความต้านทานฐานของระบบสามารถคำนวณได้จากกำลังฐานและแรงดันฐานเหล่านี้ ดังนี้

ต่อหน่วย คือค่าความต้านทานของระบบใดๆ ซึ่งไม่ใช่อะไรนอกจากอัตราส่วนของความต้านทานจริงของระบบต่อค่าความต้านทานฐาน

ความต้านทานเปอร์เซ็นต์สามารถคำนวณได้โดยการคูณ 100 กับค่า ต่อหน่วย

บางครั้งจำเป็นต้องแปลงค่า ต่อหน่วย ให้เป็นค่าฐานใหม่เพื่อย่นย่อการคำนวณข้อผิดพลาดทางไฟฟ้า ในกรณีนั้น

การเลือก สัญลักษณ์ความต้านทาน ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของระบบ โดยทั่วไปแรงดันฐานของระบบจะถูกเลือกให้ต้องการการโอนย้ายน้อยที่สุด สมมุติว่า ระบบหนึ่งมีสายไฟเหนือศีรษะขนาด 132 KV จำนวนมาก สายไฟขนาด 33 KV จำนวนน้อย และสายไฟขนาด 11 KV จำนวนน้อยมาก แรงดันฐานของระบบสามารถเลือกเป็น 132 KV หรือ 33 KV หรือ 11 KV แต่ที่ดีที่สุดคือ 132 KV เพราะต้องการการโอนย้ายน้อยที่สุดในการคำนวณข้อผิดพลาด

การลดรูปเครือข่าย

หลังจากเลือกสัญลักษณ์ความต้านทานที่ถูกต้องแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการลดรูปเครือข่ายให้เป็นความต้านทานเดียว สำหรับนี้เราต้องแปลงความต้านทานของทุกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สายไฟสายเคเบิลและหม้อแปลงให้เป็นค่าฐานเดียวกัน จากนั้นเราจึงสร้างแผนภาพเชิงปฏิบัติการของระบบไฟฟ้าแสดงความต้านทานที่อ้างอิงถึงค่าฐานเดียวกันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สายไฟ สายเคเบิล และหม้อแปลงเหล่านั้น

จากนั้นเครือข่ายจะถูกลดรูปเป็นความต้านทานเทียบเท่าเดียวโดยใช้การแปลงรูปดาว/สามเหลี่ยม ควรเตรียมแผนภาพความต้านทานแยกกันสำหรับเครือข่ายลำดับบวก ลบ และศูนย์

ข้อผิดพลาดในเฟสทั้งสาม มีความพิเศษเนื่องจากมันสมดุล คือ สymmetrical ในระบบสามเฟส และสามารถคำนวณได้จากแผนภาพความต้านทานลำดับบวกของเฟสเดียว ดังนั้น กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเฟสทั้งสาม จะได้มาจากการ,

โดยที่, I f คือ กระแสไฟฟ้ารวมในเฟสทั้งสาม, v คือ แรงดันระหว่างเฟสกับกลาง z 1 คือ ความต้านทานลำดับบวกทั้งหมดของระบบ; โดยที่ในการคำนวณ, ความต้านทานถูกแทนที่เป็นโอห์มบนฐานแรงดัน.

การวิเคราะห์องค์ประกอบสมมาตร

การคำนวณข้อผิดพลาดข้างต้นทำบนสมมติฐานของระบบสามเฟสที่สมดุล การคำนวณทำเฉพาะสำหรับเฟสเดียวเท่านั้น เนื่องจากเงื่อนไขของกระแสและแรงดันในทุกเฟสเหมือนกัน.

เมื่อข้อผิดพลาดจริงเกิดขึ้นใน ระบบไฟฟ้า เช่น ข้อผิดพลาดเฟสกับพื้น ข้อผิดพลาดเฟสกับเฟส และข้อผิดพลาดสองเฟสกับพื้น ระบบจะไม่สมดุลหมายความว่า เงื่อนไขของแรงดันและกระแสในทุกเฟสไม่สมมาตรอีกต่อไป ข้อผิดพลาดเหล่านี้จะแก้ไขโดย การวิเคราะห์องค์ประกอบสมมาตร.

โดยทั่วไปแล้ว แผนภาพเวกเตอร์สามเฟส อาจถูกแทนที่ด้วยเซ็ตของเวกเตอร์ที่สมดุลสามเซ็ต หนึ่งเซ็ตมีการหมุนเฟสตรงข้ามหรือลบ อีกเซ็ตมีการหมุนเฟสบวก และเซ็ตสุดท้ายเป็นโคเฟส ซึ่งหมายความว่า เซ็ตเวกเตอร์เหล่านี้ถูกบรรยายเป็นลำดับลบ ลำดับบวก และลำดับศูนย์ ตามลำดับ.

สมการระหว่างปริมาณเฟสและลำดับคือ,

ดังนั้น,

โดยที่ปริมาณทั้งหมดถูกอ้างอิงถึงเฟสอ้างอิง r.
เช่นเดียวกัน ชุดสมการสำหรับกระแสลำดับก็สามารถเขียนได้ จาก, แรงดัน และสมการกระแส สามารถกำหนดความต้านทานลำดับของระบบได้ง่ายๆ.

การพัฒนา การวิเคราะห์องค์ประกอบสมมาตร ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่า ในระบบความต้านทานที่สมดุล กระแสลำดับสามารถสร้างแรงดันตกคร่อมของลำดับเดียวกันได้ เมื่อได้รับเครือข่ายลำดับแล้ว เหล่านี้สามารถแปลงเป็นความต้านทานเทียบเท่าเดียวได้.

ให้เราพิจารณา Z1, Z2 และ Z0 เป็นอิมพีแดนซ์ของระบบต่อการไหลของกระแสลำดับบวก ลบ และศูนย์ตามลำดับ
สำหรับความผิดปกติทางดิน

ความผิดปกติระหว่างเฟส


ความผิดปกติสองเฟสต่อโลก

ความผิดปกติสามเฟส

หากต้องการกระแสความผิดปกติในกิ่งใดๆ ของเครือข่าย สามารถคำนวณได้หลังจากรวมองค์ประกอบลำดับที่ไหลผ่านกิ่งนั้น ซึ่งรวมถึงการกระจายของกระแสองค์ประกอบลำดับตามที่กำหนดโดยการแก้สมการข้างต้น ในเครือข่ายของตนเองตามความต้านทานสัมพันธ์ของตน แรงดันไฟฟ้าที่จุดใดๆ ของเครือข่ายก็สามารถกำหนดได้เมื่อรู้กระแสองค์ประกอบลำดับและอิมพีแดนซ์ลำดับของแต่ละกิ่ง

อิมพีแดนซ์ลำดับ

อิมพีแดนซ์ลำดับบวก

อิมพีแดนซ์ที่ระบบเสนอต่อการไหลของกระแสลำดับบวกเรียกว่า อิมพีแดนซ์ลำดับบวก.

อิมพีแดนซ์ลำดับลบ

อิมพีแดนซ์ที่ระบบเสนอต่อการไหลของกระแสลำดับลบเรียกว่า อิมพีแดนซ์ลำดับลบ.

อิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์

ความต้านทานที่ระบบให้ต่อการไหลของกระแสลำดับศูนย์เรียกว่า ความต้านทานลำดับศูนย์.
ในการคำนวณความผิดปกติครั้งก่อนหน้านี้ Z1, Z2 และ Z0 คือ ความต้านทานลำดับบวก ลบ และศูนย์ตามลำดับ ความต้านทานลำดับ ลำดับ จะแตกต่างกันไปตามประเภทของส่วนประกอบระบบพลังงานที่พิจารณา:-

1. ในส่วนประกอบระบบพลังงานที่คงที่และสมดุล เช่น หม้อแปลงและสายไฟ ความต้านทานลำดับที่ระบบให้มีค่าเท่ากันสำหรับกระแสลำดับบวกและลบ ในอื่น ๆ ความต้านทานลำดับบวกและความต้านทานลำดับลบมีค่าเท่ากันสำหรับหม้อแปลงและสายไฟ.

2. แต่ในกรณีของเครื่องจักรหมุน ความต้านทานลำดับบวกและลบจะแตกต่างกัน.

3. การกำหนดค่าความต้านทานลำดับศูนย์เป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากกระแสลำดับศูนย์ทั้งสามที่จุดใดๆ ในระบบพลังงานไฟฟ้า อยู่ในเฟสเดียวกัน ไม่รวมกันเป็นศูนย์ แต่ต้องกลับผ่านกลางทางหรือ/และดิน ในหม้อแปลงและเครื่องจักรแบบสามเฟส ฟลักซ์ที่เกิดจากส่วนประกอบลำดับศูนย์ไม่รวมกันเป็นศูนย์ในโครงเหล็กหรือระบบสนามแม่เหล็ก ความต้านทานแปรผันอย่างมากขึ้นอยู่กับการจัดวางทางกายภาพของวงจรแม่เหล็กและการขดลวด.

1. ความต้านทานเหนี่ยวนำของสายส่งไฟฟ้าสำหรับกระแสลำดับศูนย์อาจประมาณ 3 ถึง 5 เท่าของกระแสลำดับบวก ค่าที่เบาบางเป็นสำหรับสายที่ไม่มีสายดิน เนื่องจากระยะห่างระหว่าง "go" และ "return" (คือกลางทางและ/หรือดิน) มากกว่าสำหรับกระแสลำดับบวกและลบซึ่งกลับมา (สมดุล) ภายในกลุ่มสายนำสามเฟส.

2. ความต้านทานเหนี่ยวนำลำดับศูนย์ของเครื่องจักรประกอบด้วยความต้านทานจากการรั่วไหลและจากการขดลวด และส่วนเล็กๆ ที่เกิดจากการสมดุลของการขดลวด (ขึ้นอยู่กับการขดลวด).

3. ความต้านทานเหนี่ยวนำลำดับศูนย์ของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อการขดลวดและการสร้างแกน.

คำชี้แจง: เคารพ ต้นฉบับ, บทความ ที่ ดี ควร แชร์, หาก ละเมิด ลิขสิทธิ์ โปรด ติดต่อ เพื่อลบ.