Ngắn mạch trong hệ thống điện phức tạp

September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 1
Chương 4
Ngắn mạch trong
hệ thống điện phức tạp
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 2
QTQĐ trong HTĐ phức tạp
 Hệ thống điện phức tạp
 Các loại từ thông trong máy điện
 Sức điện động, điện kháng (siêu) quá độ
Ảnh hưởng của phụ tải
Nội dung
Mục đích
 Qúa trình quá độ trong máy điện
 Các yếu tố ảnh hưởng
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 3
Hệ thống điện phức tạp
 Hệ thống có công suất giới hạn
 Máy phát phản ứng phức tạp đ/v NM
 Máy điện quay
 Cảm ứng tương hỗ giữa stator và rotor
 Quá trình phi tuyến diễn ra lúc NM
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 4
Hệ thống điện phức tạp
 Cuộn kích từ, stator chỉ có 1 vòng dây
  = 
 Sử dụng hệ tọa độ vuông góc d-q

f
d = Φ
Giả thiết
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 5

Hệ thống điện phức tạp
f
d = Φ
Hệ trục tọa độ d-q
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 6
Các loại từ thông
1. Từ thông cuộn kích từ
f f f
= I .X
X
f
: điện kháng CKT
fdσf
Ψ = Ψ + Ψ
d
σf
Ψ
Ψ
: Từ thông hữu ích
: Từ thông tản
σf
f
f
Ψ
σ =
Ψ
: hệ số tản của CKT
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 7
Các loại từ thông
1. Từ thông cuộn kích từ

d f ad σf f σf
Ψ = I .X ; Ψ = I .X
f f ad σf
f ad σf
Ψ = I .(X + X )
X = X + X
ad
σf
X
X
: ĐK phản ứng phần ứng dọc trục
: ĐK tản cuộn kích từ
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 8
Các loại từ thông
2. Từ thông cuộn dây stator
 Từ thông phản ứng phần ứng
ad d ad
aq q aq
Ψ = I .X
Ψ = I .X
• Dọc trục:
• Ngang trục:
ad aq
dq
X , X :
I , I :
ĐK PƯPƯ dọc trục, ngang trục
Dòng điện stator dọc trục, ngang trục
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 9
Các loại từ thông

3. Từ thông tổng hợp móc vòng cuộn kích từ
 Từ thông tản
σd d σ
σq q σ
σσ
Ψ = I .X
Ψ = I .X
Ψ = I.X
• Dọc trục:
• Ngang trục:
• Toàn phần:
2. Từ thông cuộn dây stator
σ
X:
ĐK tản cuộn stator
fΣ f ad f f d ad
Ψ = Ψ + Ψ = I .X + I .X
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 10
Các loại từ thông
 Dọc trục
4. Từ thông tổng hợp móc vòng với cuộn stator
sd d ad σd f ad d ad d σ
f ad d d
Ψ = Ψ + Ψ + Ψ = I .X + I .X +I .X
= I .X + I .X
 Ngang trục
 
sq aq σq q aq σ q q
Ψ = 0 + Ψ + Ψ = I . X +X = I .X
d

q
X :
X:
ĐK đồng bộ dọc trục cuộn stator
ĐK đồng bộ ngang trục cuộn stator
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 11
Các loại từ thông
5. Từ thông kẻ hở không khí dọc trục
δd d ad σd f ad d ad d σ
Ψ = Ψ + Ψ + Ψ = I .X + I .X +I .X
6. Từ thông cuộn cản
Từ thông Dọc Ngang
Chính

Tản

1d 1d ad
Ψ = I .X
1q 1q aq
Ψ = I .X
σ1d 1d σ1d
Ψ = I .X
σ1q 1q σ1q
Ψ = I .X
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 12
Sức điện động và điện kháng
quá độ
Nguyên lý từ thông không đổi
“Từ thông móc vòng với rotor ở thời điểm đầu
của quá trình quá độ được giữ không đổi. Do

vậy, sức điện động tương ứng sinh ra trong
stator cũng được giữ không đổi vào thời điểm
đó.”
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 13
Sức điện động và điện kháng
quá độ
 Tham số đặc trưng MĐ không cuộn cản
Đồ thị các vector từ thông dọc trục của máy điện không cuộn cản
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 14
Sức điện động và điện kháng
quá độ
 I
d
tăng  
ad0+

f
tăng  
f0+

September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 15
Sức điện động và điện kháng
quá độ
 

thay đổi  E thay đổi
 Sử dụng lượng không đổi: 
f

Từ thông quá độ dọc trục ’

d
 
'
d f fΣ
Ψ = 1 - σ Ψ
 
   
'
σf
d f f ad f ad
σf ad
X
Ψ = 1 - σ Ψ + Ψ = 1 - Ψ + Ψ
X +X



 
ad
f σf ad d ad
σf ad
X
= I . X + X + I .X
X +X


ad
2
'
d f ad d

σf ad
X
Ψ = I .X I
X +X

September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 16
Sức điện động và điện kháng
quá độ
Sức điện động tương ứng E’
q
'
q
'
d
E
X
: Sức điện động quá độ ngang trục
: Điện kháng quá độ dọc trục
 
22
'
ad ad
q q d q d d d
σf ad σf ad
XX
E = E - jI = U + jI X - jI
X +X X +X
d
2
ad

q d d
σf ad
'
qd
X
= U + jI X
X +X
U + jI .X





September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 17
Sức điện động và điện kháng
siêu quá độ
 Tham số đặc trưng MĐ có cuộn cản
Cuộn kích từ:

Cuộn cản dọc:

I
1d
: lượng tăng dòng trong cuộn cản dọc trục
 
f σf ad 1d ad d ad
ΔI . X +X + ΔI .X + ΔI .X = 0
f 1d ad
ΔΨ + ΔΨ + ΔΨ = 0
1d σ1d d ad

ΔΨ + ΔΨ + ΔΨ + ΔΨ = 0
 
1d σ1d ad f ad d ad
ΔI . X + X + ΔI .X + ΔI .X = 0
f σf 1d σ1d
ΔI .X = ΔI .X
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 18
Sức điện động và điện kháng
siêu quá độ
 Tương đương hóa 2 cuộn dây ở rotor
rd σrd ad
ΔΨ + ΔΨ + ΔΨ = 0
rd f 1d
ΔI = ΔI + ΔI
σf σ1d
σrd
σf σ1d
X .X
X =
X + X
 
 
f 1d σrd ad d ad
ΔI + ΔI . X + X + ΔI .X = 0
 
rd σrd ad d ad
ΔI . X + X + ΔI .X = 0
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 19
Sức điện động và điện kháng
siêu quá độ

 Tương tự bài toán máy điện không cuộn cản
"
q
"
d
E
X
: Sức điện động siêu quá độ ngang trục
: Điện kháng siêu quá độ dọc trục
U
q0
, I
d0
: Điện áp, dòng điện của MĐ trước NM
2
"
ad
dd σ
σrd ad
σf σ1d ad
X
1
X = X - = X +
1 1 1
X +X
++
X X X
""
q0+ q q0 d0 d
E = E = U + jI .X

September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 20
Sức điện động và điện kháng
siêu quá độ
 Thực tế, sử dụng tính toán gần đúng:
 
 
2
2
""
0 0 0 0 0 0 d
E = U cosφ + U cosφ + I .X

   
22
" " "
0 0 0 d 0 0 d 0
E = U + I .X .sinφ + I .X .cosφ

Hay:
U
0
, I
0
, 
0
: điện áp, dòng điện và góc pha của
MĐ trước NM
September 28, 2011 Ir. Phuong, NHV 21
Ảnh hưởng của phụ tải
Trong tính toán thực tế, đặc trưng cho những

phụ tải tổng hợp tại thời điểm đầu của QTQĐ
là sức điện động và điện kháng siêu quá độ.
Khi lấy công suất định mức của phụ tải và điện
áp trung bình của cấp mà phụ tải nối vào làm
lượng cơ bản, trị số trong đvtđ của chúng là:
X”
PT
= 0,35 và E”
PT
= 0,8