Tính toán lỗi điện | Động kháng theo thứ tự dương âm và không

Trước khi áp dụng hệ thống bảo vệ điện thích hợp, cần phải có kiến thức đầy đủ về tình trạng của hệ thống điện năng trong các trường hợp lỗi. Kiến thức về tình trạng lỗi điện là cần thiết để triển khai các rơle bảo vệ khác nhau ở các vị trí khác nhau của hệ thống điện.

Thông tin về giá trị dòng và điện áp lỗi tối đa và tối thiểu, cũng như mối quan hệ pha với dòng điện tại các phần khác nhau của hệ thống điện, cần được thu thập để áp dụng chính xác hệ thống rơle bảo vệ ở các phần khác nhau của hệ thống điện năng. Việc thu thập thông tin từ các tham số khác nhau của hệ thống thường được gọi là tính toán lỗi điện.

Tính toán lỗi nói chung nghĩa là tính toán dòng lỗi trong bất kỳ hệ thống điện năng nào. Có ba bước chính để tính toán lỗi trong một hệ thống.

1. Lựa chọn xoay trở kháng.

2. Giảm hệ thống mạng điện năng phức tạp thành một trở kháng tương đương đơn.

3. Tính toán dòng và điện áp lỗi bằng cách sử dụng lý thuyết thành phần đối xứng.

Ký hiệu Kháng của Hệ thống Điện Năng

Nếu chúng ta nhìn vào bất kỳ hệ thống điện năng nào, chúng ta sẽ thấy có nhiều mức điện áp khác nhau. Ví dụ, giả sử một hệ thống điện năng điển hình nơi mà điện năng được tạo ra ở 6.6 kV, sau đó điện năng 132 kV được truyền đến trạm biến áp cuối cùng, nơi nó được giảm xuống mức 33 kV và 11 kV, và mức 11 kV này có thể tiếp tục giảm xuống 0.4 kV.

Do đó, từ ví dụ này, rõ ràng rằng cùng một hệ thống mạng điện năng có thể có các mức điện áp khác nhau. Vì vậy, việc tính toán lỗi tại bất kỳ vị trí nào của hệ thống nói trên trở nên khó khăn và phức tạp hơn nếu cố gắng tính toán kháng của các phần khác nhau của hệ thống theo mức điện áp của chúng.

Khó khăn này có thể tránh được nếu chúng ta tính toán kháng của các phần khác nhau của hệ thống dựa trên một giá trị cơ sở duy nhất. Kỹ thuật này được gọi là ký hiệu kháng của hệ thống điện. Tức là, trước khi tính toán lỗi điện, các tham số của hệ thống phải được quy chiếu đến các đại lượng cơ sở và được biểu diễn dưới dạng hệ thống kháng đồng nhất, hoặc theo ohm, phần trăm, hoặc theo đơn vị.

Điện năng và điện áp thường được coi là các đại lượng cơ bản. Trong hệ thống ba pha, điện năng ba pha trong MVA hoặc KVA được coi là điện năng cơ bản và điện áp giữa hai dây trong KV được coi là điện áp cơ bản. Điện trở cơ bản của hệ thống có thể được tính từ điện năng cơ bản và điện áp cơ bản như sau,

Theo đơn vị là giá trị điện trở của bất kỳ hệ thống nào không gì khác hơn tỷ lệ giữa điện trở thực tế của hệ thống so với giá trị điện trở cơ bản.

Điện trở phần trăm có thể được tính bằng cách nhân 100 với giá trị theo đơn vị.

Ngoài ra, đôi khi cần chuyển đổi giá trị theo đơn vị sang các giá trị cơ bản mới để đơn giản hóa các phép tính về tính toán sự cố điện. Trong trường hợp đó,

Lựa chọn ký hiệu điện trở phụ thuộc vào độ phức tạp của hệ thống. Thông thường, điện áp cơ bản của hệ thống được chọn sao cho yêu cầu số lần chuyển đổi tối thiểu. Giả sử, một hệ thống có nhiều đường dây trên không 132 KV, một số ít đường dây 33 KV và rất ít đường dây 11 KV. Điện áp cơ bản của hệ thống có thể được chọn là 132 KV, 33 KV hoặc 11 KV, nhưng ở đây điện áp cơ bản tốt nhất là 132 KV, vì nó yêu cầu số lần chuyển đổi tối thiểu trong quá trình tính toán sự cố.

Giảm mạng lưới

Sau khi chọn đúng ký hiệu điện trở, bước tiếp theo là giảm mạng lưới thành một điện trở duy nhất. Để làm điều này, trước tiên chúng ta phải chuyển đổi điện trở của tất cả các máy phát, đường dây, dây dẫn, biến áp thành một giá trị cơ bản chung. Sau đó, chúng ta chuẩn bị sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện năng, hiển thị điện trở tham chiếu đến cùng một giá trị cơ bản của tất cả các máy phát, đường dây, dây dẫn và biến áp.

Mạng lưới sau đó được giảm xuống thành một điện trở tương đương duy nhất bằng cách sử dụng phép biến đổi sao/đồng. Cần chuẩn bị sơ đồ điện trở riêng biệt cho mạng lưới thứ tự dương, âm và không.

Các lỗi ba pha là độc đáo vì chúng cân bằng, tức là đối xứng trong ba pha, và có thể được tính toán từ sơ đồ trở kháng dãy dương một pha. Do đó, dòng điện lỗi ba pha được xác định bởi,

Trong đó, I f là tổng dòng điện lỗi ba pha, v là điện áp pha đến trung tính, z 1 là tổng trở kháng dãy dương của hệ thống; giả sử rằng trong quá trình tính toán, các trở kháng được biểu diễn bằng ohm trên cơ sở điện áp.

Phân tích thành phần đối xứng

Các tính toán lỗi trên được thực hiện dựa trên giả định hệ thống ba pha cân bằng. Tính toán được thực hiện cho chỉ một pha vì điều kiện dòng điện và điện áp giống nhau trong cả ba pha.

Khi xảy ra lỗi thực tế trong hệ thống điện năng, chẳng hạn như lỗi pha đến đất, lỗi pha đến pha và lỗi hai pha đến đất, hệ thống trở nên mất cân bằng, nghĩa là, điều kiện của điện áp và dòng điện trong tất cả các pha không còn đối xứng. Các lỗi này được giải quyết bằng phân tích thành phần đối xứng.

Nói chung, biểu đồ vectơ ba pha có thể được thay thế bằng ba bộ vectơ cân bằng. Một bộ có quay pha ngược hoặc âm, bộ thứ hai có quay pha dương và bộ cuối cùng là đồng pha. Điều đó có nghĩa là các bộ vectơ này được mô tả theo thứ tự là dãy âm, dãy dương và dãy không.

Công thức giữa các đại lượng pha và dãy là,

Do đó,

Trong đó, tất cả các đại lượng đều được tham chiếu đến pha tham chiếu r.
Tương tự, một tập hợp các phương trình cũng có thể được viết cho các dòng điện dãy. Từ, điện áp và phương trình dòng điện, người ta có thể dễ dàng xác định trở kháng dãy của hệ thống.

Sự phát triển của phân tích thành phần đối xứng phụ thuộc vào thực tế rằng trong hệ thống trở kháng cân bằng, các dòng điện dãy chỉ có thể tạo ra sụt áp của cùng dãy. Một khi các mạng dãy có sẵn, chúng có thể được chuyển đổi thành một trở kháng tương đương duy nhất.

Hãy xem xét Z1, Z2 và Z0 là trở kháng của hệ thống đối với dòng điện thứ tự dương, âm và không theo thứ tự tương ứng.
Đối với lỗi đất

Lỗi giữa các pha


Lỗi hai pha đến đất

Lỗi ba pha

Nếu dòng điện lỗi trong bất kỳ nhánh nào của mạng cần được tính, thì có thể tính toán sau khi kết hợp các thành phần theo thứ tự đang chảy trong nhánh đó. Điều này liên quan đến sự phân phối của các thành phần dòng điện theo thứ tự như đã xác định bằng cách giải các phương trình trên, trong mạng tương ứng theo độ trở kháng tương đối của chúng. Các điện áp tại bất kỳ điểm nào của mạng cũng có thể được xác định một khi các thành phần dòng điện theo thứ tự và độ trở kháng theo thứ tự của mỗi nhánh được biết.

Trở kháng theo thứ tự

Trở kháng thứ tự dương

Trở kháng mà hệ thống cung cấp cho dòng điện thứ tự dương được gọi là trở kháng thứ tự dương.

Trở kháng thứ tự âm

Trở kháng mà hệ thống cung cấp cho dòng điện thứ tự âm được gọi là trở kháng thứ tự âm.

Trở kháng thứ tự không

Độ cản do hệ thống tạo ra cho dòng điện thứ tự không (zero sequence) được gọi là độ cản thứ tự không.
Trong các phép tính lỗi trước đó, Z1, Z2 và Z0 tương ứng là độ cản thứ tự dương, âm và không. Độ cản thứ tự thay đổi tùy theo loại thành phần hệ thống điện đang được xem xét:-

1. Trong các thành phần hệ thống điện tĩnh và cân bằng như biến áp và đường dây, độ cản thứ tự do hệ thống cung cấp là giống nhau cho dòng điện thứ tự dương và âm. Nói cách khác, độ cản thứ tự dương và độ cản thứ tự âm là giống nhau cho biến áp và đường dây.

2. Nhưng trong trường hợp của máy quay, độ cản thứ tự dương và âm là khác nhau.

3. Việc gán giá trị độ cản thứ tự không là phức tạp hơn. Điều này là vì ba dòng điện thứ tự không tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống điện, do cùng pha, không cộng lại thành không mà phải trở về qua trung tính và/hoặc đất. Trong biến áp ba pha và máy, từ thông do các thành phần thứ tự không không cộng lại thành không trong yoke hoặc hệ thống từ. Độ cản thay đổi rộng rãi tùy thuộc vào cách bố trí vật lý của các mạch từ và cuộn dây.

1. Độ kháng cảm của đường dây truyền tải cho dòng điện thứ tự không có thể gấp khoảng 3 đến 5 lần so với dòng điện thứ tự dương, giá trị nhẹ hơn là cho các đường dây không có dây tiếp đất. Điều này là do khoảng cách giữa "go" và "return" (tức là trung tính và/hoặc đất) lớn hơn nhiều so với dòng điện thứ tự dương và âm, vốn trở về (cân bằng) trong nhóm dây dẫn ba pha.

2. Độ kháng cảm thứ tự không của máy bao gồm độ kháng rò rỉ và độ kháng cuộn dây, và một thành phần nhỏ do sự cân bằng cuộn dây (phụ thuộc vào cách ghép cuộn).

3. Độ kháng cảm thứ tự không của biến áp phụ thuộc cả vào cách kết nối cuộn dây và cấu trúc lõi.

Tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.