Johdanto symmetrisiin komponentteihin

Nykyaikaiset sähköjärjestelmät on suunniteltu toimimaan tasapainoisissa kolmivaiheisissa olosuhteissa, joissa jännite ja virta ovat yhtä suuria ja ne ovat erillään 120 astetta vaiheittain. Kuitenkin reaalimaailman häiriöt. Kuten salamaiskut, laitevianteet tai kytkentätoiminnot.Analysoidaan nämä epätasapainoiset olosuhteet käyttäen suoraa vaihetta määrät nopeasti tulee hankala, koska järjestelmän yhtälöt tulevat kytketty ja epäsymmetrinen. Tässä on symmetriset komponentit astua sisään. Alun perin muotoiltu Charles L. Fortescue vuonna 1918, menetelmä muuttaa epätasapainoinen joukko kolme fasoreja kolme tasapainoista sarjaa: positiivinen-sekvenssio, negatiivinen-sekvenssi, ja nolla-sekvenssi komponentit. Irrottamalla järjestelmä itsenäiseksi sekvenssi verkostot, insinöörit voivat soveltaa superpositio periaatteita ja yksinkertaistaa vikatutkimuksia, release-asetukset, ja vakaus-arviot.

Mitä ovat Symmetriset komponentit?

Fortescue...

Fortescue osoitti, että kolmen epätasapainoisen fasorin (jännitteet tai virtaukset) sarjaa voidaan edustaa kolmen tasapainoisen sarjan summana. Matematiikan mukaan muunnos käyttää monimutkaista operaattoria a = 1..120°[[] (vaihesiirtymä 120°) vaihemäärien ja sekvenssimäärien välisen suhteen määrittelemiseksi. Muuntomatriisi ja sen käänteiset muunnospisteet ovat perustana muunnosten tekemiselle eri toimialojen välillä. Esimerkiksi porrasjännitteet V[a[], V[]b[[]], V[[[]]]]c[[[[]]]]], sekvenssijännitteet V[[[[[[[[FLT:]]]]]]]]]]]]]]

V[[[] = (1/3)(V] + V[[]b[[[[]] + V[[[]]]][[[[[[
]]]]]][[[[[[[[FLT:][[[[[[[][[[[FLT:[FLT:]]]]]]][[[[FLT:[FLT:]]]]][FLT:[F:21]]]]]][[]][[[[[FLT:[FLT:[F

Samoin, käänteismuunnos palauttaa vaiheen määriä sekvenssi komponentteja. Tämä lineaarinen muuntaminen pätee tahansa epätasapainoinen kunto, joten se on universaali työkalu voimajärjestelmän analyysi.

Sarjaverkot

Jokainen sarjakomponentti vastaa erillistä, yhden vaiheen verkkoa.Positiiviset-, negatiiviset- ja nollasekvenssiverkot. Nämä verkot on rakennettu generaattorien, muuntajien, siirtolinjojen ja kuormien impedanssista, kuten kyseisessä järjestyksessä näkyy. Positiiviset sarjaverkot edustavat normaalia tasapainoista virtavirtaa; negatiiviset sarjaverkot heijastavat epätasapainosta tai vioista johtuvaa epätasapainoa; nollasekvenssiverkot vaikuttavat maadoitusjärjestelmään ja tarjoavat reitin maadoitusvirtoihin. Koska nämä verkot ovat riippumattomia (lineaarisille järjestelmille), kokonaisvaste on yksittäisten sekvenssivastausten superpositio.

Symmetristen komponenttien tyypit

Positiiviset osat

Positiiviset sekvenssit koostuvat kolmesta yhtä suuresta fasorista, jotka ovat 120°:n välein ja pyörivät samaan suuntaan (ABC) kuin alkuperäinen järjestelmä tasapainoisessa käytössä. Terveysolosuhteissa on olemassa vain positiivisia sekvenssivirtoja ja jännitteitä. Tasapainoisen kolmivaiheisen vian aikana järjestelmä pysyy symmetrisenä, joten läsnä on vain positiivisia sekvenssimääriä. Kunkin elementin positiivinen sekvenssi impenssi on yleensä sama kuin sen normaali impenssi (Z]1[).

Negatiivinen tulos

Negatiivinen sarja on asetettu myös yhtä suuri ja 120° väli, mutta pyörii päinvastaiseen suuntaan (ACC). Negatiivinen sarja määrä ilmestyy aina, kun järjestelmä on epätasapainoinen.Negatiiviset sekvenssimäärät ilmenevät esimerkiksi yksittäisen linjan ja maan välillä tapahtuvien vikojen, linjaston välisten vikojen tai epätasapainoisten kuormien aikana. Induktiomoottorit, generaattorit ja muuntajat ovat erityisiä negatiivisia sekvenssien impektoivia tekijöitä (Z[]2[]), jotka ovat usein erilaisia kuin Z1[] koneen rakenteen vuoksi. Staattisten laitteiden, kuten siirtolinjojen Z[2[[]], vuoksi.

Nollasarjakomponentit

Nollasekvenssisarja koostuu kolmesta identtisestä fasorista, jotka ovat vaiheessa (ei kiertoa). Nollasekvenssimäärät näkyvät, kun maadoitus on kytketty, kuten maadoitusvirhe tai kun muuntaja neutraali maadoitus. Nollasekvenssien impedanssi (Z[]0[]) riippuu voimakkaasti maadoitus-, muuntajakäämin kokoonpanoista (delta, wye, zigzag) ja maajohtojen läsnäolosta. Siirtolinjan Z[0[ on tyypillisesti 3-5 kertaa suurempi kuin Z[]1[[[]]]], koska siirtojohdot ovat lähellä maavirtaa.

Miksi käyttää Symmetrisiä komponentteja?

Ennen symmetrisiä komponentteja insinöörien oli ratkaistava joukko 3x3 kytketty yhtälöt molemminpuolinen impedanssit kunkin vikatyypin. Muuttamalla sekvenssiverkkoihin, ongelma decouples kolme riippumatonta yhden vaiheen piirit. Tämä huomattavasti yksinkertaistaa vikavirta laskelmat, mahdollistaa intuitiivinen ymmärtäminen siitä, miten eri vikatyypit vaikuttavat jännitteitä ja virtauksia, ja antaa suojaus insinöörit asettaa releen kynnysarvot oikein.

  • Yksinkertaistettu vika-analyysi:[ Jokainen vikatyyppi vastaa tiettyä sekvenssiverkkojen yhteenliittämistä, jolloin laskenta on yksinkertaista.
  • Systemaalinen suojauskoordinaatti:[ Sekvenssikomponentit auttavat havaitsemaan ja luokittelemaan vikoja (esim. virransyöttö, suuntareleet, etäisyysreleet käyttävät sekvenssimääriä).
  • Ymmärrätkö generaattorin käyttäytymisen:[] Negatiivinen sarjavirta aiheuttaa roottorilämmitystä synkronikoneissa; symmetriset komponentit mittaavat tätä stressiä.
  • Maan vian havaitseminen:[] Nollasekvenssikomponentit ovat perustana maa-aukkojen suojausjärjestelmille, kuten herkille maa- ja maavikoille.

Sovellus tehojärjestelmän viananalyysissä

Yhteiset vikatyypit ja sarjaverkon yhteenliittäminen

Kun sekvenssiverkot on rakennettu (kukin Thevenin-ekvivalentti vika-paikalla), menetelmä noudattaa yleistä menettelyä: määrittää vikatyypin, liittää sekvenssiverkot tiettyyn järjestelyyn, laskea sekvenssivirrat, sitten muuttaa takaisin vaihevirtaan. Alla ovat vakioyhteydet:

Yksi rivi maasta toiseen (SLG) -virhe

Tarkkailee, kun yksi vaihe koskettaa maata impedanssin Z[]f] kautta. Sarjaverkot liitetään sarjaan: positiiviset, negatiiviset ja nolla-sekvenssiverkot yhdistetään sarjaan vikapisteessä, ja neutraaliin polkuun sisältyy 3Z[f. Tämä tuottaa suurimman nolla-sekvenssivirran epätasapainoisten vikojen välillä, jolloin se on kriittinen maa-päälle siirtyville releille.

Linjasta linjaan (LL) -virhe

Kaksi vaihetta vikaa yhdessä (esim. B ja C). Nollajakso ei ole mukana, koska vika ei ole yhteydessä maahan. Positiiviset ja negatiiviset sarjaverkot liitetään rinnakkain vikaindevenssin kautta. LL-virheet tuottavat tasapainoisia negatiivisia sekvenssivirtoja, mutta ei nollasekvenssiä.

Kaksinkertainen linjasta maahan -virhe (DLG)

Kaksi vaihetta samanaikaisesti vika maahan. Kaikki kolme sarjaverkkoa on kytketty rinnakkain. Tämä vika tuottaa sekä nolla- että negatiivisen sarjavirran, jossa suuruusluokka riippuu maadoitus impedanssit.

Tasapainoinen kolmen vaiheen vika

Kaikki kolme vaihetta vika yhdessä, usein vikaindependanssi Z[]f]. Vain positiivinen-sekvenssi verkko on aktiivinen; negatiivinen- ja nolla-sekvenssiverkot ohitetaan, koska vika on symmetrinen. Tämä tuottaa suurimman vikavirran tyypillisissä järjestelmäolosuhteissa.

Käytännön esimerkki: SLG:n vikavirtalaskelma

[Lähestymisaika] [Lähestymisaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika] [Lähetysaika:[Lähetysaika] [Lähetysaika:[Lähetysaika:[Lähetysaika:]]] [Lähetysaika:[Lähetysaika:[Lähetysaika:[Lähetys:]][Lähetys:[Lähetysaika:[Lähetys:[Lähetys]]]] [Lähetysaika: [Lähetysaika:[Lähetys:[Lähetys:[Lähe]]]]]] [Lähetys:[Lähetys

Moderni merkitys ja enemmällä kuin vian analysointi

Symmetriset komponentit eivät rajoitu vikatutkimuksiin, vaan ne ovat olennainen osa nykyaikaisia sähköjärjestelmän työkaluja, kuten:

  • Vähimmäisen laadun seuranta:[ Sekvenssikomponentit, jotka mittaavat jännitteen epätasapainoa ja vaikuttavat moottorin suorituskykyyn ja muuntajan elämään. IEC- ja IEEE-standardeissa määritellään epätasapainotekijät, jotka perustuvat negatiiviseen sekvenssijännitteeseen.
  • Uudennettava energiaintegraatio:[] Inverter-pohjaiset resurssit syöttävät epätasapainoisia virtauksia verkkohäiriöiden aikana; symmetriset komponentit auttavat mallintamaan käyttäytymistään ja verkkokoodejaan.
  • Releet:[ Numeerinen releet laskevat sekvenssimäärät vian suunnan havaitsemiseksi, vian tyypin tunnistamiseksi ja mukautuvien suojausjärjestelmien soveltamiseksi.
  • Järjestelmän vakaustutkimukset:[] Negatiivinen sarjavirta aiheuttaa roottorien kuumennuksen synkronisissa koneissa, mikä rajoittaa generaattorin kykyä epätasapainoisissa olosuhteissa.

Digitaalisen signaalinkäsittelyn edistymiset ovat tehneet sarjakomponentin poiston hetkelliseksi, mikä mahdollistaa reaaliaikaisen ohjauksen ja suojauksen. Lisätietoja varten lukijat voivat tutkia [Sähköisen 4U...-version], ScienceDirect...]ScienceDirect...

Päätelmät

Symmetriset komponentit ovat edelleen peruskivi voimajärjestelmän analyysille, joka muuttaa monimutkaiset epätasapainoiset ilmiöt hallittaviksi lineaarisiksi ongelmiksi. Varhaisista vikatutkimuksista nykyaikaisiin älykkäisiin verkkosovelluksiin, kyky poimia positiivisia-, negatiivisia- ja nollasekvenssimääriä mahdollistaa insinöörien suunnitella turvallisia, luotettavia ja tehokkaita sähköverkkoja. Tämän tekniikan hallitseminen .mm. sekvenssiverkon rakentaminen, vikayhteenliitäntäsäännöt ja sekvenssivirtojen tulkinta on olennaista kaikille sähköjärjestelmien ammattilaisille. Kun verkko kehittyy hajautetun tuotannon ja digitaalisen suojauksen avulla, symmetriset komponentit tarjoavat jatkossakin analyyttisen perustan epätasapainoisten olosuhteiden ymmärtämiselle ja valvomiselle.