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2020年12月17日,星期四

电力系统保护基本指南

 


电力系统不仅能够满足当前的负载,而且具有灵活性 满足未来的需求。电力系统设计为在 足够的数量,以满足特定区域用户当前和估计的未来需求,将其传输到将要使用的区域,然后在内部分发 连续地 


“为了确保设备的大量投资获得最大的回报, 组成电力系统并确保用户满意的可靠服务,必须使整个系统连续运行,而不会造成重大故障。” 



读: X / R比的重要性是什么?



电力系统保护的基本要求


保护装置具有三个主要功能/职责: 

  1. 维护整个系统以维持供应的连续性 
  2. 在发现故障时将损坏和维修成本降至最低 
  3. 确保人员安全。 


这些要求是必要的,首先是对故障的早期发现和定位,以及 其次是为了迅速排除故障设备。 为了履行上述职责,保护必须具有以下素质: 


  • 选择性:仅检测和隔离有故障的项目。 
  • 稳定性:保持所有健康的电路完好无损,以确保连续性或供电。 
  • 灵敏度:甚至检测最小的故障,电流或系统异常 并在故障造成无法修复的损坏之前按设定正确操作。 
  • 速度:在需要时迅速进行操作,从而 尽量减少对周围环境的破坏,并确保人员安全。 


为了满足上述所有要求,保护必须可靠,这意味着 must be: 

  • 可靠:它必须在被要求时跳闸。 
  • 安全:不应在不应该的时候跳闸。 




保护系统要考虑的重点


  • 保护任何配电系统是许多要素的功能,本手册 简要概述了用于保护系统的各种组件。以下是 保护的主要组成部分。 
  • 保险丝是自毁的,它在电源电路中承载电流 持续不断,并在异常情况下通过吹气牺牲自己。这些 通常是电气中的独立或独立保护组件 系统与断路器不同,后者必定需要以下人员的支持 external components.
  •  如果没有正确测量正常值,将无法获得准确的保护。 和系统异常情况。在电气系统中,电压和电流 测量结果可提供有关系统是否健康的反馈。电压 变压器和电流互感器测量这些基本参数,并且 能够在故障情况下提供准确的测量而无需 failure.
  • 测量值被转换为模拟和/或数字信号,并且 用来操作继电器,然后通过断开继电器来隔离电路 电路故障。在大多数情况下,继电器提供两种功能,即报警 一旦发现异常,再跳闸。过去的接力赛非常 功能有限,而且体积很大。但是,随着数字技术的发展 技术和微处理器的使用,继电器监视各种参数, 它提供了故障前和故障后的完整系统历史记录 conditions.  
  • 有故障的电路断开需要一些时间,可能在 毫秒,对于平常的日常生活而言,可能微不足道。然而 用于隔离故障电路的断路器能够 携带这些故障电流直到故障电流被完全清除。的 断路器是配电系统中的主要隔离设备, 可以说直接保护了系统。 


继电器和断路器的操作需要电源,该电源不得 受主配电故障的影响。因此,另一个组成部分 在保护系统中至关重要的是用于确保不间断的电池 继电器和断路器线圈的电源。  


电力系统保护的基本组成


读: 保护继电器中选择电流互感器的条件是什么?


  1. 电压互感器和电流互感器:监控并给出准确的 有关系统健康的反馈。 
  2. 继电器:转换来自监视设备的信号,并提供 在故障条件下断开电路或在出现故障时发出警报的说明 受保护的设备正在接近可能的破坏。 
  3. 保险丝:自我破坏以保护下游设备。 
  4. 断路器:这些断路器用于制造载有大量断路器的电路。 电流,并且还会断开载有故障电流的电路几 根据继电器的反馈进行循环。 
  5. 直流电池:这些电池可为继电器和 独立于主电源的断路器受到保护。 



参考: 

实用电源系统保护|第1章:保护需求| 下载

作者: 
  • 莱斯·休伊森
  • Mark Brown PrEng,DipEE,BSc(ElecEng), 澳大利亚珀斯IDC Technologies高级工程师  
  • Ben Ramesh Ramesh and Associates,澳大利亚珀斯
丛书编辑: 
  • Steve Mackay FIE(澳大利亚),CPEng,理学学士(电子学),理学学士(荣誉),MBA, 政府证书。公司技术总监– IDC Technologies.

2020年11月2日,星期一

X / R比的重要性是什么?


电气工程师需要了解X / R比在进行故障计算中的重要性。 该比率实际上可以确定峰值不对称故障电流。因此,非对称故障电流可以远高于对称故障电流。


故障电流


故障计算在电气设计中很重要,因为它可以确定保护装置和电缆的额定值是否适合处理电气系统可能遇到的最坏情况。同样,系统中的故障电流值可以帮助确定保护继电中使用的电流互感器的正确规格。


对于小型设备,可以使用手动方法完成故障计算,但是使用计算机软件来加快过程是很实际的。而且,计算机工具可以容易地执行保护装置之间以及保护装置和电缆之间的协调。

欧姆定律告诉我们,电流等于分压除以值电阻(或阻抗)。在这种情况下,电压和电流的关系成反比。当电路的阻抗作为短路状态的表现接近零时,电流值将趋于接近可能的最高值,这会对电缆和变压器产生热应力,从而导致绝缘材料击穿。同样,短路条件也会产生高磁力,该磁力具有使开关设备和面板中的母线弯曲的能力。巨大的磁力值与故障电流的平方成正比。


保护装置


通常,安装在多个低压系统中的保护装置使用断路器和保险丝。这些设备的任务是尽快消除短路。中高压系统还具有保护电路的其他手段。 


X / R比的重要性


诸如变压器,电动机,发电机和传输线之类的设备本质上是电感性的,因此X / R比值很小。系统短路时 对称故障电流的RMS值由系统电源电压和到故障点的总系统阻抗确定。但是,几乎所有故障在至少一相中都具有明显的不对称性。这种不对称在分析中被视为直流分量,必须与交流对称分量结合使用以提供新的电流值,即RMS非对称值。断路器必须中断的接触部分瞬间的RMS不对称电流值。 

重要的是要注意,故障电流的直流分量衰减相当快,在大约3的时间内达到微不足道的值。 到5个周期的电源频率。在此过程中,衰减率取决于 故障点的电路。这意味着,如果该比率的值较高,则直流分量的衰减会较慢,从而延长了由于故障而导致的危险。 

现代断路器以规定的X / R标准值进行测试。例如,断路器同时具有低压和高压功能,ANSI标准要求此X / R比为6.6或 更高,对应于15%或更小的功率因数。对于给定水平的对称故障电流, 在给定的断路器触点兼职时间下,此X / R比确定不对称故障电流的值 断路器需要中断。较高的X / R比及其较慢的衰减率将导致较高的 接触时的非对称故障电流。如果X / R比太高,则故障电流不对称 可能会超出断路器的中断能力。 

2020年7月14日,星期二

保护继电器中选择电流互感器的条件是什么


电流互感器

电流互感器

电流互感器是保护继电器的主要基本组件之一。与电位变压器(PT)一起,该设备也是检测系统中任何异常的关键要素。在保护继电器应用中,将使用的CT是具有大铁芯的CT,它们可在故障情况下复制初级电流(初级电流较高)。 

但是,我们不应该依赖于选择合适单位的物理尺寸。我们需要满足基本要求,以防止不良后果。为了实现这个目标,我们需要遵守两个条件,即: 

条件1: 原边的额定电流必须接近负载或其保护的系统的满载电流。例如,如果满载电流为387安培,则最好选择转换比为400:5的CT。 

条件2: 计算发生故障时的二次电压,以确定在故障情况下CT是否会饱和。在这种情况下,即使我们满足条件1,我们也需要选择下一个更高的评分并执行相同的过程。 

如何确定CT饱和度?

为了确定CT在特定条件下是否会饱和,我们需要找到以下值: 
  • 金额 故障电流 
  • CT二次电阻
  • 连接CT和保护继电器的线电阻
  • 继电器的负载电阻。 

例: 

保护继电器将安装到额定满载电流为290的电动机上。将使用转换比为300:5的CT,并且与继电器的总距离为20米。导线的电阻为每公里1.5欧姆。如果CT次级电阻为0.09欧姆,继电器负载电阻为0.005欧姆。根据以下曲线确定CT比是否饱和。 

注意:假设系统中的故障电流为3.5 kA。



解:

在这种情况下,我们将列举给定的值, 
  • 使用的CT为300:5
  • 故障电流= 3500安培
  • CT次级电阻= 0.090欧姆
  • 到继电器的线距= 20额定电流@ 1.5 ohms / km
  • 继电器负载电阻= 0.006欧姆

计算导线电阻: 

Rwire = (2 x 20 m)x 1.5欧姆/公里 
                             1000 

Rwire = 0.06欧姆


计算总负担

总负担= RCT(次级)+ Rwire + R继电器

总负担= 0.090 + 0.06 + 0.006 = 0.156欧姆

发生故障时计算二次电压。 

V =(总负担*故障电流)/ CT比

V =(0.156 * 3500)/ 60

V = 9.1伏

如果发生故障,次级电压是否低于KNEE POINT,请检查CT曲线。 


故障时的次级电压值为9.1伏,低于拐点。因此,我们可以接受问题中给出的300:5 CT。否则,我们将选择下一个较高的值并执行相同的过程。 

2019年11月15日星期五

例: 双线接地故障 计算方式

双线接地故障

当三相线上的两相意外接地时,双线接地故障。在这种情况下,故障电流将在相关阶段(例如,B相和C相)内从线路流到地面。

例:

从下图可以看出,假设发电机已牢固接地并且忽略了故障阻抗。确定系统中发生线路故障时的相电流和相电压。



《不平衡故障分析:双线对地故障》一文解释并推导了所有顺序网络都并联连接以满足此类故障的条件。

从而,

DLG故障的等效序列网络


通过电路分析,我们可以得出等效阻抗为

  • Zeq = Z1//Z2 + Z0 = j0.1//j0.1 + j0.25 = j0.3 pu
令Ea的值= 1(角度0)。 

因此,+ s电流的值为 
  • Ia1 = Ea / j0.3 pu = -j 3.33 pu

通过电流除法,我们可以说-s和0s各自的值分别为
  • Ia2 = Ia0 =-(-j 3.33 / 2)= j 1.67 pu
序列电流汇总, 
  • Ia1 = -j 3.33 pu
  • Ia2 = j 1.67 pu
  • Ia0 = j 1.67浦
使用 序列分量至相位值矩阵公式, 我们可以得到: 
  • A相的故障电流,IA = 0。
  • B相故障电流,IB = 5(角-30)pu
  • C相故障电流,IC = 5(角度-150)pu
应用基本值, 
  • 选择:Sb = 20 MVA和kVb = 13.8 kV,然后... 
  • Ea = 20 MVA / 20 MVA = 1(角度0)。
  • Ibase = 20 MVA /(1.73 x 13.8 kV)
  • Ibase = 0.837 kA

因此实际的故障电流值是 
  • IA = 0
  • IB = 5 x 0.837 kA = 4.185 kA(角度-30) 
  • IC = 5 x 0.837 kA = 4.185 kA(角度-150) 
电压值

基于等效序列网络,

  • Va2 = Z2 x Ia2 = j 0.1 x(-j 1.67)= 0.167(角度0)pu
  • 因此, Va2 = Va0 = 0.167(角度0)pu
使用 序列分量至相位值矩阵公式, 我们可以得到: 
  • VA = 0.501(角度0)pu
  • VB = VC = 0
施加电压基准 
  • VA = 0.501 x(13.8 kV / 1.73)= 3.996 kV
  • VB = VC = 0

不平衡故障分析:双线接地故障



当三相线上的两相意外接地时,双线接地故障。在这种情况下,故障电流将在相关阶段(例如,B相和C相)内从线路流到地面。 

双线接地故障-B相和C相

从这种情况下,系统参数可以认为如下: 

  • A相的故障电流= 0(因为A相没有故障电流)
  • B相的故障电流= If-B
  • C相的故障电流= If-C。 
  • 在这里,我们还可以看到B相和C相的电压等于零(忽略接地阻抗)。 


使用对称分量方程矩阵公式加上从上述条件中获得的值,可以绘制出当前方程,如下所示: 


DLG故障电流的对称分量矩阵方程

从这个矩阵方程式,我们可以得到以下值: 

  • Ia0 + Ia1 + Ia2 = 0(所有序列电流之和等于零)
  • IA = 0(因为在故障期间A相中没有故障电流流动)。 

在相同情况下,电压的对称分量为:  

DLG故障的电压对称分量矩阵方程
从上面的矩阵方程式,我们可以得到以下电压值:

  • Va0 = Va1 = Va2 = Va / 3
根据获得的电压和电流值,我们可以使用以下序列网络进行演示,


DLG故障的等效序列网络

该图满足基于给定条件获得的值。

有关示例计算,请参见: 例: Double Line to Ground 计算方式

2019年十月5日星期六

例: 线对线故障 计算方式


当三相系统中的两个载流导体意外接触时,就会发生传输线上的线对线故障。因此,电力系统的保护装置需要准确响应,以避免严重损坏系统。

请参见不平衡故障分析:线间故障

因此,了解不平衡系统中线对线故障的计算过程非常重要。

相关文章:



例: 

从下图可以看出,假设发电机已牢固接地并且忽略了故障阻抗。确定系统中发生线路故障时的相电流和相电压。



解:

从文章 不平衡故障分析:线对线故障,我们知道正序和负序网络是并联连接的,零序网络不涉及这种类型的故障。

从文章 不平衡故障分析:线对线故障,我们知道等效的正序网络是,

正序网络
负序网络是 

负序网络
并行连接此网络,并查看故障总线和参考总线的戴维南等效值,我们可以得到等效阻抗j 0.25 // j 0.1。 

因此,等效序列网络可以简化为一个单位为1(角度0)的源,等效阻抗为j 0.71每单位。 

因此,正序电流为 

If-1 = 1(角度0)/ j 0.71 = -j 1.41或1.41(角度-90)每度

由于If-1 =(-If-2),我们可以直接得出负序电流为 

If-2 =每单位1.41(角度90)-> 请参见不平衡故障分析:线间故障

因此,我们可以将序列组成总结如下: 
  • If-1 =每单位1.41(角度-90)(正序电流)
  • If-2 =每单位1.41(角度90)(负序电流)
  • 如果-0 = 0(零序网络不涉及线对线故障)
通过使用序列到相位矩阵公式,我们可以得出故障电流的值,如下所示: 
  • A相的故障电流= 0。
  • B相的故障电流= 2.442(角度180)pu
  • C相的故障电流= 2.442(角度0)pu
考虑基本值, 

选择:Sb = 20 MVA和kVb = 13.8 kV

然后,
Ea = 20 MVA / 20 MVA = 1(角度0)。
Ibase = 20 MVA /(1.73 x 13.8 kV)
Ibase = 0.837 kA

因此,故障电流的实际值为 
  • A相的故障电流= 0。
  • B相的故障电流= 2.04 kA(角度180)
  • C相的故障电流= 2.04 kA(角度0) 
电压值
分析正序网络等效项, 
Vf-1 = 1(角度0)-(If-1)*(Z1)= 1-(-j 1.41)(j 0.25)= 0.6475(角度0)(+序列电压)

因为Vf-1 = Vf-2;因此Vf-2 = 0.6475(角度0)(负序电压) 请参见不平衡故障分析:线间故障

将序列公式应用于相位值矩阵,我们可以得到: 
  • A相电压= 1.295(角度0)pu
  • B相电压= 0.647(角度180)pu
  • C相电压= 0.647(角度180)pu
应用基本值 

Vbase = 13.8 kV / 1.73 

因此实际电压值是 
  • A相电压= 10.31 kV(角度0)
  • B相电压= 5.15 kV(角度180)
  • C相电压= 5.15 kV(角度180)

更多细节 请参见不平衡故障分析:线间故障

电力系统分析,故障计算,不平衡故障,短路分析

不平衡故障分析:线对线故障

线对线故障

三相线中的两相意外连接时会发生线间故障。在这种情况下,故障电流将在涉及的两个相中流动。根据给定的图表,故障发生在B相和C相,而A相保持无故障。

从这种情况下,系统参数可以认为如下:

  • A相的故障电流= 0(因为A相没有故障电流)
  • B相的故障电流= If-A
  • C相的故障电流= If-C。 
  • 在这里,我们还可以看到故障期间B相和C相的电压相等,因此VB = VC。

使用序列网络矩阵公式,可以绘制给定值,如下所示。 

线对线故障的对称分量矩阵公式
从这个矩阵方程式,我们可以得到
  • Ia0 = 0
  • Ia1 =-Ia2
这意味着,当正序电流和负序电流彼此相反时,不会发生线对线故障中的零序电流。  

同样地,矩阵公式还可以给我们提供电压值, 

线对线故障的对称分量矩阵公式

注意,在这种情况下,VB = VC。通过操纵方程式,我们可以得出Va1 = Va2。 

根据涉及电流和电压的两个矩阵方程的结果,我们可以建立一个序列网络,该网络描述为正序和负序彼此平行。 

线对线故障的等效序列网络

该图满足方程式Va1 = Va2和Ia1 =(-Ia2)。

有关示例计算,请参见以下文章 例: 线对线故障 计算方式

2019年十月3日星期四

例: Single Line-to-Ground Fault 计算方式



当一根导体意外接地或在某些情况下与中性导体接触时,会发生传输线上的单线接地故障。因此,电力系统的保护装置需要准确响应,以避免严重损坏系统。

请参见不平衡故障分析:单线接地故障

确实,了解单线接地故障的计算过程非常重要。

相关文章:

  • 双线接地故障
  • 线对线故障
  • 对称三相故障


例: 
假设下面的发电机已经牢固接地并且忽略了故障阻抗。确定故障位置的相电流和相电压。

发电机

解:

计算基值:
选择:Sb = 20 MVA和kVb = 13.8 kV
然后,
Ea = 20 MVA / 20 MVA = 1(角度0)。
Ibase = 20 MVA /(1.73 x 13.8 kV)
Ibase = 0.837 kA

建立正序网络:

系统正序网络等效
哪里,
  • Ea =发电机EMF,其单位值为1(角度0)。 
  • Xd“ =变压器的正序阻抗(在暂态下)
  • If-1 =正序电流。 
开发负序网络:

系统负序网络等效
哪里, 
  • If-2 =负序电流
  • X2 =负序电抗

开发零序网络:

系统零序网络等效
哪里,
  • 如果-0 =零序电流
  • X2 =零序电抗
原则上,将开发出单线接地故障和等效网络,在该网络中,所有顺序网络都串联连接。

那么,如果-1 = 1(角度0)/(Z0 + Z1 + Z2)= -j 2.22 pu或2.22(角度-90)
这也意味着,If-2 = If-0 = -j 2.22 pu

乘以基值

Ibase = 0.837 kA
然后,如果-1 = 2.22(角度-90)*(0.837 kA)= 1.86 kA (angle -90) --> actual value
由于所有序列电流相等,因此:
  • 如果-1 = 1.86 kA(角度-90)-> + S
  • If-2 = 1.86 kA(角度-90)  --> -S
  • 如果-0 = 1.86 kA(角度-90)-> 0S
应用公式 相序值矩阵 we can get: 
  • A时的故障电流= 5.58 kA(角度-90度)
  • B = 0时的故障电流
  • C = 0时的故障电流
B相和C相的零值确认在故障情况下没有故障电流从那里流出。

计算故障点的电压,



从该图可以看出,无故障相(B相和C相)的电压值是唯一具有该值的相,而A相(故障相)的电压为零(忽略阻抗)。

从而,

  • A相电压= 0
  • B相电压= Vb
  • C相的电压= Vc。 
分析正序网络等效项, 
  • Vf-1 = 1(角度0)-(If-1)*(Z1)= 1-(-j 2.22)(j 0.25) = 0.445(角度0)(+序列电压)
分析负序网络等效项, 
  • Vf-2 = 0-(If2)*(Z2)= 0-(-j2.22)*(j0.1) = 0.222(角度180)(负序电压)。
分析零序网络等效项, 
  • Vf-0 = 0-(If-0)*(Z0)= 0-(-j 2.22)*(j0.1) = 0.222(角度180)(零序电压)。
应用公式 相序值矩阵 we can get: 
  • A相电压= 0
  • B相电压= 0.667(角度-120)pu
  • C相电压= 0.667(角度120)pu
应用基值 

Vbase = 13.8 kV / 1.73

因此,相电压的实际值为 
  • A相电压= 0
  • B相电压= 5.31 kV(角度-120) 
  • C相电压= 5.31 kV(角度120)

2019年九月28日星期六

不平衡故障分析:单线接地故障


图片来源:UNACADEMY

在三相系统中,单线接地故障发生在系统的一根线或某相意外接地时。在这种情况下,系统中会产生不平衡的电压以及不平衡的电流。

参见单线接地故障样本 Calculation

原则上,所有序列分量,即正,负和零序列分量将串联连接。见文章: 如何在不平衡系统中开发序列网络?

在这方面,下面的图可以进一步表示。

单线接地故障


从上图可以看出,故障电流等于Ia。另一方面,Ib和Ic都将为零,因为不会有从该相流过的故障电流。

因此,这种情况下的故障电流可总结为:
  • 故障电流 A = Ia
  • 故障电流 B = 0
  • 故障电流 C = 0
使用对称分量的原理,我们可以获得相应的序列值。 (请参阅文章:什么是对称组件?)

  • I0 = IA 
  • I1 = IA
  • I2 = IA
因此,我们可以将序列网络描述如下: 


在这种情况下,所有序列分量网络,即正,负和零序列都串联连接。这将确认所有顺序电流的相等性。

参见单线接地故障样本 计算方式

如何在不平衡故障系统中开发时序网络?


故障分析是电力系统研究中非常重要的部分。没有故障分析,我们将无法确定系统中不同保护设备的确切规格。因此,在处理不平衡系统时,故障分析可能会变得更加乏味。不平衡系统中故障电流的计算始于顺序网络的发展。

因此,对称分量法被广泛用于进行计算。尽管已经有可以代表手动计算执行的计算机软件,但是,仍然需要了解故障分析的基本概念。

来自上一篇文章 对称成分 解释了如何将不平衡向量转换为三组相等的向量,即:正序,负序和零序分量。

因此,这些值也具有等效的序列网络,例如 变压器时序网络, 和别的。

三相系统中存在三种不平衡故障:
  • 单线接地故障-当系统的一相意外接地时会发生此故障。 
  • 线对线故障-当两个带电导体意外连接时会发生此故障。 
  • 双线对地故障-当两相意外接地时会发生。 

定义系统的顺序网络后, 它们的连接方式取决于故障的类型。 常见并联故障类型的顺序网络连接 are shown.

1.单线接地故障: 在这种类型的故障中,正序,负序和零序组件串联连接。因此,所有顺序电流都具有相似的值,即I1 = I2 = I0。



2.线对线故障或相间故障:  在这种类型的故障中,零序网络不存在。唯一涉及的网络分别是正序和负序,并且两个网络并联连接。如下图所示,负序电流与正序电流相反。 I1 =-I2。


3.双线对线故障: 在这种类型的故障中,所有顺序网络都并联连接。通过顶部节点中的简单基尔科夫电流定律,我们可以得出I1 + I2 + I0 = 0。


其余分析可以使用复杂数量的电路分析来完成。

查看更多,

如何开发变压器零序网络?



像电力系统的任何其他元件一样,变压器也可以由其相应的顺序网络表示。但是,变压器的特性是独特的,这取决于它的排列方式。零序网络中的变压器表示与其正负分量相比可能更为复杂。

以下是基于银行连接的三相变压器的顺序网络。 

1. Y-Y接地变压器

当变压器具有至少两个接地绕组时,零序 电流可以在接地绕组之间转换。 I0电流 将在中性点处总计3I0并通过地面或中性点返回 导体。 I0电流将被转换为次级绕组,并且 在二次回路中流动。变压器中性点之间的任何阻抗 点和地面必须在零序网络中表示为三个 乘以其值的两倍,以正确说明其两端的零序电压降。 左下方是接地线的三相图,接地线 变压器连接及其右侧的零序网络模型。 注意次级绕组中性点的电阻由3R 零序网络模型。 


Y-Y变压器的零序模型(均接地)


2. Delta-Wye(纬线接地)

当变压器具有接地绕组和三角形绕组时,零序电流将能够流过变压器的接地绕组。 变压器。零序电流将转换为增量 绕线,它们将在三角洲中流通而不会离开终端 变压器。因为在每个相的零序电流 绕组相等且同相,电流不需要进入或退出三角洲 缠绕。左下方是接地Wye-Delta的三相图 变压器连接及其右侧的零序网络模型。 


Delta-Wye(接地)变压器的零序模型 

如我们所见,所有WYE连接都已接地。如果接地牢固,接地导体中不存在任何阻抗,则只需将其消除并更换为短路(零阻抗)。 

所有其他模型可以由下图表示, 


变压器零序网络的一般表示

如上图所示,没有零序电流会流到故障系统的参考母线,以进行三角形连接和Wye(不接地)。

该图可以通过应用于变压器零序网络的规则来解释。
  1. 忽略励磁电流时,只有在次级侧有电流流过时,变压器的初级才会承载电流。 
  2. 零序电流只有在接地并提供有效的接地路径时,才能在星形连接的支脚中流动。 
  3. 零序电流不能在三角形连接的线路中流动,因为这些电流没有返回路径。 

什么是对称分量?



对称分量法通过将不平衡系统转换为三组平衡相量来进行分析。

假设三相电流Ia,Ib和Ic不平衡。这些值可以由其对应的对称分量表示,例如:

  • 正序列:I1
  • 负序:I2
  • 零序:I0
为了找到上述成分的值,将使用以下矩阵公式。


相值到序列分量

哪里:

α= 1 ë120 度。

从上面的公式我们可以得出, 

I0 = 1/3(IA + IB + IC)

I1 = 1/3(IA + IB * a + IC * a * a)

I2 = 1/3(IA + IB * a * a + IC * a)




在该图中,不平衡相量被分解为平衡相量。从上图可以看出,Va1(正序列)以Va1,Vb1和Vc1的序列逆时针旋转,这些向量大小相等,相距120度。 

在相同情况下,Va2(负序列)也以序列f Va2,Vc2和Vb2逆时针旋转。负序列向量的大小也相等,相距120度。 

在这里,可以通过查看向量旋转的顺序和顺序来区分正序和负序之间的差异。 

最后,Va0(零序列)具有大小相等的向量,但是这些向量彼此同相。意思是向量之间没有位移角。 

同样,在给定对称分量值的情况下,可以使用以下矩阵公式将其转换回相位值:

序列分量到相位值矩阵

例: 
电气系统的三个不平衡电流为Ia = 100 ë50安;磅= 75 ë35 A;集成电路= 65 ë45.找到相应的对称分量值?
根据以上公式,
I0 =  1/3 (Ia + Ib + Ic)
I1 = 1/3(Ia + Ib * α+ Ic * α* α)
I2 = 1/3(Ia + Ib * α* α+ Ic α)
注意: α= 1 ë120 度。
 计算值,结果为:
I0 = 80 ë44 A.
I1 = 16 ë74 A
I2 = 7 ë 77 A.

对称组件在以下方面非常重要 计算故障分析。这是因为电力系统的所有部分(例如电动机,发电机,变压器和传输线)都可以由其相应的代表 顺序网络组件。


2018年1月3日,星期三

变压器的百分比阻抗如何影响短路分析



在选择断路器和熔断器以保护电气系统时,短路量 必须在变压器的端子上知道可用电流。这是为了确定断路器的机械耐受等级以承受中断 在短路情况下。  

定义:


阻抗百分比表示该百分比 产生满负载所需的额定电压 变压器输出短路时的最大电流。 (伊顿(Eaton),2015年)。

因此,使用百分比阻抗的短路公式 Isc = IFL x(100 /%Z) 

计算方式


变压器额定值
  • 75 kVA
  • 次级240 V
  • 5%阻抗

满载次级电流= 75,000 / 240 = 312安培

应用公式:Isc = IFL x(100 /%Z)。

Isc = 312 /(100 / .05)= 6,240安培。 

在此示例中,最大短路电流为FLA的20倍(6240/312)。 

上图简单地告诉我们,如果变压器的阻抗百分比降低,则SC电流也会成比例地增加。 

在此示例中,将变压器阻抗减小到2.5%也会使SC电流增加到40x。 

因此


...在此示例中,我们需要选择5%变压器阻抗的kAIC额定值不小于6,240安培的断路器。断路器的kAIC额定值选择不当会完全损坏设备,并可能造成巨大的灾难。 


注意:这只是有关阻抗百分比如何影响SC分析的简短示例,因为在系统中计算SC时还需要考虑几个因素。有关更详细的SC分析,请阅读 如何使用点对点方法解决短路计算问题。 

欢迎任何意见


2016年11月05日星期六

视频:距离保护教程


距离保护


原理

距离保护的基本原理包括将继电器点的电压除以测得的电流。将如此计算出的视在阻抗与到达点阻抗进行比较。如果测得的阻抗小于到达点阻抗,则认为继电器和到达点之间的线路存在故障。

快速故障排除与 选择性跳闸是保护的主要目的 电力系统。为了满足这些要求,高速 传输和初级保护系统 适用于与 断路器自动重合闸 不断发展,应用非常广泛。

优点

基本形式的距离保护是一个非单元 提供可观的经济和 技术优势。与相位和中性不同 过电流保护,距离的主要优势 保护是它的故障覆盖范围受保护 电路实际上与源阻抗无关 variations.

学到更多 ...>>

信用:通用电气

视频:传输线故障教程


传输线故障


需要对电力系统进行故障分析,以便为 开关设备的选择,继电器的设置以及系统运行的稳定性。力量 系统不是静态的,而是在运行期间发生变化(打开或关闭发电机和 输电线路)和规划期间(增加发电机和输电线路)。 


故障研究的目的:

  1. 潮流分析:潮流分析的模拟方法:直流和交流网络分析仪数字分析方法:潮流算法和流程图,使用迭代技术进行分析。 
  2. 电力系统故障:故障的原因和后果。审查每单位系统和对称组件。对称三相故障。非对称故障,短路和开路情况。同步故障简介。 
  3. 电力系统稳定性:稳定状态稳定性:功率角图,稳压器的影响,摆动方程暂态稳定性:等面积准则,故障条件下的稳定性,逐步求解摆动方程。

因此,电气工程师通常需要进行故障研究,因为故障通常会在电力系统中发生。因素:


  • 绝缘故障
  • 闪络
  • 物理 damage
  • 人为错误
  • 自然行为

这些故障可能是本质上是三相的,以对称方式涉及所有三相,也可能是不对称的,通常只涉及一或两相。 


接地短路或接地也可能引起故障。 在带电导体之间,或者可能是由于一相或多相导体断裂引起。 有时可能同时发生故障,包括短路和导体断裂 故障(也称为开路故障)。

学到更多....>>

第1/3部分

图片来源:明尼苏达大学

第2/3部分

图片来源:明尼苏达大学

第3/3部分





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