Name: subtransient fault current in power systems
Uploaded: 2024-11-21T14:54:30.000Z
Duration: 1 min 21 s
Channel: JoVE

في تحليل تيار الخطأ ، يتم نمذجة المحولات باستخدام مفاعلات التسرب ، بينما يتم تمثيل خطوط النقل بمفاعلات سلسلة مكافئة.
يتم تصميم الآلات المتزامنة كمصادر جهد ثابت خلف المفاعلات دون العابرة.
يستثني هذا التحليل مقاومة اللف والسلسلة ، ودخولات التحويلة ، وتحولات طور دلتا-Y ، ومقاومة المحرك ، والتشبع ، والبروز ، وأحمال المعاوقة غير الدوارة ، والمحركات الصغيرة التي تقل قوتها عن 50 حصانا.
ضع في اعتبارك مخططا أحادي الخط لمولد متزامن يعمل على تشغيل المحرك عبر محولين وخط نقل. يتم تحليل ماس كهربائى ثلاثي الأطوار باستخدام الدائرة المكافئة للتسلسل الموجب.
يتم تمثيل الفولتية الداخلية قبل الخطأ للآلات المتزامنة خلف مفاعلاتها الفرعية العابرة.
يحدث الخطأ عند إغلاق المفتاح ، مما يتسبب في انخفاض الجهد عند نقطة الخطأ.
يستخدم التراكب لحساب تيار الخطأ الناتج. إذا كان الطور يتطابق مع جهد ما قبل الخطأ ، فإن الدائرة الثانية تمثل النظام قبل الخطأ.
تتنبأ هذه الطريقة بسلوك النظام أثناء الأعطال ، مما يضمن الاستقرار ويقلل من الضرر.

دوائر القصر ثلاثية الطور في نظام الطاقة

Power System Three-Phase Short Circuits

<div style="direction:rtl">

يتضمن تحديد تيار العطل دون العابر في نظام الطاقة تمثيل المحولات من خلال تفاعلات التسرب الخاصة بها، وخطوط النقل من خلال تفاعلاتها المتسلسلة المكافئة، والآلات المتزامنة كمصدر جهد ثابت خلف تفاعلاتها دون العابرة. في هذا التحليل، يتم استبعاد عناصر معينة، مثل مقاومات اللف، ومقاومات السلسلة، ومدخلات التحويل، وتحولات الطور دلتا- نجمة، ومقاومة المحرك، والتشبع، والبروز، وأحمال المعاوقة غير الدوارة، والمحركات الصغيرة المصنفة بأقل من 50 حصانًا، لأن تأثيرها على تيار العطل دون العابر لا يُذكر أو يعقد التحليل دون التأثير بشكل كبير على النتائج.


عندما يحدث ماس كهربائي ثلاثي الطور، يتم تمثيل العطل باستخدام مصدرين متعاكسين للجهد بقيم متوازية متساوية. يتم تطبيق مبدأ التراكب لحساب تيار العطل. يتضمن هذا استخدام مصدرين متعاكسين للجهد بقيم متوازية متساوية، مما يسمح بتبسيط النظام عن طريق إزالة قيمة المتوازي، وبالتالي عزل مكون تيار العطل لتسهيل الحساب.

تتضمن عملية تحديد تيار العطل دون العابر النظر في مساهمات كل من المولد والمحرك. وباستخدام ظروف الدائرة الأولية وتطبيق المفاعلات المناسبة، يمكن حساب تيار العطل دون العابر بدقة. ويضمن هذا النهج أن يأخذ التحليل في الاعتبار التأثيرات المباشرة للعطل على نظام الطاقة.


توفر هذه الطريقة رؤى أساسية حول سلوك نظام الطاقة أثناء الأعطال، مما يسمح للمهندسين بتصميم أنظمة يمكنها تحمل مثل هذه الأحداث. تساعد القدرة على التنبؤ بتيار العطل الفرعي في الحفاظ على استقرار النظام وتقليل الضرر المحتمل. يعد فهم مساهمات المكونات المختلفة أثناء العطل ونمذجة تفاعلاتها بدقة أمرًا بالغ الأهمية لإدارة الأعطال بشكل فعال.

من خلال التركيز على المفاعلات الرئيسية واستخدام التراكب، يساعد هذا التحليل في تصميم وإدارة أنظمة الطاقة القوية. وهذا يضمن الموثوقية والسلامة، مما يسمح باستراتيجيات تخفيف فعالة أثناء الأعطال. يعد التنبؤ بسلوك الأعطال وفهم تأثيرها المباشر أمرًا حيويًا للحفاظ على سلامة الشبكات الكهربائية، وضمان استمرار أنظمة الطاقة في العمل بشكل موثوق في ظل ظروف الأعطال.

</div>

في تحليل تيار الخطأ ، يتم نمذجة المحولات باستخدام مفاعلات التسرب ، بينما يتم تمثيل خطوط النقل بمفاعلات سلسلة مكافئة.
...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

الهندسة الكهربائية

Unit 1

الوحدة الأولى

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

الأعطال المتماثلة وغير المتماثلة

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

subtransient fault current in power systems

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances.

Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result much. These include winding resistances, series resistances, shunt admittances, delta-Y phase shifts, armature resistance, saturation, saliency, non-rotating impedance loads, and small motors rated below 50 horsepower. Removing these parts keeps the fault study focused on the most important reactances.

A three-phase short circuit is modeled with two opposing voltage sources that have equal phasor values. Phasors are rotating values used to describe AC voltage and current. The superposition principle is then used to find the fault current by removing the equal phasor values and isolating the fault component.

The calculation also includes the contributions from both the generator and the motor. Using the initial circuit conditions and the correct reactances, the subtransient fault current can be found accurately. This method helps engineers understand the first effects of a fault, predict system behavior, and design power systems that can better handle short-circuit events.

Subtransient Fault Current in Power Systems

subtransient-fault-current-in-power-systems

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Synchronous Machine Fault Current Decay

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine. This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This...

power system three-phase short circuits

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances. Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result...

bus impedance matrix

Three-Phase Fault Current Analysis

Three-phase fault current analysis in an N-bus power system uses the positive-sequence network and the bus impedance matrix. It helps estimate subtransient fault currents when a short circuit occurs at one bus. The method uses superposition, which means the problem is split into two circuits that are studied separately. In the first circuit, all machine voltage sources are short-circuited. Only the prefault voltage source at the faulted bus remains. The positive-sequence bus impedance matrix...

circuit breaker and fuse selection

Protective Devices in Power Systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system. A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as...

sequence networks of rotating machines

Generator Sequence Currents and Impedances

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup. Zero-sequence current...

per-unit sequence models

Transformer Sequence Networks in Per Unit

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path. Zero-sequence current behaves...

fault types

Power System Faults in Sequence Networks

Power system faults can be analyzed by moving between the phase domain and the sequence domain. This approach helps relate fault currents and voltages for three-phase bus faults and keeps the fault impedance in the model. Fault impedance is zero for a bolted fault, equal to the arc impedance for an arcing fault, and it represents the total fault impedance for a transmission-line insulator flashover. For a single line-to-ground fault from phase A to ground, the phase-domain conditions are...

key terms and concepts

Learn how transformers, lines, generators, and motors are modeled to calculate subtransient fault current during a three-phase short circuit.

Subtransient Fault Current in Power Systems | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Subtransient Fault Current in Power Systems

Description

Transcript