Bài tập dài môn ngắn mạch

Bài tập dài môn ngắn mạch
BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Sinh viên: Nguyễn Thanh Sơn
Lớp: Đ3H3
Giảng viên hướng dẫn: PGS-TS Phạm Văn Hòa
Đề bài:Cho sơ đồ HTĐ như sau:
Thông số:
NĐ1, NĐ2: S
đm
= 117,5 MVA; U
đm
= 10,5kV; cosφ =0,85; X
d
”
= 0,1593 = X
2
; TĐK
TĐ : S
đm
= 176,5 MVA; U
đm
= 15,75kV; cosφ = 0,85; X
d
”
= X
2
= 0,25; TĐK
B
1,
B
2

: S
đm
= 125 MVA ; U
đm
= 10,5/115 kV; U
N
% = 10,5%
B
3
: S
đm
= 200 MVA; U
đm
= 15,75/242 kV; U
N
% = 11%
TN : S
đm
= 200 MVA; U
đm
= 230/121/15,75 kV; U
N
CT
= 11%; U
N
CH
= 32%; U
N
TH
= 20%

D
1
: 45 Km; D
2
: 23 Km; D
3
: 40 Km; D
4
: 120 Km. Cả 4 dây có x
o
=0,4Ω/Km, K
kh
=3,5X
o
A. NGẮN MẠCH BA PHA N
(3)
1) Chọn S
cb
= 100 MVA, U
cb
= U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế.
2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.
3) Tính dong ngắn mạch tại t=0,2 sec.
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ
2
khi xảy ra ngắn mạch.
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N
(1)

1) Chọn S
cb
= 100 MVA, U
cb
= U
tb
các cấp, lập các 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 máy phát NĐ
2
khi xảy ra ngắn mạch.
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 1
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
A. NGẮN MẠCH BA PHA N
(3)
1)Chọn S
cb
= 100 MVA, U
cb
= U
tb
các cấp
Sơ đồ thay thế :
Các giá trị điện kháng được tính:
1356,0
5,117

100
1593,0
"
5121
=×=×====
đmF
cb
dNĐNĐ
S
S
XXXXX
084,0
125
100
100
5,10
100
%
4221
=×=×====
đmB
cbN
BB
S
SU
XXXX
07,0
115
100
234,0

22
232
=××=××==
tb
cb
oD
U
S
lXXX
136,0
115
100
454,0
22
1061
=××=××==
tb
cb
D
U
S
lXXX
121,0
115
100
404,0
22
3073
=××=××==
tb

cb
D
U
S
lXXX
00025,0
200
100
)322011(
1002
1
)(
1002
1
100
%
≈−=×−+×
×
=×−+×
×
=×=
đmB
cb
CH
N
TH
N
CT
N
đmB

cb
T
N
T
TN
S
S
UUU
S
SU
X
0575,0
200
100
)203211(
1002
1
)(
1002
1
100
%
8
=×−+×
×
=×−+×
×
=×==
đmB
cb

TH
N
CH
N
CT
N
đmB
cb
C
N
C
TN
S
S
UUU
S
SU
XX
0454,0
230
100
2
120
4,0
2
22
4
94
=××=××==
tb

cb
oD
U
S
l
XXX
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 2
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
055,0
200
100
100
11
100
%
103
=×=×==
đmB
cbN
B
S
SU
XX
1416,0
5,176
100
25,0
"
11

=×=×==
đmB
cb
dTĐ
S
S
XXX
2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:
* Bước 1:
Biến đổi Δ 3,6,7 thành Y 13,14,15:
327,0121,0136,007,0
763
=++=++= XXXD
0291,0
327,0
136,007,0
63
13
=
×
=
×
=
D
XX
X
0259,0
327,0
121,007,0
73

14
=
×
=
×
=
D
XX
X
0503,0
327,0
121,0136,0
76
15
=
×
=
×
=
D
XX
X
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 3
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
*
Bước 2:
2487,00291,0084,01356,0
132116
=++=++= XXXX

3498,00503,01416,0055,0454,00575,0
1511109817
=++++=++++= XXXXXX
2196,01356,0084,0
5418
=+=+= XXX
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 4
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
*Bước 3: Biến đổi Y14,16,17 thành Δ thiếu 19,20
293,0
3498,0
0259,02487,0
0259,02487.0
17
1416
141619
=
×
++=
×
++=
X
XX
XXX
4121,0
2487,0
0259,03498,0
0259,03498,0
16

1417
141720
=
×
++=
×
++==
X
XX
XXXX
tđđT
*Bước 4:
1255,0
293,02196,0
293,02196,0
//
1918
1918
191821
=
+
×
=
+
×
===
XX
XX
XXXX
tđđN

Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 5
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
Sơ đồ thay thế đơn giản
3). Tính dòng ngắn mạch tại t=0,2 sec.
Nhánh nhiệt điện:
2949,0
100
5,1172
1255,0
21
=
×
×=×=
Σ
cb
đmNĐ
ttNĐ
S
S
XX
5899,0
230
5,1172
3
=
×
==
Σ
tb

đmNĐ
đmNĐ
U
S
I
kA
Tra đường cong tính toán ta được:
18,2)2,0(
*
≈
N
I
=>
286,15899,018,2)2,0( =×=
NĐ
I
kA
Nhánh thủy điện:
7274,0
100
5,176
4121,0
20
=×=×=
cb
đmTĐ
ttTĐ
S
S
XX

4431,0
2303
5,176
3
=
×
=
×
=
tb
đmTĐ
đmTĐ
U
S
I
Tra đường cong tính toán ta được:
12,1)2,0(
*
≈
N
I
=>
4963,04431,012,1)2,0( =×=
TĐ
I
kA
Vậy dòng ngắn mạch tại t=0,2 giây là:
7823,14963,0286,1)2,0()2,0()2,0( =+=+=
TĐNĐN
III

kA
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ2 khi xảy ra ngắn mạch
*Dòng tại đầu cực máy phát NĐ2 khi xảy ra ngắn mạch là:
286,1
21
==+
Σ
NĐ
Cao
NĐ
Cao
NĐ
III
kA
Mà :
19
182
1
19
18
2
1
293,0
2196,0
X
XI
I
X
X
I

I
Cao
NĐ
Cao
NĐ
Cao
NĐ
Cao
NĐ
×
=⇒==
7351,0
1
293,0
2196,0
286,1
1
1
19
18
2
19
18
2
=
+
=
+
=⇒=









+×⇒
Σ
Σ
X
X
I
II
X
X
I
NĐ
Cao
NĐNĐ
Cao
NĐ
kA
Vậy:
0511,8
5,10
115
7351,0
5,10
115

22
=×=×=
Cao
NĐ
Ha
NĐ
II
kA
*Áp tại đầu cực máy phát NĐ2 khi xảy ra ngắn mạch là:
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 6
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
B. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N
(1)
1) Chọn S
cb
=100 MVA, U
cb
= U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không
-Sơ đồ thay thế thứ tự Thuận : như sơ đồ ngắn mạch 3 pha
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 7
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
-Sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch : như sơ đồ thay thế thứ tự Thuận vì
2
"
XX
d

=
nhưng không có suất điện
động E
-Sơ
đồ thay thế thứ tự Không:
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 8
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
Điện kháng
của sơ đồ này đã tính lại cho các đường dây và tính thêm cho MBA TN phía hạ áp như sau:
245,007,05,35,3
3'3
=×=×= XX
476,0136,05,35,3
6'6
=×=×= XX
4235,0121,05,35,3
7'7
=×=×= XX
1589,00454,05,35,3
9'9
=×=×= XX
1025,0
200
100
)113220(
1002
1
)(
2

1
100
%
22
=×−+×
×
=×−+×=×==
đmB
cb
CT
N
CH
N
TH
N
đmB
cb
H
N
H
TN
S
s
UUU
S
SU
XX
2) Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản
* Sơ đồ biến đổi đơn giản thứ tự Thuận như sơ đồ tính ngắn mạch 3 pha và có kết quả như phần A
Sơ đồ thay thế thứ tự Thuận

* Sơ đồ biến đổi đơn giản thứ tự nghịch : vì không có suất điện động nên có thể nhập song song 2 nhánh
tương đương của sơ đồ Thuận. Ta có:
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 9
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
0962,0
1255,04121,0
1255,04121,0
//
2120
2120
2120232
=
+
×
=
+
×
===
Σ
XX
XX
XXXX
Sơ đồ đơn giản thứ tự Nghịch
* Sơ đồ biến đổi đơn giản thứ tự Không :
-Bước 1:
Biến đổi Δ 3’,6’ ,7’ về Y 24,25,26
1445,14235,0476,0245,0
'7'6'3
=++=++= XXXD

1019,0
1445.1
476,0245,0
'6'3
24
=
×
=
×
=
D
XX
X
1761,0
1445,1
4235,0476,0
'7'6
25
=
×
=
×
=
D
XX
X
0907,0
1445,1
4235,0245,0
'7'3

26
=
×
=
×
=
D
XX
X
2714,0055,01589,00575,0
10'9827
=++=++= XXXX
-Bước 2:
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 10
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
1859,01019,0084,0
24228
=+=+= XXX
0744,0
2714,01025,0
2714,01025,0
//
2722
2722
272229
=
+
×
=

+
×
==
XX
XX
XXX
-Bước 3:
2505,00744,01761,0
292530
=+=+= XXX
-Bước 4:
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 11
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
Biến đổi Y 28,30,26 thành Δ thiếu 31,32
3439,0
2505,0
0907,01859,0
0907,01859,0
30
2628
262831
=
×
++=
×
++=
X
XX
XXX

4634,0
1859,0
0907,02505,0
0907,02505,0
28
2630
263032
=
×
++=
×
++=
X
XX
XXX
-Bước 5:
8073,04634,03439,0
323133
=+=+= XXX
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 12
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
-Bước 6:
076,0
084,08073,0
084,08073,0
//
433
433
433340

=
+
×
=
+
×
===
Σ
XX
XX
XXXX
Sơ đồ đơn giản thứ tự Không
3) Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I”
Vì ngắn mạch 1 pha chạm đất nên :
1722,0076,00962,0
0235
=+=+==
ΣΣ
∆
XXXX
và m
(1)
=3
Sơ đồ phức hợp như hình:
Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản: từ Y 21,20,35 thành Δ thiếu 36,37
3501,0
4121,0
1722,01255,0
1722,01255,0
20

3521
352136
=
×
++=
×
++=
X
XX
XXX
1497,1
1255,0
1722,04121,0
1722,04121,0
21
3520
352037
=
×
++=
×
++=
X
XX
XXX
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 13
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
Dòng điện pha A thành phần thứ tự Thuận
"

1a
I
dạng tđcb tại điểm ngắn mạch sẽ là:

7261,3
1497,1
1
3501,0
1
"
1
=






+=
a
I
Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ là:
806,2
2303
100
7261,33
3
"
1
)1("

=
×
××=
×
××=
tb
cb
aN
U
S
ImI
kA
4) Xác định áp và dòng tại các pha tại đầu cực máy phát NĐ2 khi xảy ra ngắn mạch.
*Dòng các pha đầu cực khi xảy ra ngắn mạch:
Vì ngắn mạch 1 pha chạm đất => I
a1
= I
a2
= 3,7261
Theo sơ đồ đơn giản ta có:
-Dòng nhánh phía Nhiệt điện:

8563,2
1497,13501,0
1497,1
7261,3
3736
37
11
=

+
×=
+
×=
XX
X
II
a
NĐ
a
Dòng nhánh phía Nhiệt điện 2:
6326,1
293,02196,0
293,0
8563,2
1918
19
1
2
1
=
+
×=
+
×=
XX
X
II
NĐ
a

NĐ
a
Dòng trên các pha A,B,C đầu cực máy phát NĐ2 là:
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 14
ĐHĐL
Bài tập dài môn ngắn mạch
-Pha A:
( )
8277,2
2
1
2
3
2
1
2
3
6326,1
30302
1
=








−++×=+×=

−
jjeeII
jjNĐ
aaF
Dạng đơn vị:
5483,15
5,103
1008277,2
=
×
×
=
aFKA
I
kA
-Pha B:
( )
( )
06326,1
12030240302
1
=+−×=+×=
−
jjeeeeII
jjjNĐ
abF
-Pha C:
( )
8277,2
2

1
2
3
2
1
2
3
6326,1
24030120302
1
−=








−−+−×=+×=
−
jjeeeeII
jjNĐ
acF
8277,2=
cF
I
Dạng đơn vị:
5483,15
5,103

1008277,2
=
×
×
=
cFKA
I
kA
*Tính điện áp đầu cực máy phát NĐ2 khi ngắn mạch;
Nguyễn Thanh Sơn – Đ3H3 15
ĐHĐL