電力系統安定性におけるゼロ、ポジティブ、およびネガティブシースコンポーネントの重要性

電力システム安定性と保護におけるシーケンスコンポーネントの役割

現代の電気グリッドは、近接する信頼性で電力を配信しなければなりませんが、それらは障害、不均衡な負荷、突然の障害から一定の課題に直面しています。システムの安定を維持するために、エンジニアは強力な分析ツールに依存しています。対称コンポーネント。比類のない電圧と電流を3つの異なるシーケンスに分解することにより、陽性、負およびゼロ - オペレータは、問題、設計保護スキームを特定し、ケーシング障害を防ぐことができます。これらのコンポーネントを理解することは、単に単に学術的なライトを維持するためのものではありません。

電力システム Symmetry とシーケンス分析の必要性

理想的な電力システムでは、三相は完全にバランスが取れています。各電圧波形は同じ大きさを持ち、それぞれは他の2つの2つの2つの角度を正確にシフトしています。バランスの取れた条件下では、分析は単相同等物を使用して直面しています。しかし、現実世界システムは完全にバランスが取れることはありません。バランスの取れた条件下では、分析は単相同等物を使用して直面しています。しかし、現実世界システムは完全にバランスが取れません。バランスの取れないと、次の点が生じる。

単相負荷](住宅分布など)
] 線間や線間欠陥などの非対称的な欠陥[
] 導体 または壊れた線
] 不均衡トランスインピーダンス[またはコンデンサバンク

不均衡が起こるとき、フェーズがもはや独立しないため、単相分析は失敗します。これは対称コンポーネントが入って来る場所です。最初に1918年にCharles L. Fortescueによって提案されたメソッドは、3つのバランスの取れたファサーのセットを3つのバランスの取れたセットに変換します。正式なシーケンス、負シーケンス、ゼロシーケンスセット。これらの3つのコンポーネントは、元の不均衡状態を完全に記述し、各ネットワークごとにスーパーポジションと相続分析を適用することが可能となります。

フォルテキーの変容をNutshellで

数学的には、三相電圧または流れの任意のセットは、次のように表現できます。

[]ポジティブシーケンス:同等の大きさの3つのファサ、120°の分離、元のシステム(A-B-C)と同じ方向で回転する。
[]ネガティブシーケンス:等度の倍率の3つのファサ、反対方向(A-C-B)で回転する120°。
[ゼロシーケンス]:ゼロフェーズシフト(フェーズ全体)と同等の大きさの3つのファクター、地面または中立経路を流れるコンポーネントを表します。

トランスフォーメーション・マトリックスを使用して、エンジニアは測定されたフェーズの量からこれらのコンポーネントを計算し、それらをモデル・フォールトに使用し、設計リレー、および安定性のマージンを評価することができます。この方法は、ほとんどの近代的な保護リレーですべての電力工学カリキュラムおよび埋め込まれたで教えられているので、非常に根本的です。

各シーケンスコンポーネントの詳細な参照

シーケンスコンポーネントが安定性にどのように影響するかを理解するために、異なる条件下で、その物理的意味と典型的な大きさを理解するのに役立ちます。

正式シーケンスコンポーネント

正式なシーケンスコンポーネントは、システムのバランスの取れた健康な部分を表しています。通常の操作では、正式なシーケンス電圧と電流のドミネーション。このコンポーネントは、発電機間の同期をロードおよび維持するために、実際の電力を配信する責任があります。安定したシステムでは、正式なシーケンス量はほぼ定数であり、あらゆる偏差はネットワーク全体に影響を与える可能性がある障害を発します。

安定性の観点から、正のシーケンス電圧は、電圧崩壊を避けるために許容限度の範囲内で維持されなければなりません。回転子の角度の安定性は、通信ラインの直流に依存します。障害が発生した場合は、正のシーケンスネットワークが変更されます(例、インピーダンスの変更)、およびその結果の過渡は、発電機の回転子角度に影響を与えます。

負シーケンスコンポーネント

負シーケンスコンポーネントは、三相が完全にバランスが取れていないときはいつでも発生します。一般的な原因は、バランスの取れない負荷(例えば、単相牽引システム)、バランスの取れない欠陥、または非対称線インピーダンスを含みます。正方とは異なり、負のシーケンス電流は、同期発電機のルータに相対的に後方を回転させます。これは、強烈なルータ、および重度の回転子および減衰退を引き起こします。

負シーケンス電流の倍率は、システム不均衡の重要な指標です。多くの保護リレーには、負シーケンス過電流要素が含まれており、エスカレーション前に、潜在的問題を検出します。過剰な負シーケンスは、誘導電動機のトルク能力を低下させ、過熱を引き起こします。 IEEE C37.102やNEMA MG-1などの規格は、許容負シーケンスレベルのためのガイドラインを提供します。

ゼロシーケンスコンポーネント

ゼロシーケンスコンポーネントは、地面または中立を流れるための現在のパスがある場合に表示されます。三相システムでは、ゼロシーケンス電流は、すべてのフェーズと中立電流を3回合計しています。それらは、通常、地面の欠陥(ラインツーグラウンド、ラインツーグラウンド)、オープン導体、または非バランスの取れたインピーダンスと関連しています。ゼロシーケンス電圧も、バランスの取れない欠陥と保護動作に影響を与えることができます。

ゼロシーケンスネットワークはシステム接地に依存します。固形に基づいたシステムは、低ゼロシーケンスインピーダンスを持ち、高速クリアを必要とする大きな欠陥電流を可能にします。インピーダンスグラウンドシステムでは、ゼロシーケンス電流は限られていますが、機密検出が必要です。ゼロシーケンス過電流または指向性要素は、地上の欠陥保護機構で標準的です。ゼロシーケンス動作を理解することは、ヒューズの調整、再閉鎖、リレーおよび調整の調整のために不可欠です。調整の調整および調整の調整の調整の調整の調整と調整の調整の調整の調整の調整の調整を防止します。

パワーシステム安定性と機器への影響

シーケンスコンポーネントは、トランジェントと安定した状態の安定性に直接影響します。以下は、主な影響です。

発電機の回転子の熱くし、解凍して下さい

発電機が負のシーケンス電流を供給する場合、それは回転子鍛造、スロットウエッジ、およびフィールドウインドの渦電流を誘導します。これらの電流は、特に大型タービン発電機で、迅速なローカライズ加熱を引き起こす可能性があります。負のシーケンス保護が失敗した場合、回転子は修理を超えて損傷することができます。 IEEE C50.13は、連続的かつ短時間負のシーケンスを同期機械に対する能力を指しています。オペレータは、これらの相殺の損失を避けるために、負のシーケンスを監視しなければなりません。

保護リレー調整

シーケンスコンポーネントは、保護スキームの設計を簡素化します。例えば:

[] 距離リレー]]は、障害位置の正式なシーケンスインピーダンスを使用しますが、障害が地面に関与したときに負とゼロシーケンス電流を考慮する必要があります。
[直流リレー[]]]は、負またはゼロシーケンス量を使用して、欠陥方向を決定し、選択的なトリップを可能にします。
トランス差動リレー]は、外部の故障時に誤動作を避けるためにゼロシーケンス補償に依存します。

現代の数値リレーは、サンプルされたデータから3つのシーケンスコンポーネントを計算し、その相対的な大きさに基づいてロジックを適用します。これにより、負シーケンス過電流(51Qまたは46)やゼロシーケンス過電流(51Nまたは50N)などの洗練された要素が高感度および選択性で動作させることができます。

分散時のシステム安定性

バランスの取れない欠陥は、正相のパワートランスファーと相互作用する負とゼロシーケンスコンポーネントを導入します。単一行間接障害では、例えば、障害位置低下時の正相続電圧、および機械がネットトルクに応じて加速または減速します。負シーケンストルクコンポーネントは、特定のシステム構成における微分共鳴を引き起こす可能性がある脈動的な用語を追加します。これらは、これらの現象を効率的に解析するために、これらの現象を解析するような高度な研究は、多くの場合、これらの効果を効率的に使用するために、これらの現象を解析することが多いです。

現代のグリッドにおける実用的なアプリケーション

シーケンスコンポーネントの分析は理論的なツールではありません。日常的なエンジニアリングの練習に埋め込まれています。例は次のとおりです。

]故障解析ソフトウェア]は、任意の欠陥タイプにシーケンス電圧と電流を自動的に計算します。
電源品質モニター] は、負のシーケンス不均衡を追跡して、調和的な共鳴やモータ状態の劣化を検知します。
陽性相測定(同期)を使用して、リアルタイムで動的安定性を評価するWide-areaモニタリングシステム[。

さらなる研究のための外部リソース

より深い知識を求めるエンジニアは、権威ある情報源を参照することができます。 IEEE規格は、分散エネルギーリソース(IEEE 1547)の相互接続と相互運用性のために、インバータベースのリソースのシーケンスコンポーネントの要件について説明します。古典的なテキストブックパワーシステム分析[[[] GraingerとSevensonは、厳格な処理を提供します。さらに、 SYKWikipedia記事のようなオンライン参照は、SymterのSY]のコンポーネントの手順は、SYK[[[[[[FLT:]]]]]]]を参照してください。

結論: 部品をマスターして下さい、格子をマスターして下さい

ゼロ、正、負のシーケンスコンポーネントは、現代の電力システム分析と保護のバックボーンを形成します。それらは、エンジニアに不均衡な条件に明確なウィンドウを与えます。高速で正確な欠陥診断、適切なリレー調整、および効果的な安定性管理を可能にします。より分散された生成とインバータベースのリソースを備えたグリッドが進化するにつれて、これらの基本コンセプトはさらにより重要な要素となります。新しいサブステーションの設計、発電機コントローラの調整、またはニュアンストリップのトラブルシューティング、およびコンポーネントのマスターキーは、あらゆる分野を継続的にサポートします。