Báo cáo quá trình quá độ trong hệ thống điện

BÁO CÁO MÔN HỌC
QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ
THỐNG ĐIỆN
GVHD : TS. VÕ VIẾT CƯỜNG
HVTH : VŨ XUÂN ĐỨC

Tp.HCM, tháng 1 năm 2011
1.4. SỰ THAY ĐỔI SỨC ĐIỆN ĐỘNG SAU KHI
NGẮN MẠCH, QUAN HỆ E VÀ E’, KHÁI NIỆM
HẰNG SỐ THỜI GIAN
1.4 Sự thay đổi sức điện động khi ngắn mạch,
quan hệ E và E’, khái niệm hằng số thời gian
1.Mục tiêu:
-
Khảo sát sự thay đổi sức điện động Stato
của máy phát đồng bộ khi tiến hành ngắn
mạch ba pha máy phát
-
Mối quan hệ giữa E và E’
-
Khái niệm hằng số thời gian và ứng dụng
2. Giới hạn báo cáo:

Báo cáo chỉ khảo sát quá trình ngắn mạch gần
đầu cực máy của máy phát điện không đồng bộ.
3. Nội dung:

Phần A: mối liên hệ giữa E và E
’

Phần B: Hằng số thời gian

I.Mô hình toán học MĐĐB:
Tại điểm O:
Theo phương dọc trục:
Theo phương ngang trục:

Hệ phương trình trên
được đặt tên ( I )
dt
d
rv
0
00
λ
−−=
0
=+=
+=
−−−=
dt
d
irv
dt
d
irv
dt
d
riv
D
DDD
F

FFF
d
qdd
λ
λ
λ
θλ
0
=+=
−−−=
dt
d
irv
dt
d
riv
D
QQQ
q
dqq
λ
λ
θλ

Áp dụng phép biến đổi Park:
Tại điểm O:
Theo phương dọc trục:
Theo phương ngang trục:
000
iL=

λ




















=











D
F
d
DRD
RFF
DFd
D
F
d
i
i
i
LMkM
MLkM
kMkML
λ
λ
λ

















=






Q
q
QQ
Qq
F
d
i
i
LkM
kML
λ
λ
II. Khảo sát quá trình ngắn mạch MĐĐB:
constt =++=
δδ
π
ωθ

,
2
0
v
a
v
a
I
b
I
b
v
b
v
b
I
c
I
c
v
a
v
a
v
c
v
c
I
a
I

a
a
a
b
b
c
c
i
f
i
f
v
f
v
f
t >=0
t >=0
Ref
Ref
E
E

t<0: hở mạch ngõ ra MĐĐB:

Xét mạch ở trạng thái ổn định:

Điều kiện ban đầu:
i
abc
= 0  i

0dq
= 0
v
0
= i
0
= 0; v
d
, v
q
, v
F
= const, θ =

0
ω

Thay vào hệ phương trình (І) ta được:

Với:
)3(
)2(
)1(
0
0
FFF
dqq
qdd
irv
irv

riv
=
+−=
−−=
λω
λω
)6(
)5(
)4(
qqq
dFFFF
FFddd
iL
ikMiL
ikMiL
=
+=
+=
λ
λ
λ

Thay (4,6) vào (1,2) ta được:

Ta có:

Thay vào (7,8) và thành lập biểu thức:
( )
8)(
)7(

0
0
FFddqq
qqdd
ikMiLriv
iLriv
++−=
−−=
ω
ω
QqDdQqDd
IiIiVvVv 3;3;3;3 ====
)9(
2
3
3
1
)()(
00
00
δ
δδδδ
ωω
ωω
j
ddFF
j
qq
j
dd

j
dq
j
dq
eILiM
eILjeILejIIrejvv
++
−++−=+

Đặt

Thay (10) vào (9) ta được:

Với

Đặt

Vậy (11) trở thành

( )
10)(
δ
j
dqa
ejVVV +=
qqdd
LjjXLjjX
00
;
ωω

==
)11(
a
j
qq
j
ddaa
EeIjXejIjXrIV +−−−=
δδ
δ
δ
ω
j
dqa
j
FF
a
ejIII
eiM
E )(;
2
0
+==
δδ
j
qaq
j
dad
eIIejII == ;
)12(

aqqaddaa
j
qq
j
ddaaa
IjXIjXrIV
eIjXejIjXrIVE
+++=
+++=
δδ

Xét mạch ở trạng thái quá độ

Điều kiện ban đầu:

Áp dụng hệ phương trình (І) ta có:

0,,,
2
00
≈≤++=
qd
t
λλωδδ
π
ωθ
)13(
222
0
2

00
''
F
j
F
F
d
j
F
F
F
j
F
a
ieM
L
iekM
L
eM
E
δδδ
ωωλω
+==

Đặt

Thay vào phương trình (13) ta được:

Thay (12) vào (14) ta được:
F

F
dd
F
j
F
aDd
L
kM
LL
ieM
EkIi
2
'
0
)(
;
2
;
2
3
;3
−====
δ
ω
)14()(
)(
'
'
0
''

a
j
dd
d
a
j
d
d
da
EejIXXj
EeILLE
+−=
+−=
δ
δ
ω
)15(
'
'
''
aqqad
d
aa
j
qq
j
d
d
aaa
IjXIj XrIV

eIjXeIjXrIVE
+++=
+++=
δδ

t≥0: ngắn mạch ngõ ra MĐĐB

Điều kiện ban đầu
v
abc
= 0  v
0dq
= 0;bỏ qua điện trở của dây quấn

Do đó:
V
a
= 0, r =0

Ta có:
)12(
aqqaddaaa
IjXIjXrIVE
+++=
)15(
'
''
aqqad
d
aaa

IjXIjXrIVE +++=

Thay các điều kiện ban đầu trên vào phương
trình (12,15) ta được:

Lấy (16) trừ (17):

Vậy khi ngắn mạch sức điện động giảm đi
một lượng
)17(
)16(
''
aqqad
da
aqqadda
IjXIjXE
IjXIjXE
+=
+=
E
)(,)18(0)(
'''
d
dad
d
dd
a
a
XXvìIXXjEE >>−=−
ad

d
dd
IXXjE )(
'
−=∆

HẰNG SỐ THỜI GIAN:
Khái niệm:
Hằng số thời gian miêu tả sự suy giảm của
dòng điện quá độ theo thời gian
Công thức:
Phương trình dòng điện quá độ:
d
d
d
X
X
T
'
'
=
)19()sin()
11
(
1
)0(2)(
0
'
'
δω

+








−+=
−
te
XXX
Eti
d
T
t
d
d
d
aa
Đồ thị:
Ứng dụng:
HSTG dùng để tính toán chọn thời gian cắt
của thiết bị bảo vệ máy phát.
t
t
i
a
(t)

i
a
(t)

Sau khi ngắn mạch sức điện động MĐĐB
giảm đi làm điện áp cung cấp bị sụt giảm,
gây mất đồng bộ hệ thống.

Dòng điện ngắn mạch có dạng hình sin, tăng
đột ngột và suy giảm theo thời gian. Nếu sự
cố không được cắt kịp thời dòng này có thể
đốt cháy cuộn dây Stato.
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN
SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE!
MÔN HỌC: QU
Á TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN