Language:EN
Pages: 336
Rating : ⭐⭐⭐⭐⭐
Price: $10.99
Page 1 Preview
iec and iec figure vector diagram and time course

Iec and iec figure vector diagram and time course

Power and Energy Series 51

�������������� ��������

�����������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

����������

����������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������
�����������������������������������������
���������������������������������������������������
���������������������������������������
��������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������
����������������������������������������������
������������������������������
��������������������������������������������������������������
����������������
��������������������������������������������������������������������
�����������
���������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������
���������������������������������������
����������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������
�������������������������������������
��������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������
����������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������
���������������������
����������������������������������������������������������������
������������������������������
��������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������

����������� ����������������������������������

�������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������

��������������������

�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

�����������������������������������������������������������������������
�����������������������
����������������������������������������
�������������������������������������������������
��������

List of figures

xiii

List of tables xxiii

1.3 Maximal and minimal short-circuit currents 3

1.4 Norms and standards 4

2.3.1 Transformation matrix 14

2.3.2 Interpretation of the system of symmetrical

2.4 Equivalent circuit diagram for short-circuits 24

2.5 Series and parallel connection 27

2.8 Examples 34

2.8.1 Vector diagram and system of symmetrical

viii
37
2.8.2
3 2.8.3

Conversion of impedances (; %/MVA; p.u.)

40
2.8.4

Impedances in %/MVA-system based on

41
2.8.5 Representation of a line in the RYB-system and in the
42
45
4 3.1
45
3.2

Equipment in a.c. systems

45
3.2.1

General

45
3.2.2
46
3.3
50
3.3.1
50
3.3.2
58
3.4

Examples for calculation

63
3.4.1

a.c. equipment

63
3.4.2
64
5
67
4.1
67
4.2

Methods of calculation

68
4.3

Calculation of parameters of short-circuit currents

70
4.3.1
70
4.3.2
72
4.4
84
4.5

Minimal short-circuit currents

85
4.6

Examples

86
4.6.1
86
4.6.2
87
4.6.3
88
4.6.4
89
4.6.5

Influence of impedance correction factors on

91

short-circuit currents

4.6.6
94
97
5.1

General

97
5.2

Power system with low-impedance earthing

98
5.3
102
5.4
105
6 Contents ix
5.5
5.5.1

General

108

5.5.2
112
5.5.3
115
5.6
116
5.7

Examples

119
5.7.1

Increase of displacement voltage for systems with

119
5.7.2
5.7.3 Design of an earthing resistor connected to an artificial

124

neutral

5.7.4
5.7.5

residual current

5.7.6

Voltages at neutral of a unit transformer

7 6.1

131

6.2

Types of faults

6.3
6.4

132

6.4.1

Impedances

6.4.2
6.4.3

134

6.5

Minimal short-circuit currents

6.6

139

7.1

General

7.2
7.2.1

139

7.2.2

current I′′k

7.2.3
7.2.4

Symmetrical short-circuit breaking current Ib and

143

7.3
7.3.1

143

7.3.2

Short-circuit inside a switchyard

7.3.3
7.4

146

7.4.1

Double earth-fault in a 20-kV-system

7.4.2
x
151
8

Factors for the calculation of short-circuit currents

9

8.1

151
152

Impedance correction factors

154

8.4

156
158

Factor λ for steady-state short-circuit current

160

8.7

162
165
10

General

165

9.2

169
170

Short-circuit currents from rectifiers

172

9.5

174
178

9.7

Example

182
9.7.1
184
9.7.2
185
9.7.3

Calculation of the correction factors and corrected

190

parameters

9.7.4
191
9.7.5
193
195
10.1
195
10.2

a.c. systems

195
10.2.1

Thermal effects and thermal short-circuit strength

195
10.2.2
201
10.3
209
10.3.1
209
10.3.2

Mechanical short-circuit strength of rigid

212

conductors

10.3.3
215
10.4
216
10.4.1
216
10.4.2
217
10.5

Calculation examples (d.c. system)

218
10.5.1

Thermal effect

218
10.5.2
220
11
xi
12 11.1

General

225

11.2
11.2.1
11.2.2 Measures in installations and switchgear

232

arrangement
11.2.3

Measures concerning equipment

11.3
11.3.1

240

11.3.2

Radial system

11.3.3
11.3.4

241

Special problems related to short-circuit currents

13 12.1
12.1.1

245

12.1.2 Calculation of impedances for inductive

247

interference
12.1.3
12.1.4 Characteristic impedance of the pipeline
12.1.5

254

12.2

Considerations on earthing

12.2.1
12.2.2

257

12.2.3

Soil conditions

12.2.4
12.2.5

261

12.3

Examples

12.3.1 Interference of pipeline from 400-kV-line
12.3.2

Data of equipment

267

13.1
13.1.1
13.1.2

Transformers

267

13.1.3
13.1.4
13.1.5

Cables

276

13.1.6
13.1.7
13.2

d.c. equipment

281

13.2.1
13.2.2
13.2.3

Batteries

283

Importance of short-circuit currents and definition of tasks as 2

Figure 2.1

Vector diagram and time course of a.c. voltage

12

(positive-sequence component)

14
Vector diagram of current, voltage and power of a three-phase

a.c. system represented by the positive-sequence component. (a) Consumer vector system and (b) generator vector

15

a.c. line

16

Vector diagram of voltages in RYB-system and in the

18

positive-sequence component, zero- and negative-sequence

Figure 2.7

19

components are NIL

19

Measurement of impedance in the system of symmetrical

21

transformer (YNd). Diagram indicates winding arrangement of the transformer: (a) measuring at star-connected winding

Figure 2.10

22
22

Figure 2.11 Measurement of zero-sequence impedance of a three-winding transformer (YNyn + d). Diagram indicates winding arrangement of the transformer 23 Figure 2.12 General scheme for the calculation of short-circuit currents in three-phase a.c. systems using the system of symmetrical

Figure 2.13

components

25
Figure 2.14
25
Figure 2.15
26

Equations for impedance analysis in power systems

30
Figure 2.16

Equivalent circuit diagram of a power system with different

34
Figure 2.17
Figure 2.18
38

Simplified equivalent circuit diagram in RYB-components

41
Figure 2.19

Equivalent circuit diagram in the system of symmetrical

42
Figure 2.20 Equivalent circuit diagram of an overhead line of infinitesimal 43
Figure 2.21 Equivalent circuit diagram of an overhead line of infinitesimal
Figure 4.1
43

Types of short-circuits and short-circuit currents.

(a) Three-phase short-circuit, (b) double-phase short-circuit without earth/ground connection, (c) double-phase
short-circuit with earth/ground connection and

Figure 4.2
68
Figure 4.3 (b) far-from-generator short-circuit (according to Figure 1 of 69

current, ip – peak short-circuit current, Ik – steady-state

short-circuit current and A – initial value of the aperiodic

Figure 4.4 List of figures xv

types of short-circuit and different impedance ratios Z1/Z0 and Z2/Z1. Phase angle of Z0, Z1 and Z2 assumed to be identical. Parameter r: ratio of asymmetrical short-circuit

Figure 4.5

current to three-phase short-circuit current

74
Figure 4.6
75
Figure 4.7
77

Factor κ for the calculation of peak short-circuit current

78
Figure 4.8

Equivalent circuit diagram for three-phase short-circuit

78
Figure 4.9
79
Figure 4.10 Factor μ for calculation of symmetrical short-circuit breaking 81
Figure 4.11 Factors λmax and λmin for turbine generators (Figure 17 of DIN 83

EN 60909.0 (VDE 0102)). (a) Series one and (b) series two

Figure 4.12 Factors λmax and λmin for salient-pole generators (Figure 18 of 83

DIN EN 60909.0 (VDE 0102) 1988). (a) Series one and (b)

Figure 4.13
86
Figure 4.14
87

short-circuit location

Figure 4.15

Equivalent circuit diagram of a 110-kV-system with

88
Figure 4.16
89
Figure 4.17 90
Figure 4.18
91
Figure 4.19 High-voltage system configuration for the auxiliary supply of 95

a power station

Figure 5.1

Equivalent circuit diagram of a single-phase short-circuit

Figure 5.2
100
Figure 5.3
101
103
Figure 5.4 Earth-fault factor δ depending on X0/X1 for different ratios 104

R0/X0 and R1/X1 = 0.01 Earth-fault factor δ and ratio I′′k1/I ′′k3depending on X0/X1

Figure 5.5 104

xvi List of figures

Figure 5.7
105
Figure 5.8
106

Vector diagram of voltages, power system with isolated

Figure 5.9

neutral. (a) Prior to fault and (b) during earth-fault

107
Time course of phase-to-earth voltages, displacement voltage
Figure 5.10
108
Figure 5.11

diagram in the system of symmetrical components

109

Current limits according to VDE 0228 part 2:12.87 of

Figure 5.12
111
Figure 5.13
112
Polar plot of the displacement voltage in a power system with
Figure 5.14

resonance earthing

114

Voltages and residual current in the case of an earth-fault;

Figure 5.15
115
Figure 5.16 117
Figure 5.17

of the Petersen-coil

118
Transformation of voltage in the zero-sequence component of

transformers in the case of single-phase faults. (a) Equivalent circuit diagram in RYB-system and (b) equivalent circuit

Figure 5.18
119
Alternate earthing of transformer neutrals by Petersen-coils.
Figure 5.19
121
Fault current in the MV-system in the case of a short-circuit in
Figure 5.20
121
Resonance curve (displacement voltage) for different detuning
Figure 5.21

factors in a 20-kV-system for different conditions

122

Voltages in a 20-kV-system with resonance earthing for

Figure 5.22 List of figures
Equivalent circuit diagram of a 20-kV-system with resonance
Figure 5.23
125
Figure 5.24

short-circuit location

126
Equivalent diagram in the zero-sequence component for fault
Figure 6.1

location F

128
135
Figure 7.1
144
Figure 7.2 Equivalent circuit diagram with short-circuit at overhead-line 146
Figure 7.3

Equivalent circuit diagram of a 20-kV-system

147
Figure 7.4

Equivalent circuit diagram of a 110-kV-system with

148
Figure 8.1
152
Figure 8.2
153

correction factor using %/MVA- or p.u.-system

Figure 8.3

Generator directly connected to the power system.

Figure 8.4
154
155
Figure 8.5

short-circuit. (a) Circuit diagram, (b) simplified diagram of a single-fed three-phase short-circuit and (c) time course of

Figure 8.6

voltage with voltage angle ϕU

157
Figure 8.7
161
Figure 9.1

IEC 60909-1:1991.)

163

Equivalent circuit diagrams of equipment in d.c. auxiliary

Figure 9.2
166
Standard approximation function of the short-circuit current
Figure 9.3
167
Factor κC for the calculation of peak short-circuit current of
Figure 9.4
169

Time-to-peak tpC for the calculation of short-circuit

currents of capacitors (according to Figure 13 of

170
Figure 9.5 Factor k1C for the calculation of rise-time constant (according 171
Figure 9.6
171

(according to Figure 15 of IEC 61660-1:1997)

Figure 9.7

Rise-time constant τ1B and time to peak tpB of short-circuit

172
Figure 9.8 Factor λD for the calculation of quasi steady-state short-circuit 173
Figure 9.9

Factor κD for the calculation of peak short-circuit currents of rectifiers. Factor: R∗= (RN/XN)(1 + 2RDBr/3RN) (according to Figure 8 of IEC 61660-1:1997)

173
Figure 9.10

Factor κM for the calculation of peak short-circuit current of

176
Figure 9.11
176
Figure 9.12

Factor k1M in the case of d.c. motors with independent

177

excitation and τMec ≥ 10 ∗ τF (according to Figure 18 of IEC 61660-1:1997)

Figure 9.13
177
Figure 9.14
178
Figure 9.15

Factor k4M in the case of d.c. motors with independent

178

excitation and τMec < 10 ∗ τF (according to Figure 21 of IEC 61660-1:1997)

Figure 9.16
180
Figure 9.17
Figure 9.18
181

Equivalent circuit diagram of the d.c. auxiliary installation

Figure 9.19

(220 V), e.g., of a power station

182
Figure 9.20
193
Figure 10.1 List of figures xix

Factor n for the calculation of thermal short-time current

(heat dissipation of a.c. component) (according to Figure 22 of

Figure 10.2
197
Figure 10.3
198

Rated short-time current density of conductors. δ0 is the

temperature at beginning of short-circuit and δ1 is the temperature at end of short-circuit. (a) ____: Copper;

Figure 10.4
199
Figure 10.5
200

Arrangement of parallel conductors

202
Figure 10.6

Correction factor k12 for the calculation of effective distance

203
Figure 10.7
205
Figure 10.8
205

(according to Figure 5 of IEC 60865-1:1993)

Figure 10.9

Factor VF for the calculation of bending stress (according to

207
Figure 10.10
Figure 10.11
208
Standard approximation function (a) and substitute rectangular

function (b) (according to Figure 4 of IEC 60660-2:1997). Not

Figure 10.12

to scale

210
Figure 10.13
214
Factor VF for the calculation of forces on supports (according
Figure 10.14
215
Figure 10.15

at 20◦C

216

Equivalent circuit diagram of a power system with

Figure 10.16
217
219
Figure 10.17
223
Figure 11.1 Selection of suitable voltage level for the connection of power 226

stations

Figure 11.2

Schematic diagram of a 400/132-kV-system for urban load;

Figure 11.3
228
229

You are viewing 1/3rd of the document.Purchase the document to get full access instantly

Immediately available after payment
Both online and downloadable
No strings attached
How It Works
Login account
Login Your Account
Place in cart
Add to Cart
send in the money
Make payment
Document download
Download File
img

Uploaded by : Shannon Moore

PageId: DOCEED58FB