Tài liệu BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH pptx

Bài tập dài ngắn mạch
2009
BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Thông số :
ND1, ND2 : S
đm
= 75 MVA; U
đm

= 10,5kV; Cosφ= 0,8; X
d
’’
= X
2
= 0,146

; TDK
TD : S
đm
= 117,7 MVA ; U
đm
= 13,8kV;Cosφ= 0,85 ;X
d
’’
= X
2
= 0,21; TDK
B1, B2 : S
đm
= 80 MVA ; U
đm

= 10,5/115 kV ; U
N
% = 10,5%
B3 : S
đm
= 125 MVA ; U
đm

= 13,8/242 kV ; U
N
% = 11%
TN : S
đm
= 125 MVA ; U
đm

= 230/121/13,8kV; U
N
CT
= 11%;
Các thông số đường dây : D
1
: 45km; D
2
: 23km; D
3
: 40km; D
4
: 80km. Cả 4 dây

có x
0
= 0,4Ω/km ; X
kh
= 3,5X
th
.
A. NGẮN MẠCH BA PHA N
(3)
1. Chọn S
cb
= 100MVA, U
cb
=U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế.
2. Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.
3. Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s.
4. Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát ND
1
khi xảy ra ngắn mạch.
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N
(1)
1. Chọn S
cb
= 100MVA, U
cb
=U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận,

nghịch, không.
2. Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.
3. Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I
’’
.
4. Xác định áp và dòng các pha tại đầu cực MF ND
1
khi xảy ra ngắn mạch.
PHẦN A : NGẮN MẠCH BA PHA N
(3)
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 1
Bài tập dài ngắn mạch
2009
1. Lập sơ đồ thay thế
Chọn S
cb
= 100MVA; U
cb
= U
tb
các cấp. Ta có sơ đồ thay thế dạng tương
đối cơ bản :
Tính toán giá trị các điện kháng dạng tương đối cơ bản
X
1
= X

7
= X
NĐ1
= x
d
’’
.
1
cb
dmND
S
S

= 0,146 .
100
75
= 0,195
X
2
= X
6
= X
B1
=
%
100
N
U
.
1

cb
dmB
S
S

=
10,5
100
.
100
80

= 0,1313
X
3
= X
D1
=
0 1
2
. .
sb
tb
S
X L
U
= 0,4 . 45 .
2
100
115

= 0,136
X
4
= X
D2
=
0 2
2
. .
sb
tb
S
X L
U
= 0,4 . 23 .
2
100
115
= 0,0696
X
5
= X
D3
=
0 3
2
. .
sb
tb
S

X L
U
= 0,4 . 40 .
2
100
115
= 0,121
X
10
= X
D4
=
4
0
2
. .
2
sb
tb
S
L
X
U
= 0,4 .
80
2

2
100
230

= 0,0302
Xét máy biến áp (MBA) tự ngẫu ta có :
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 2
Bài tập dài ngắn mạch
2009
1 1
( ) (11 31 19) 11,5
2 2
C C T C H T H
N N N N
U U U U
− − −
= + − = + − =

9
%
11,5 100
. . 0,092
100 100 125
C
C
N cb
TN
dmTN
U S
X X

S
= = = =
1 1
( ) (11 19 31) 0
2 2
T C T T H C H
N N N N
U U U U
− − −
= + − = + − ≈

8
0X ≈

1 1
( ) (31 19 11) 19,5
2 2
H C H T H C T
N N N N
U U U U
− − −
= + − = + − =
X
11
= X
B3
=
%
100
N

U
.
3
cb
dmB
S
S

=
11
100
.
100
125

= 0,088
X
12
= X
TĐ
= x
d
’’
.
cb
dmTD
S
S

= 0,21 .

100
117,7
= 0,1784
2. Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản
- Ghép nối tiếp các điện kháng (X
1
, X
2
); (X
6
, X
7
); (X
8
, X
9
, X
10
, X
11 ,
X
12
)
X
13
= X
14
= X
13

+ X
13
= 0,195 + 0,1313 = 0,3263
X
15
= X
8
+X
9
+X
10
+X
11
+X
12
= 0+0,092+0,0302+0,088+0,1784=0,3886
- Biến đổi tam giác (3 ,4, 5) thành hình sao (16, 17, 18)
Đặt
3 4 5
0,136 0,0696 0,121 0,3266D X X X
= + + = + + =
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 3
Bài tập dài ngắn mạch
2009
3 4
16

.
0,136.0,0696
0,029
0,3266
X X
X
D
= = =
3 5
17
.
0,136.0,121
0,05
0,3266
X X
X
D
= = =
4 5
18
.
0,0696.0,121
0,0258
0,3266
X X
X
D
= = =
- Ghép nối tiếp các điện kháng (15, 17) ; (18, 14)
19 15 17

0,3886 0,05 0,4386X X X
= + = + =
20 14 18
0,3263 0,0258 0,3521X X X
= + = + =
Biến đổi hình sao (16, 19, 20) thành tam giác thiếu (21, 22)
16 20
21 16 20
19
.
0,029.0,3521
0,029 0,3521 0,404
0,4386
X X
X X X
X
= + + = + + ≈
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 4
Bài tập dài ngắn mạch
2009
16 19
22 16 19
20
.
0,029.0,4386
0,029 0,4386 0,5037

0,3521
X X
X X X
X
= + + = + + ≈
- Ghép song song 2 nhánh nhiệt điện, ta được sơ đồ dạng đơn giản gồm có 2
nguồn :
13 21
23
13 21
.
0,3263.0,404
0,1805
0,3263 0,404
X X
X
X X
= = =
+ +
3. Tính dòng ngắn mạch tại thời điểm t = 0,2s
- Xét nhánh nhiệt điện :
Điện kháng tính toán nhiệt điện tổng :
23
2.75
. 0,1805. 0,27075
100
dmND
ttND
cb
S

X X
S
∑
∑
= = =
Tra đường cong tính toán được I
*
N
(0,2) = 2,71
2.75
0,753( )
3 3.115
dmND
dmND
tb
S
I kA
U
∑
∑
= = =

(0,2) 2,71.0,753 2,04( )
ND
I kA
= =
- Xét nhánh thủy điện :
Điện kháng tính toán nhánh thủy điện :
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1

-H
1
Page 5
Bài tập dài ngắn mạch
2009
22
117,7
. 0,5037. 0,5928
100
dmTD
ttTD
cb
S
X X
S
∑
∑
= = =
Tra đường cong tính toán của máy phát thủy lực có TĐK ta được :
I
N
*
(0,2) = 1,71
Xét quy về cấp điện áp chứa điểm ngắn mạch là 115kV, ta có :
117,7
0,59( )
3 3.115
dmTD
dmTD
tb

S
I kA
U
∑
∑
= = =

(0,2) 1,71.0,59 1,0089( )
TD
I kA
= =
Vậy dòng ngắn mạch tại thời điểm t = 0,2s là :
I
N
(0,2) = I
ND
(0,2) + I
TD
(0,2) = 2,04 + 1,0089 = 3,0489 (kA)
4. Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ
1
khi xảy ra ngắn mạch
a. Xác định dòng
Ta có : I
N
(0,2) = 3,0489 (kA)

22
23 22
0,5037

(0,2) (0,2) 3,0489 2,2445( )
0,5037 0,1805
ND
TD
N N
TD ND
X X
I I I kA
X X X X
Σ
Σ
= × = × = × =
+ + +
21
1
13 21
0,404
2,2445 1,2416
0,3263 0,404
ND ND
X
I I
X X
Σ
= × = × =
+ +
(kA)
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H

1
Page 6
Bài tập dài ngắn mạch
2009
b. Xác định điện áp
Xét quy về cấp điện áp 115 kV ta có :
1 1
1
1,2416
2,473
100
3 115
3
tdcb
ND ND
ND
cb
cb
tb
I I
I
S
I
U
= = = =
×

1 1 13
2,473 0,3263 0,807
tdcb tdcb

ND ND
U I X
= × = × =
 Điện áp đầu cực máy phát :
1 1
115
0,807 10,5 8,4735( )
115
10,5
kV tdcb
ND ND
U U kV
= × = × =
PHẦN B. TÍNH NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N
(1)
1. Lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không.
a. Sơ đồ thứ tự Thuận
Sơ đồ thứ tự Thuận tương tự như sơ đồ thay thế của ngắn mạch ba pha.
b. Sơ đồ thứ tự Nghịch
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 7
Bài tập dài ngắn mạch
2009
c. Sơ đồ tứ tự không
Do các máy phát đều nối với các MBA đấu sao – tam giác có trung tính nối
đất nên phần còn lại của sơ đồ xem như hở mạch. Ta có sơ đồ thứ tự không như
sau:

Theo giả thiết có X
kh
= 3,5X
th
nên ta có :
'
3 3
3,5 3,5.0,136 0,476X X= = =

Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 8
Bài tập dài ngắn mạch
2009
'
4 4
3,5 3,5.0,0696 0,2436X X
= = =
'
5 5
3,5 3,5.0,121 0,4235X X
= = =
10 10
' 3,5 3,5.0,0302 0,1057X X
= = =
24
%
19,5 100

0,156
100 100 125
H
H
N cb
TN
dmTN
U S
X X
S
= = × = × =
2. Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản
a. Sơ đồ thứ tự thuận
Các phép biến đổi và tính toán trong sơ đồ thứ tự thuận đã thực hiện trong phần
tính toán ngắn mạch 3 pha (phần A) vì thế ta không cần trình bày lại dưới đây.
b. Sơ đồ thứ tự nghịch
- Các biến đổi và tính toán tương tự với sơ đồ thuận, ta có sơ đồ :
- Ghép song song (X
22
, X
23
) ta được sơ đồ đơn giản như sau :
22 23
25
22 23
.
0,1805.0,5037
0,1329
0,1805 0,5037
X X

X
X X
= = =
+ +
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 9
Bài tập dài ngắn mạch
2009
c. Sơ đồ thứ tự không
- Ghép nối tiếp các điện kháng (X
9
, X
10
, X
11
, X
12
)
26 9 10 11
' 0,2857X X X X
= + + =
- Bỏ qua điện kháng X
8
, ghép song song (X
24
, X
26

)
24 26
27
24 26
0,156 0,2857
0,1
0,156 0,2857
X X
X
X X
×
×
= = =
+ +
- Biến đổi hình tam giác (3’; 4’ ; 5’) thành hình sao (28, 29, 30)
Đặt D = X
3’
+ X
4’
+ X
5’
= 0,476 + 0,2436 + 0,4235 = 1,1431
3' 4'
28
0,476 0,2436
0,1014
1,1431
X X
X
D

×
×
= = =
3' 5'
29
0,476 0,4235
0,1764
1,1431
X X
X
D
×
×
= = =
4' 5'
30
0,2436 0,4235
0,0902
1,1431
X X
X
D
×
×
= = =
- Ghép nối tiếp (X
29
, X
27
) :

X
31
= X
27
+X
29
= 0,1 + 0,1764 = 0,2764
Ta được sơ đồ như sau :
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 10
Bài tập dài ngắn mạch
2009
- Ghép song song (X
30
, X
31
) :
30 31
32
30 31
0,0902 0,2764
0,068
0,0902 0,2764
X X
X
X X
×

×
= = =
+ +
- Ghép nối tiếp (X
28
, X
32
) :
X
33
= X
28
+ X
32
= 0,1014 + 0,068 = 0,1694
- Ghép song song (X
2
, X
33
) :
2 33
34
2 33
0,1313 0,1694
0,074
0,1313 0,1694
X X
X
X X
×

×
= = =
+ +
Ta có sơ đồ dạng đơn giản :
• Kết quả : Sau khi biến đổi ta có các sơ đồ tương đương như hình vẽ
- Sơ đồ thứ tự Thuận :
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 11
Bài tập dài ngắn mạch
2009
- Sơ đồ thứ tự Nghịch :
- Sơ đồ thứ tự Không :
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 12
Bài tập dài ngắn mạch
2009
3. Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ
Tổng điện kháng thứ tự Nghịch :
2
0,1329X
Σ
=
Tổng điện kháng thứ tự Không :
0

0,074X
Σ
=
- Ngắn mạch một pha trạm đất nên theo sơ đồ phức dạng đơn giản ta có :
N
(1)
: m = 3 ,
2 0
0,1329 0,074 0,2069X X X
Σ Σ
∆
= + = + =

- Biến đổi hình sao(23 , 22 , ∆) thành tam giác thiếu (35 , 36)
23
35 23
22
0,2069 0,1805
0,2069 0,1805 0,4615
0,5037
X X
X X X
X
∆
∆
×
×
= + + = + + =
22
36 22

23
0,2069 0,5037
0,2069 0,5037 1,288
0,1805
X X
X X X
X
∆
∆
× ×
= + + = + + =
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 13
Bài tập dài ngắn mạch
2009
1
1 1
'' 2,943
0,4615 1, 288
a
I
= + =
Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ :
I
N
’’ = 3. 2,943. = 4,4325 (kA)
4. Xác định dòng và áp tại đầu cực MF ND1 khi xảy ra ngắn mạch

a. Xác định dòng
- Ngắn mạch một pha trạm đất N
(1)
nên ta có :
1 2 0
2,943
a a a
I I I
= = =
(kA)
Từ hai sơ đồ thứ tự Thuận và nghịch ở trên ta thấy :
22
1
22 23
0,5037
2,943 2,167
0,5307 0,1805
ND a
X
I I
X X
Σ
= × = × =
+ +
Lần ngược sơ đồ ta có :
21
1 2
13 21
0,404
2,167 1,1987

0,3263 0,404
F F
a a ND
X
I I I
X X
Σ
= = × = × =
+ +
- Do MBA B
1
sử dụng tổ đấu dây sao – tam giác 11 nên dòng điện đầu cực MF
được xác định như sau :
+ Pha A :
1 1 30 1 30
1 2
3 1 3 1
. . 1,1987.( ) 1,1987.( ) 2,076
2 2 2 2
F F j F j
A a a
I I e I e j j
−
= + = + + − =
+ Pha B :
1 1 30 240 1 30 120 270 90
1 2
. . . 1,1987.( ) 0
F F j j F j j j j
B a a

I I e e I e e e e
−
= + = + =
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 14
Bài tập dài ngắn mạch
2009
+ Pha C :
1 1 30 120 1 30 240 150 210
1 2
. . . 1,1987.( ) 2,076
F F j j F j j j j
C a a
I I e e I e e e e
−
= + = + = −
- Chuyển sang dạng đơn vị có tên với cấp điện áp 10,5 kV
1 1
100
( ) 2,076 11,415
3 3 10,5
F F
dm
A A
tb
S
I kA I

U
= × = × =
× ×
(kA)
1 1
( ) 0
3
F F
dm
B B
tb
S
I kA I
U
= × =
×
1 1
100
( ) 2,076 11,415
3 3 10,5
F F
dm
C C
tb
S
I kA I
U
= × = − × = −
× ×
(kA)

b. Xác định điện áp
Phân bố điện áp :
1 1 2 0
( ) 2,943 (0,1329 0,074) 0,609
a a
U jI X X j j
Σ Σ
= × + = × + =
&
2 2 2
2,943 0,1329 0,391
a a
U jI X j j
Σ
= − = − × = −
&
Từ sơ đồ thay thế :
1
1 1 1 2
0,609 1,1987 0,1313 0,766
F F
a a a
U U jI X j j j
= + = + × =
& &
1 1
2 2 2 2
0,391 1,1987 0,1313 0,234
F F
a a a

U U jI X j j j
= + = − + × = −
& &

1 30 30
0,766 0,234 0,5 0,46
F j j
A
U j e j e j
−
= − = − +
&
1 2 2
( 0,5) 0,46 0,6794
F
A
U
= − + =
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 15
Bài tập dài ngắn mạch
2009
1 30 240 30 120 270 90
0,766 0,234 (0,766 0,234 ) 1,01
F j j j j
B
U j e e j e e j e e

−
= − = − =
&
1
1,01
F
B
U
=
1 30 120 30 240 150 210
0,766 0,234 (0,766 0,234 ) 0,5 0,46
F j j j j
C
U j e e j e e j e e j
−
= − = − = − −
&
1 2 2
( 0,5) ( 0,46) 0,6794
F
C
U
= − + − =
Chuyển sang hệ đơn vị có tên :
1 1 1
10,5
( ) ( ) 0,6794 4,1186
3 3
F F F
tb

A C A
U
U kV U kV U
= = × = × =
(kV)
1 1
10,5
( ) 1.01 6,1228
3 3
F F
tb
B B
U
U kV U
= × = × =
(kV)
• Kết quả :
Dòng điện tại đầu cực MF ND
1
khi xảy ra ngắn mạch là :
1
11,415
F
A
I
=
(kA) ;
1
0
F

B
I
=
;
1
11,415
F
C
I
= −
(kA)
Điện áp đầu cực MF :
1
4,1186
F
A
U
=
(kV) ;
1
6,1228
F
B
U
=
(kV) ;
1
4,1186
F
C

U
=
(kV)
Vũ Hoàng Hà _ Đ
1
-H
1
Page 16