Quá trình quá độ trong hệ thống điện đơn giản

September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 1
Chương 3
Quá trình quá độ trong
hệ thống điện đơn giản
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 2
QTQĐ trong HTĐ đơn giản
 Hệ thống điện đơn giản
 Ngắn mạch phía không nguồn
 Ngắn mạch phía có nguồn
 Các thành phần dòng ngắn mạch
Nội dung
Mục đích
Nghiên cứu quá trình quá độ điện từ khi xảy ra
ngắn mạch 3 pha, thành phần dòng ngắn mạch
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 3
Hệ thống điện đơn giản
 Hệ thống có công suất vô cùng lớn
 Mạch 3 pha đối xứng
 Các phần tử được thay thông số tập trung
 Kể đến thông số MBA, ĐZ kể cả hỗ cảm
 Kể đến ảnh hưởng của R trong qtqđ
 Phụ tải hằng số Z
pt
= const
 Tình trạng làm việc tính cho pha A:

Am
A m pt
U = U sin(ωt + α)
I = I sin(ωt + α + φ )
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 4
Hệ thống điện đơn giản
X
H
R
H
R
B1
R
D
R
B2

R
PT

X
B1

X
D

X
B2

X
PT

K
N
(3)

PT
D
B2
B1 H
i
i’
Mạch phía
có nguồn
Mạch phía
không nguồn
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 5
Hệ thống điện đơn giản
R
N

R ‘
X
N

X ‘

K
i
i’
Mạch phía
có nguồn
Mạch phía
không nguồn
N H B1 D N H B1 D
''
B2 PT B2 PT
(3) '
AN
X = X + X + X R = R + R + R
X = X + X R = R + R
t = 0 : i t = 0 : N , i , i?

September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 6
Ngắn mạch phía không nguồn
a'
t
-
T
a'
di'
u = r'.i' + L'. = 0
dt
L' X'
i' = C.e T = =

r' ωr'



t
0
i’
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 7
Ngắn mạch phía không nguồn
 Chỉ có dòng tự do tắt dần
 Dòng lớn nhất tại t = 0
 Giá trị I’ trong khoảng (0, I
m
)
 Không gây nguy hiểm cho thiết bị
t
0
i’
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 8
Ngắn mạch phía có nguồn
N
A N N N
di
u = r .i + L .
dt
a

-t/T
N ckm N
NN
m
a ckm
N N N
i = I sin(ωt + α - φ ) + C.e
LX
U
T = = I =
r ω.r Z
m
ck N ckm N
N
U
i = sin(ωt + α - φ ) = I sin(ωt + α - φ )
Z
Dòng chu kỳ cưỡng bức
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 9
Ngắn mạch phía có nguồn
Dòng tự do phi chu kỳ
NN
NN
+
rr
- t - t
LL
td

td0
i = C.e = i .e
Điều kiện đầu: i
0
= i
0+
= i
ck0+
+ i
td0+

C = i
td0+
= i
0
- i
ck0+

C = I
m
sin( - ) - I
ckm
sin( - 
N
)
C phụ thuộc
 Thời điểm ngắn mạch (góc )
 Hệ thống trước NM (góc )
September 12,
2011

Ir. Phuong, NHV 10
Ngắn mạch phía có nguồn
Thời điểm ngắn mạch
* C
min
: (I
A
- I
ckA)
 tt’
* C
max
: (I
A
- I
ckA)
// tt’

PT

U
A

I
A

I
ckA

a

a’


N


t
t’
C
• 
N
 90
0
• 0
0
; 180
0
C
max

September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 11
Ngắn mạch phía có nguồn
Tình trạng HT trước NM
Tải có
tính cảm

PT

U
A

I
A

I
ckA

a
a’


N

t
t’
C
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 12
Ngắn mạch phía có nguồn
Tình trạng HT trước NM

PT

U
A

I

A

I
ckA

a
a’


N

t
t’
C
Tải có
tính dung
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 13
Ngắn mạch phía có nguồn
Tình trạng HT trước NM
Không tải
U
A

I
ckA

a
a’



N

t
t’
C
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 14
Ngắn mạch phía có nguồn
Trường hợp tính toán:
 Mạch không tải
 
N
 90
0
;  = 0
0
; 180
0

September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 15
Các thành phần dòng điện NM
 Dòng NM có thành phần 1 chiều
 Dạng sóng không còn sin
 Có 1 xung lên trong chu kỳ đầu

t
i
N

0
Quá độ
Xác lập
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 16
Các thành phần dòng điện NM
Thành phần chu kỳ
)-+tsin(I = i
Nckmck

I
ckm
=
U
Z
= const.
m
N
0
i
ck

I
ckm

"
ckm
0
I
I =
2
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 17
Các thành phần dòng điện NM
Thành phần tự do
i
td
= i .e
td0+
t
T
a

T
a
=
L
r
=
x
r
i
td N0

= I sin( - ) - I sin( - )
m ckm0+
   
t
0
i
td

t
t
I
td(t)

td(0+) ckm
i = I
Điều kiện tính toán:
(t±Δt) td(t)
I = t
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 18
Các thành phần dòng điện NM
Dòng xung kích tức thời
 i
xk
là trị số tức thời lớn nhất của dòng NM
trong QTQĐ.
 Trong đk nguy hiểm nhất, i
xk
xuất hiện vào

thời điểm t = T/2 = 0,01 sec
i
xk
= i
ck(0,01)
+ i
td(0,01)

i
ck0,01
 I
ckm0+

i
td0 01,
= i .e = I .e
td0+
0,01
T
ckm0+
0,01
T
a a
 
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 19
Các thành phần dòng điện NM
Dòng xung kích tức thời
a

1
-
T
xk ckm xk ckm
"
xk xk 0
i = I . 1+e = K .I
i = 2.K .I







aN
xk
aN
1 T = 0 L = 0
K=
2 T = R = 0



  

September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 20
Các thành phần dòng điện NM

Dòng xung kích hiệu dụng
22
xk ck td
"
ck 0 td td(0,01s) xk ckm
" " "
td xk 0 0 0 xk
I = I + I
I = I ; I = i = i - I
I = 2.K .I - 2.I = 2.I .(K -1)
xk
K = 1; 3


" 2 "
xk 0 xk qd 0
I = I . 1 + 2.( K - 1) = K .I
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 21
Mục đích, ý nghĩa
 I
N
>>> I
lv
 i
xk
> I
N
nguy hiểm cho các thiết bị có dòng i

xk
đi qua
 Sử dụng để tính chọn các thiết bị
 Sử dụng để tính bảo vệ rơle
 Sử dụng để nghiên cứu các chế độ làm việc
của hệ thống
September 12,
2011
Ir. Phuong, NHV 22