Bài giảng môn học cung cấp điện-Chương 8 docx

Chơng: VIII

Tính toán dòng ngắn ngạch

8.1 Khái niệm chung:
Ngắn mạch là sự chạm chập giữa các pha với nhau hoặc giữa các
pha với đất hay dây chung tính. Mạng có trung tính không trực tiếp nối đất
(hoặc nối đát qua TB. bù) khi có trạm đát một pha thì dòng điện ng.m. là dòng
điện điện dung của các pha đối với đất tạo nên.
Khi xuất hiện ng.m. tổng trở của mạch trong hệ thống giảm xuống
(mức độ giảm phụ thuộc vào vị trí của điểm ng,m, trong hệ thống).

dòng
ng.m. trong các nhánh riêng lẻ của HT. tăng lên so với các dòng điện ở chế độ
làm việc bình thờng

Gây nên sự giảm áp trong HT. (sự giảm này càng
nhiều khi càng gần vị trí ng.m.).
Thông thờng ở chỗ ng.m. có một điện trở quá độ nào đó (điện trở hồ
quang, điện trở của các phần tử ngang theo đờng đi của dòng điện từ pha này
tới pha khác hoặc từ pha tới đất), Trong nhiều trờng hợp điện trở này có trị
số rất nhỏ mà thực tế có thể bỏ qua đợc. Những loại ng.m. nh vậy gọi là
ngắn mạch có tính chất kim loại
(ng.m. trực tiếp). Dòng ng.m. có tính chất kim
loại lớn hơn khi có điện trở quá độ. Vì vậy khi cần tìm giá trị lớn nhất có thể
của dòng ng.m. ta coi rằng chỗ ng.m. không có điện trở quá độ.
1) Phân loại các dạng ngăn mach:
a) Ngắn mạch ba pha: kí hiệu N
(3)

Xác suất chỉ chiếm 5%




b) Ngắn mạch hai pha: kí hiệu N
(2)


Xác suất chỉ chiếm 10%




c) Ngắn mạch một pha: kí hiệu N
(1)

Xác suất chiếm tới 65%







d) Ngắn mach hai pha chạm đất:
kí hiệu N
(1,1)
Xác suất chiếm 20%

Nhận xét:

+ Ngắn mạch ba pha là ng.m. đối xứng.
+ Các dạng ng.m. khác là không đối xứng.
+ Ng.m. ba pha chỉ xẩy ra với xác suất nhỏ (5%). Tuy nhiên việc
nghiên cứu nó lại vẫn rất cần thiết, vì đó là dạng ng.m. đối xứng


Các dạng ng.m. khác đều có thể dùng phơng pháp thành phần không
đối xứng để đa về dạng ng.m. ba pha.
Trong thời gian xẩy ra ng.m. kể từ lúc xẩy ra cho tới khi cắt đợc
phần tử bị hỏng. Trong mach điện xẩy ra một quá trình quá độ phức
tạp, mang tính chất của các dao động điện từ, liên quan đến sự biến
thiên của điện áp, dòng điện, từ thông và những dao động cơ-điện, liên
qua đến biến thiên công suât, mômen quay, mômem cản
Khi nghiên cứu ng.m. nếu đứng trên quan điểm điện từ của quá
trình quá độ để khảo sát hiện tợng. Ngợc lại khi nghiên cứu ổn định
ngời ta lại đứng trên quan điểm điện cơ. Việc tách thành 2 quá trình
nh trên là để việc nghiên cứu và tính toán thực hiện đợc đơn giản.
Để có lời giải chính xác, sau khi nghiên cứu riêng rẽ cần phải tổng
hợp lại và nhiều lúc theo quan điểm nghiên cứu riêng rẽ mà yêu cầu
của các vấn đề lại
mâu thẫn nhau. Ví dụ muốn giảm dòng mg.m. thì
kết luận răng cần phải giảm dòng kích từ của máy pháp. Nhng yêu
cầu về ổn định của hệ thống điện lại không cho phép làm nh vậy mà

trái lại

phải làm tăng dòng điện kích từ. (Hình vẽ). Biểu diễn đặch
tính biến thiên của dòng ng.m. lúc không có và có bộ tự động điều
chỉnh kích từ.




Từ (Hình vẽ) ta thấy rằng từ một trị số nào đó lúc trớc ng.m. i
0

tăng rất nhanh, khoảng 0,01 giây (sau ẵ chu kỳ) sẽ đạt tới giá trị i
xk

i
xk
I

t
t
Máy phát có bộ TĐK
Máy phát không có bộ TĐK
I
N
(1)
I
N
(1,1
)

I
N
(1,1
)
I
N
(2)
I
N
(2)

I
N
(3)
I
N
(3)
i
xk
I


.Tiếp đó quá trình quá độ chuyển dần sang trạng thái xác lập I

. Lúc có
TĐK thì I

là bé nhất so với trị số dòng điện lúc trớc đó, còn khi có bộ
TĐK thì dong xác lập có trị số lớn hơn và thậm trí có trị số lơn hơn cả trị
số ở những thời điểm trớc đó.

Dòng ng.m. có thể phân thành hai thành phần. Thành phần chu kỳ và
thành phần không chu kỳ (tắt dần). Thành phần i
ck
là giống nhau trong cả
ba pha, còn thành phần tắt dần i
td
lại khác nhau trên mỗi pha và biến đổi
theo thời điểm bắt đầu ng.m. Thông thờng thành phần chu kỳ đợc xác
định theo trị số lớn nhất có thể.
Khi tính toán ng.m. ngời ta thờng coi nguồn cung cấp cho điểm
ng.m. là:
+ Các máy phát thuỷ điện và nhiệt điện.
+ Các động cơ và máy bù đồng bộ.
+ Các động cơ không đồng bộ chỉ đợc xét tới ở thời điểm ban đầu và
chỉ tính đến trong các trờng hợp khi chúng ở gần hoặc đợc mắc trực
tiếp tại điểm ng.m.












000 ckkck
iii += tại thời điểm t=0

(HV.) trờng hợp i
0
=0 tức i
ck0
=i
kck0
(thời điểm xẩy ra ngắn mạch đúng
vào lúc dòng điện đi qua điểm 0).
Nội dung tính toán ngắn mạch:

nhằm xác định các đại lợng sau:

I Giá trị ban đầu của thành phần chu kỳ, ggọi là dòng ngắn mạch
siêu quá độ.
i
xk
Dòng điện xung kích (trị số cực đại của dòng ng.m. toàn phần). Giá
trị này cần thiết cho việc chọn TB., thanh góp, sứ (kiểm tra ổn định động
của TB.).
I
xk
- Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích (tức giá trị hiệu dụng của
dòng ng.m. toàn phần trong chu kỳ đầu). dùng voà việc kiểm tra TB. điện
về ổn định lực điện động ở chu kỳ đầu.
I
0,2
- Trị số hiệu dụng của thành phần chu kỳ sau 0,2 giây

kiểm

tra khả năng cắt của máy cắt.
I

- Trị số hiệu dụng của thành phần chu kỳ lúc ổn định (lúc t=

)
dùng để kiểm tra ổn định nhiệt của các TB., thanh cái, sứ xuyên
S
0,2
- Công suất ngăn mạch ở thời điểm t=0,2 giây, dùng để kiểm tra
khả năng cắt của máy cắt.
t
N
- Thời gian xẩy ra ngắn mạch:
t
N
= t
bv
+ t
MC
trong đó: t
bv
- Thời gian tác động của TB. bảo vệ.
t
MC
- Thời gian làm việc của máy cắt.
t
qđ
- Thời gian qui đổ. Là khoảng thời gian cần thiết để dòng ng.m.
xác lập phát ra một lợng nhiệt đúng bằng lợng nhiệt do dòng ng.m.

thực tế gây ra trong thời gian t
N
.

t
qd
= t
qđck
+ t
qđkck
trong đó: t
qđck
thời gian qui đổi của thành phần CK.
t
qđkck
thời gian qui đổi của thành phần KCK.

Xác định t
qđck
:

+ Khi t
N
< 5 giây đợc xác định theo đờng cong t
qđck
= f(

). Trong
đó

=I/I

.
+ Khi t
N
>5 giây t
qđck
= t
qđck5
+ (t
N
5).

Xác định t
qđkck
:

+ Khi t
N
1,5.T

t
qdkck


0,005.(

)
2

+ Khi t
N
<1,5.T

t
qdkck
= T. (

)
2
.(1-e
-2t/T
).
Trong đó: T là hằng số thời gian. T=
R
X
.314

+ Khi t
N
>20.T hoặc t
N
>20 giây giá trị của t
qđkck
có thể bỏ qua.

2)
Nguyên nhân và hậu quả của ngắng mạch:

Nguyên nhân:

chủ yếu là do cách điện bị h hỏng, ngoài ra còn một
số nguyên nhân khác nh;
+ Sét đánh trực tiếp.
+Quá điện áp nội bộ.
+Cách điện bị già cối (dô thời gian sử dụng quá lớn).
+Trông mon, bảo dỡng thiết bị không chu đáo.
+Các nguyên nhân cơ học trực tiếp nh đào đất chạm phải dây
cáp, thả diều, chim đậu, cây đổ hoặc do thao tác sai của nhân viên
vận hành.

Hậu quả:

+ Làm I tăng

phát nóng cục bộ tại nơi có I đi qua


I2
i
N
i
kck
i
ck
i
kck0
i
ck0
i
xk

t

+Gây hiêu ứng cơ giới giữa các dây dẫn, i
xk
có thể làm hỏng các khí
cụ điện, vỡ sứ.
+Khi có ngắn mạch U giam xuống thấp

động cơ ngừng quay


ngừng chệ hoặc hỏng sản phẩm, cháy động cơ, không khởi động đợc.
+Cố thể phá hoại sự ổn định của hệ thống.
+Ngắn mạc hai pha hoặc một pha cham đất còn gây ra dòng thứ tự
không làm nhiễu loạn đờng dây thông tin và tín hiệu đờng sắt ở gần.
+ CCĐ bị giãn đoạn.

Biện pháp hạn chế:

+Dùng sơ đồ nối dây hợp lý, đơn giản, rõ dàng ít gây nhầm lẫn. Khi
có sự cố chỉ có phần tử sự cố bị cắt, các phần tử khác vẫn phải đợc làm
việc bình thờng.
+Các TB. và bộ phận có dòng ng.m. đi qua phải đợc chọn để có khả
năng chịu đợc tác dụng nhiệt và cơ của dòng ng.m.
+Dùng các biện pháp hạn chế dòng ng.m. (đùng kháng điện).
+Dùng các TB. tự động và biện pháp bảo vệ ng.m. và quá điện áp.

3)
ý nghĩa của việc tính toán ng.m. và các yêu cầu:

+ Thành lập và lựa chọn phơng án xây dựng sơ đồ CCĐ hợp lý nhất.
+Xác định các điều kiện làm việc của các hộ tiêu thụ ở các chế độ sự
cố.
+ Chọn các biện pháp hạn chế dòng ng.m.
+Chọn khí cụ điện, thanh cái, sứ, cáp lực
+Xác định ảnh hởng của các đờng dây truyền tải điện tới các
đờng dây thông tin, tín hiệu khác.
+Thiết kế và hiệu chỉnh các bảo vệ rơ-le và tự động hoá.
+Thiết kế nối đất bảo vệ.
+Lựa chọn các đặc tínhcủa chông sét (bảo vệ quá điện áp khí quyển).
+Đánh giá và xác định các tham số của các TB dập từ của máy điện
đồng bộ.
+Đánh giá hệ thống kích từ của các máy điện đồng bộ.
+Tiến hành các thử nghiệm khác.
+Phân tích các sự cố xẩy ra.
Việc tính toán lựa chọn TB. và các khí cụ điện đòi hỏi độ chính xác không cao,
còn khi tính toán bảo vệ rơ-le và tự động hoá đòi hỏi độ chính xác cao hơn.

8.2 Những chỉ dẫn chung để thực hiện tính toán:

1)
Những giả thiết cơ bản: Tính toán chính xác I
N
là một vấn đề
rất khó khăn, nhất là đối với sơ dồ phức tạp, có nhiều nguồn cung cấp

do đó để giải quyết một bài toán thực tế không đòi hỏi độ chính
xác cao lắm có thể sử dụng những phơng pháp tính toán thực dụng,
gần đúng, nhằm giảm bót sự phức tạp và đơn giản trong thực hiện.
Trong tính toán ngời ta đa ra những giả thiết cơ bản sau:

1 - Trong quá trình ng.m. s.đ.đ. của các máy điện coi nh trùng pha
với nhau, nghĩa là không xét tới dao động công suất của các máy
phát.
2 Không xét tới sự bão hoà của các mạch từ, nghĩa là cho phép coi
mạch là tuyến tính và có thể sử dụng nguyên tắc xếp chồng.
3 Bỏ qua dòng điện từ hoá của các máy biến áp.
4 Coi hệ thống là ba pha đối xứng.
5 Không xét đến điện dung trừ khi có đờng dây cao áp tải điện đi
cực xa.
6 Chỉ xét tới điện trỏ tác dụng nếu r

0,3.x

. Trong trờng hợp đó
r

và x

là điện trở và điện kháng đẳng trị từ nguồn đến điểm
ng.m.
7 Phụ tải xét gần đúng và đợc thay thế bằng tổng trở cố định tập
trung, và tập trung tại một nút chung.
8 Sức điện động của tất cả các nguồn ở xa điểm ng.m. (x
tt
>3) đợc
coi nh không đổi.

2) Hệ đơn vị tơng đối:

Khi tính toán ng.m. tất cả các đại lợng có thể dùng trong hệ đơn

vị có tên hoặc trong hệ đơn vị tơng đối. Trong thực tế ngời ta thờng
dùng hệ đơn vị tơng đối

tính toán nhanh chóng, đơn giản và thuận
tiện.

Để biểu diễn tất cả các đại lợng trong hệ đơn vị tơng đối cần
phải chọn những đại lợng cơ bản khác có thể tính ra đợc dựa trên
các biểu thức liên quan. Các đại lợng S; U, I; và x hoặc r có liên
quan nh sau:


S=
UI3 x=
I
U
3


Nh vậy nếu chọn 2 đại lợng làm cơ bản thì các đại lợng khác có thể xác
định đợc theo chúng. Thông thờng ngời ta hay chọn S và U làm các
lợng cơ bản.

Công suất cơ bản:
S
cb
là công suất ba pha và công suất cơ bản thờng
chọn là 100, 1000 kVA, hoặc chọn bằng công suất định mức của máy phát
điên hoặc của tất cả các máy phát điện tham gia trong hệ thống. Mục đích
là để tính toán đợc đơn giản.

Điện áp cơ bản: U
cb
thờng đợc chọn bằng U
đm
tại cấp điện áp tính toán.
+ Dẫy điện áp định mức trung bình:

0,23; 0,4; 0,529; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 22; 37; 115; 230

Nhng cũng có trờng hợp phải lấy điện áp thực (định mức) của phần
tử đặt tại cấp đó. Ví dụ cuộn kháng điện 10 kV làm việc ở cấp 6 kV thì lúc đó
lấy U
đm
=10 kV chứ không phải lấy bằng U
tb
= 6,3.
Mặt khác vì lúc tính toán các tỉ số biến đổi của máy biến áp. ngời ta
thờng dùng điện áp trung bình nên tránh đợc việc tính đổi phiền phức các
điện kháng, điện trở thuộc các cấp điện áp khác nhau.
Dòng điện cơ bản:
I
cb
đợc xác định theo S
cb
và U
cb

I
cb
=
cb
cb
U
S
3


Điện kháng cơ bản:
x
cb


x
cb
=
cb
cb
I
U
3
=
cb
cb
S
U
2

Các đại lợng cơ bản trên có thể biểu diễn trong hệ đơn vị tơng đối theo công
thức sau:

E
*cb
=
cb
U
E
(1)

U
*cb
=
cb
U
U
(1)

I
*cb
=
cb
cb
cb
S
UI
I

I
3
=
(2)

S
*cb
=
cb
S
S
(3)

x
*cb
=
2
3
cb
cb
cb
cb
cb
U
xS
U
Ix
x
x
==

(4)

Trong đó:
U
cb
[kV] - là điện áp dây, xác định theo điện áp định mức trung bình.
x [

] - điện kháng trên một pha.
I
cb
[kA] - đòng điện cơ bản.
S
cb
[kVA] hoặc [MVA] - công suất cơ bản.

Điện áp ng.m. của máy biến áp u
N
%; điện kháng của cuộn kháng điện x
k
%
và các điện kháng quá độ của máy phát và động cơ
''
d
x và
''
d
x thờng đợc
cho trớc trong hệ đơn vị tơng đối (hoặc %) trong hệ định mức

Để tiến
hành tính toán cần chuyển về hệ đơn vị tơng đối theo các lợng đã chọn
(tức chuyển vễ hệ đơn vị cơ bản).

Sức điện động và điện kháng tơng đối ở hệ định mức:

E
*đm
=
dm
U
E
(5)
x
*dm
=
dm
dm
dm
dm
dm
U
I
x
U
S
x
x
x
3

2
==
(6)

Trong tính toán ng.m. phải chuyển về hệ tơng đối cơ bản:

E
*cb
=
cb
dm
cb
cb
U
U
E
U
E
*
=
(7)

x
*cb
=
dm
cb
cb
dm
dm

cb
cb
dm
dm
dm
cb
I
I
U
U
x
I
U
I
U
x
x
x
.
3
3
*
*
==
(8)
hoặc
x
*cb
= x
*dm

2
2
.
cb
dm
dm
cb
U
U
S
S

(9)

Nếu chọn U
cb
=U
dm
thì E
*cb
= E
*dm


x
*cb
= x
*dm
dm
cb

dm
dm
cb
S
S
x
I
I
*
=




3) Xác định trở kháng của các phần tử của HT-CCĐ:

a) Điện kháng của các máy phát, máy bù đồng bộ và các động cơ không
đồng bộ:
Thông thờng nhà chế tạo cho biết điện kháng siêu quá độ dọc trục. Điện
kháng này chính là điện kháng tơng đối với các lợng cơ bản là định mức
"
)(dmd
x .
Ta có:

dm
dm
d
dm
d

dmd
S
U
x
x
x
x
2
""
"
)(
==

Trong hệ đơn vị có tên:


dm
dm
dmdd
S
U
xx
2
"
)(
"
.= (10)

Trong hệ đơn vị cơ bản:

Từ (4)


2
2
"
)(
2
"
"
"
*

cb
cb
dm
dm
dmd
cb
cb
d
cb
d
cbd
U
S
S
U
x
U

S
x
x
x
x ===


Nếu chọn U
cb
=U
dm
thì


dm
cb
dmdcbd
S
S
xx
.
"
)(
"
*
=
Trong đó:
S
dm
[MVA]; U

dm
[kV] - công suất định mức và điện áp định mức của máy
phát.
S
cb
[MVA]; U
cb
[kV] công suất và điện áp cơ bản đã chọn.
Nếu giá trị
"
)*(dmd
x cha biết đợc thì có thể sử dụng các giá trị trung
bình của điện kháng siêu quá độ của nguồn cung cấp cho trong bảng
(7.2). Bỏ qua điện trở tác dụng của cuộng dây máy phát điện, máy bù
đồng bộ và động cơ.

b) Trở kháng của các máy biến áp:


Đối với máy biến áp 2 cuộn dây, nhà chế tạo thờng cho biết trị số điện
áp ngắn mạch u
N
% là trị số điện áp tơng đối tính trong hệ định mức. Với
các máy biến áp lớn S
dm
630-750 kVA (một cách gần đúng có thể bỏ qua
điện trở tác dụng)

gần đúng ta có: u
*Ndm

x
B*dm


Từ u
N
% có thể đẽ dàng tính đợc điện kháng của máy biến áp trong hệ
đơn vị có tên hoặc tơng đối với các lợng cơ bản:

Trong hệ đơn vị có tên:

x
B
=
dm
dmn
S
Uu
2
.
100
%
[

]
Từ thí nghiện ng.m.

u
Nf

= I
dm
.Z
B


U
N
=
Bdm
ZI .3


mà u
N
% = 100.
.3
100.
dm
Bdm
dm
N
U
ZI
U
U
=

Z
B


x
B
=
dm
dm
dmN
dm
dm
U
S
Uu
I
Uu
N
.3
.100.3
%.
.100.3
%.
=


Trong hệ đơn vị tơng đối theo cơ bản.


x

*B(cb)
=
cb
cb
dm
dmN
cb
B
S
U
S
Uu
x
x
2
2
.100
%.
=
=
2
.

100
%

cb
dm
d
cbN
U
U
S
Su

Thông thờng U
cb
= U
dm





x
*B(cb)
=
dm
cbN
S
Su
.
100

%
(12)
Trong đó:

S
dm
[MVA]; U
dm
[kV]; S
cb
[MVA]; U
cb
[kV].

Với các máy biến áp công suất nhỏ
: S
dm
< 630 kVA để tính chính xác
cần xét đến cả điện trở tác dụng lúc đó ta có:
Trong hệ đơn vị có tên:


r
B
=
2
2
100
dm
dmN

S
UP
(

) (13)

x
B
=
dm
dmx
S
Uu 10.%.
2
(

) (14)

Trong đó:


22
%%%
ủNx
uuu = (15)


P
N
[kW] - tổn thất ngắn mạch của máy biến áp.

U
dm
[kV] - điện áp định mức của biến áp.
S
dm
[kVA] - dung lợng định mức của máy biến áp.
u
x
% - thành phần phản kháng của điện áp ng.m.

u
r
% - thành phần tác dụng của điện áp ng.m.



dm
N
ủ
S
P
u
100.
%

=
(16)


u

r
%; u
x
%; u
N
% - chính là trị số tơng đối của điện trở, điện kháng và
tổng trở của biến áp với các lợng cơ bản là định mức.

Trong hệ đơn vị có tên ta có:



2
)(*

100
%








=
cb
dm
dm
cbũ

cbB
U
U
S
Su
x



2
)(*

100
%








=
cb
dm
dm
cb
r
cbB
U

U
S
S
u
r
(17)
Tính gần đúng:


dm
cbũ
cbB
S
Su
x .
100
%
)(*
=


dm
cb
r
cbB
S
S
u
r .
100

%
)(*
=

Ngoài ra nếu tra bảng có r
B
và x
B
ở hệ đơn vị có tên thì cũng có thể đổi
ra hệ cơ bản:


2
)(*
.
cb
cb
BcbB
U
S
xx =


2
)(*
.
cb
cb
BcbB
U

S
rr =


Đối với máy biến áp ba cuộn dây, nhà máy sản xuất thờng cho điện
áp ng.m. tơng đối trong hệ định mức giữa các cuộn dây điện áp
cao_trung (C_T); cao_hạ (C_H) và giữa cuộn Trung_hạ (T_H).


u
NC-H
%



P
NC-H

u
NC-T
%



P
NC-T

u
NT-H
%

P
NT-H


u
NC-H
- Có đợc khi để cuộn T hở mạch; cuộn H ngắn mạch. Đặt u


vào cuộn cao áp và nâng dần áp cho đến khi dòng điện trong cuộn T
và H đạt giá trị định mức. Lúc đó ta có đợc giá trị

P
NC-T
. Chính vì
vậy ta có thể viết:

u
NC-H
% = u
NC
% + u
NH
%


P

NC-H
=

P
NC
+

P
NH


Ta cũng có tơng tự cho các trờng hợp khác. Và từ đó ta có thể xác
định đợc điện áp ngắn mạch của tờng cuộng dây CAO, TRUNG, HA
của máy biến áp theo các đại lợng mà nhà chế tạo cho trớc nh
sau:
u
NC
% =
2
1
(u
NC-H
% + u
NC-T
% + u
NT-H
%)
u
NT
% =

2
1
(u
NC-T
% + u
NT-H
% + u
NC-H
%) (21)
u
NH
% =
2
1
(u
NC-H
% + u
NT-H
% + u
NC-T
%)
Sau khi tính đợc điện áp ng.m. % của các cuộn dây theo hệ định mức
tơng tự nh máy biến áp 2 cuộn dây, ta sẽ tính đợc điện kháng của
các cuộn dây qui về các điều kiện cơ bản nh sau:

Tính chính xác:
Z
c
Z
H

Z
T



2
)(*
.
100
%








=
cb
dmC
dmC
cbNC
CcbB
U
U
S
Su
x

2
)(*
.
100
%








=
cb
dmT
dmT
cbNT
TcbB
U
U
S
Su
x



2
)(*

.
100
%








=
cb
dmH
dmH
cbNH
HcbB
U
U
S
Su
x

Tính gần đúng:


dmC
cbNC
CcbB
S

Su
x .
100
%
)(*
=

dmT
cbNT
TcbB
S
Su
x .
100
%
)(*
=

dmH
cbNH
HcbB
S
Su
x .
100
%
)(*
=
Trong đó: S
dmC

; S
dmT
; S
dmH
là công suất định mức cảu các cuộn cao,
trung và hạ áp của biến áp.

Để xác định điện trở của các cuộn dây ta phải tính đợc tổn thất công
suất ngắn mạch của từng cuộn dây theo các lợng cho trớc

P
NC-T
;

P
NC-H
;

P
NT-H
.



P
NC
= 1/2 (

P
NC-H

+

P
NC-T
-

P
NT-H
)


P
NT
= 1/2 (

P
NC-T
+

P
NT-H
-

P
NC-H
)


P
NH

= 1/2 (

P
NC-H
+

P
NT-H
-

P
NC-T
)

Điện trở của các cuộn dây qui đổi về các điều kiện cơ bản là:
Tính gần đúng:
r
*B(cb)C
=
dmC
cb
NC
S
S
P .

r
*B(cb)T
=
dmT

cb
NT
S
S
P .

r
*B(cb)H
=
dmH
cb
NH
S
S
P .

c) Điện kháng của cuộn điện kháng:
(cuộn kháng điện) nhà chế tạo
thờng cho trị số điện kháng tơng đối trong hệ định mức x
K
%.
Qui đổi về hệ cơ bản sẽ có:
Tính chính xác:
cb
dm
dm
cb
K
cbK
U

U
I
I
x
x
100
%
)(
=
Tính gần đúng:
dm
cb
K
cbK
I
I
x
x .
100
%
)(
=
Cần chú ý là nếu điện kháng có điện áp cao hơn cấp điện áp tại nơi
đặt nó, thì lúc tính vẫn phải dùng điện áp của nó để tính (Ví dụ đặt
kháng điện 10 kV vào cấp điện áp 6 kV Lúc tính toán ta vẫn phải
dùng U
dm
=10 kV vì điện kháng x
K
% đợc cho trong hệ định mức với

U
dm
= 10 kV).
Trong hệ đơn vị có tên điện kháng của cuộn kháng điện là:

x
K
% = 100.
dm
K
x
x



100.
3
dm
dm
K
I
U
x



dm
dmK
K
I

Ux
x
3100
%.
=
d) Đờng dây trên không và cáp:


Hệ đơn vị có tên: x
dd
= x
0
.l
r
dd
= r
0
.l
Hệ đơn vị tơng đối:
x
*dd(cb)
= x
0
.l.
2
cb
cb
U
S

r
*dd(cb)
= r
0
.l.
2
cb
cb
U
S

x
0
; r
0
có thể tra bảng [

/km] hoặc có thể tính:

r
0
=
FF .
100


= [

/km]

[km/

mm
2
] (

=53 dây bằng đồng;

=32 dây bằng nhôm;

=10 dây
thép).
F [mm
2
]
x
0
có thể lấy gần đúng x
0


0,4 (lới 6-10 kV). Với cáp

0,08 [

/km]
x
0

0,3 (lới đến 1 kV) Với cáp

0,07 [

/km]
x
0


0,12 (lới 35 kV)
e) Các thành phần khác:
ngoài các thành phần kể trên khi tính toán
ng.m. ở mạng hạ áp còn phải kể tới điện trở tác dụng và điện
kháng của 1 số thành phần khác nh: cuộn sơ cấp của các máy

biến dòng, cuộn dòng điện của Aptômát, điện trở và điện kháng cảu
thanh cái, điện trở tiếp xúc của cầu dao, aptomát

8.3 Quá trình quá độ trong mạch ba pha đơn giản:
1. Ngăn mạch ba pha trong mạng điện: là ngắn mạch đối xứng, điện
trở và điện cảm tập trung đợc cung cấp từ một nguồn có công suất vô cùng
lớn (điện kháng của nguồn bằng không, điện áp biến đổi với tần số cố định và
biên độ là không đổi).

Trong mạch giả thiết rằng một phần của nó có hỗ cảm phần còn lại không có.
Khi xẩy ra ngắn mạch tại điểm N. Mạch điện phân thành 2 phần (phần có
nguồn và phần không có nguồn). Giả thiết trớc lúc ng.m. ta có đồ thị véc tơ
điện áp và dòng điện các pha nh (HV.). Trục tt thẳng đngd là trục thời gian,
ta coi tại đó là thời điểm đang xét (tức thời điểm xẩy ra ng.m.).

a) Phần không có nguồn:

phần này có điện trở r
1
và điện cảm L
1
. Dòng điện trong phần này chỉ đợc
duy trì cho tới khi năng lợng từ trờng tích luỹ trong điện cảm L
1
cha chuyển
hết thành nhiệt năng và bị dập tắt bởi điện trở r
1
.
Phơng trình vi phân cân bằng điện áp trong mỗi pha của phần này
có dạng:
0 = i.r
1
+ L
1
.
dt
di
(31)

Giải phơng trình (31) ta có dạng
td
T
t

eCi

= .

C- Hằng số tích phân xác định theo điều kiện ban đầu (khi t=0 thời điểm
bắt đầu ng.m.). Lúc này:
i= i
0
; 1=

td
T
t
e

i
0
= C Vì vậy ta có:

i
td
=
td
T
t
ei

0
(32)
Điều này chứng tỏ ở đây chỉ có thành phần dòng điện tự do. Thành phần

này tắt dần theo hằng số thời gian T
td
.
T
td
=
1
1
1
1
.r
x
r
L

= (33)
Nhận xét:

+ Giá trị ban đầu của dòng điện tự do trong mỗi pha bằng giá trị tức thời
trớc đó của dòng điện, do mạch có tính chất điện cảm, không có sự thay
đổi đột biến của dòng.
+ Nói chung các dòng điện tự do trong các pha là khác nhau mặc dù sự tắt
dần của chúng xẩy ra cùng một hằng số thời gian.
+ Dòng điện tự do có thể không có trong pha nào đó nếu nh thời điểm xẩy
ra ng.m. dòng điện trớc đó của pha ấy đi qua trị số không. Khi đó dòng
điện tự do của hai pha còn lại bằng nhau về giá trị nhng ngợc chiều
nhau.

(HV) biểu diễn các giá trị tức thời trong các pha ở phần không nguồn của
mạch khi xẩy ra ng.m. ở thời điểm t ứng với vị trí của đồ thị vectơ.

N

I
A
U
A
U
B
U
C


I
B
I
C
I
ckmA
I
ckmB
I
ckmC
(I
A
-
I
ckmA
)
(I
B

-
I
ckmB
)
(I
C
-
I
ckmC
)



N
i
0A
i
kck0
i
kck0
tt

tt

0
0
0
A
B
C

i
tdA
i
tdB
i
tdC
i
0B
i
0ck0
i
ck0
tt

tt

i
NA
i
ck
i
kck
I
ckm
i
0A
i
0B
i
0C

r
N
r
N
r
N
L
1
L
N
L
N
M

M

M

r
1
r
1
r
1
L
1
L
1
L
N

Nguồn

Phụ tải

Các đại lợng tức thời riêng đợc
x
ác định bởi hình chiếu của các
vectơ của nó trên trục tt.

- Góc lệch pha giữa U
A
với trục
hoành, đặc trng cho thời điển
ban đầu của điện áp (góc pha đầu
của điện áp).
S
au ng.m. tại điểm N mạch phân
thành 2 phần (phần không nguồn
& phần có nguồn).

b) Phần có nguồn: ở đây ngoài dòng điện tự do sẽ có thêm dòng điện cỡng
bứcmới. Giá trị của dòng cỡng bức lớn hơn dòng điện lúc trớc và sự lệch pha
của nó nói chung cũng khác trớc. Ta giả thiết rằng các vectơ I
ckA
; I
ckB
; I
ckC

phù hợp với chế độ xác lập mới của phần mạch có nguồn (khi đã xẩy ra ng.m.).

Phơng trình vi phân cân bằng trong mỗi pha. Ví dụ pha A có dạng:

dt
di
M
dt
di
M
dt
di
Lriu
C
BA
NNAA
+++= . (34)
Vì mạch đối xứng i
B
+ i
C
= -i
A
nên ta có thể viết (34) gọn hơn
u = i.r
N
+
dt
di
L
N
(35)

Trong đó: L
N
= (L M) - là điện cảm tổng của pha (tức điện cảm có kể tới
hỗ cảm của 2 pha còn lại).
Giả phơng trình (35) ta đợc:


kck
T
t
N
N
m
Cet
Z
U
i

++= )sin(

(36)

Z
N
- Tổng trở của phần mạch có nguồn (gọi là tổng trở ngắn mạch).

N
- Là góc pha của điện áp và dòng ngắn mạch.
T
kck

Là hằng số thời gian của mạch ng.m. đợc xác định nh sau:
T
kck
=
N
N
N
N
r
x
r
L

= [giây]
Vết đầu của (36) là thành phần dòng điện chu kỳ, dòng điện này chính là dòng
điện cỡng bức với biên độ không đổi:

N
m
ckm
Z
U
I =

Vết thứ hai của (36) là thành phần dòng điện tự do (tắt dần), ngời ta gọi là
thành phần dòng điện không chu kỳ. Hằng số tích phân C đợc xác định theo
điều kiện ban đầu tại t=0

i(t=0) = i
0

= i
ck0
+ C = I
ckm
sin(

-

N
) +C
Mặt khác trớc lúc ngắn mạch. i
0
= I
m
sin(

-

). Cho nên ta có thể viết:

C= i
0
i
ck0
= I
m
sin(

-

) I
ckm
sin(

-

N
) = i
kck0


Vậy tại t=0 i
0
trị số tức thời của i tại t=0
i
0
= i
ck0
+ i
kck0
i
ck0
trị số tức thời của i
ck
tại t=0
i
kck0
thành phần không ck tại t=0

kck
T
t
kckNckmkckck
eitIiii

++=+= .)sin(
0



Nhận xét:

+Do các dòng i
ck0
; i
0
là hình chiếu của các vectơ I
ckm
& I
m
trên
trục thời gian nên dòng i
kck0
cũng có thể coi nh là hình chiếu của (I
m
I
ckm
)
trên trục đó (HV.)

Giá trị ban đầu của thành phần tự do (tắt dần) có thể
thay đổi từ giá trị lớn nhất có thể khi vectơ (I
m
I
ckm
) song song với trục
thời gian tt. Và bằng không khi nó vuông góc với trục tt.
+ Giá trị lớn nhất của thành phần không chu kỳ càng lớn thì sự dich
chuyển của đờng cong dòng điện toàn phần so với trục thời gian lại càng
lớn.
+ Giá trị lớn nhất của thành phần không chu kỳ (i
kck0
) đợc xác định không
chỉ phụ thuộc vào góc pha khi xẩy ra ng.m. mà còn phụ thuộc vào chế
độphụ tải trớc lúc ng.m. Ví dụ trớc đó (lúc ng.m.) nếu trong mạch không
có dòng điện thì giá trị của i
kck0
có thể đạt tới giá trị của thành phần chu
kỳ. Hoặc giá trị của i
kck0
sẽ có giá trị cực đại khi mạch điện trớc đó có tính
chất điện dung, rồi đến mạch không có tải và bé nhất khi mạch có tính điện
cảm.
+ Trong tính toán thờng coi mạch điện khi ngắn mạch là không có tải i
kck0

có thể đạt tới giá trị cực đại (HV). Xong tại t=0 nó còn phụ thuộc cả vào

nữa. Khi không có tải tức I
m
= 0 vậy i
kck0
= -I
ckm
sin(

-

N
). Vì vậy ta có thể
viết i
N
theo

và t.
i
N
= I
ckm
[sin(

t +

-

N
) sin(

-

N
).
kck
T
t
e

] = f(

; t)

Để khảo sát i
N
cực đại ta lây đạo hàm và cho bằng không.


0).sin(
1
)cos( =++=



kck
T
t
N
kck
N

N
e
T
t
t
i




0).cos()cos( =+=



kck
T
t
NN
N
et
i




Giải hệ phơng trình trên ta đợc:

N
N
kckN

r
x
Ttg == .)(


Ta lại có
)(
N
N
N
tg
r
x

=



-

N
=

N




= 0
+ Nh vậy trong mạch có r và L. Cực đại của giá trị dòng điện toàn phần

tức thời sẽ sẩy ra khi

= 0 (tức nếu khi ng.m. trị số điện áp của nguồn qua
trị số không). Thực tế trong tính toán ngời ta cần phải xác định đợc giá
trị tức thời cực đại của dòng ng.m. toàn phần. Giá trị này đợc gọi làdòng
ngắn mạch xung kích i
xk
ờng tìm đợc giá trị của thành phần không chu
kỳ lớn nhất (HV) và coi rằng nó xẩy ra ở gần quá nửa chu kỳ đầu (tức là
quãng chừng 0,001 giây sau khi xuất hiện ng.m. với f=50Hz).














Dòng điện xung kích đợc biểu thị ở dạng:



ckm
TT

ckmckmxk
IeeIIi
kckkck
.1.
01,001,0






+=+=



i
xk
= k
xk
.I
kck


k
xk
gọi là hệ số xung kích (trị số này thờng đợc tính sẵn theo

T
kck
= L

N
/r
N
= x
N
/

r
N


Trị số k
xk
nằm trong khoảng 1< k
xk
<2
Bằng 1 tơng ứng với T
kck


0 (tức L
N


0 vì lim e
-0,01/T
kck


0

2 tơng ứng với T
kck


(tức khi r
N


0 vì

2) Các giá trị thực của dòng ngắn mạch toàn phần và các thành phần:


+ Giá trị hiệu dụng của dòng ng.m. tại thời điêm t xác định theo:

I
t
=

+

2
2
2
1
T
t
T
t
dti

T
(41)
Sự phụ thuộc của i=f(t) rất phức tạp. Vì vậy để tính đợc I
t
ta coi trong chu kỳ
khảo sát cả hai thành phần dòng ng.m. đều là không đổi, tức là biên độ của
thành phần chu ky và không chu kỳ không thay đổi và băng giá trị của chúng
tại thời điểm t đã cho (HV)





+ Giá trị thực của thành phần chu kỳ ở thời điểm đang xét t.


2
ckmt
ckt
I
I
=
+ Giá trị thực của thành phần không chu kỳ trong 1 chu kỳ lấy bằng
giá trị tức thời ở thời điểm giữa của chu kỳ đã cho.


kcktkckt
iI
=

+ Giá trị thực của dòng ngắn mạch toàn phần ở thời điểm đó sẽ là:


22
kcktcktt
III +=


+ Giá trị lớn nhất của dòng ngắn mạch toàn phần I
xk
(giá trị hiệu
dụng) xẩy ra ở sau chu kỳ đầu tiên của quá trình quá độ. Với điều kiện
i
kck0
= I
ckm
giá trị của nó đợc xác định theo:



22
kckcktxk
III += Với ĐK i
kck0


I
ckm
ở t

0,02 s

+ Trị số hiệu dụng của thành phần không chu kỳ I
kck
đợc lấy bằng giá
trị của i
kck
tại thời điểm xảy ra i
xk


ta có:

I
kck
= i
xk
- I
ckm
=
ckm
ckm
xk
I
I
i
.1

Ta biết rằng i
xk
= k
xk
.I
xk


k
xk
=
ckm
xk
I
i


I
kck
= (k
xk
-1) .

ck
I2


i
kck
t
T
T/
2
T/
2
I
kckt
I
ckmt
t

i
ck

I2
i
N
i
kck
i
ck
i
kck0

i
ck0
i
xk
t

Thay vào biểu thức trên ta có:


[]
2
2
2)1(
ckxkckxk
IkII +=




ckxkxk
IkI .)1(21
2
+=

K
xk


Nếu đặt K
xk

=
ck
xk
I
I
tơng tự nh trớc k
xk
=
ckm
xk
I
i


vì giới hạn của 1< k
xk
< 2

1< K
xk
< 3

8.4 Các phơng pháp thực tế tính toán dòng ngắn mạch:

1) Sơ đồ thay thế tính toán: trong sơ đồ đó tất cả các mạch điên có liên
hệ từ đợc thay thế bằng mạch liên hệ điện. Đa tất cả các nguồn tham gia
CC. cho điểm ng.m. và toàn bộ điện kháng của các phần tử mà dòng ng.m. tính
toán chạy qua. Khi trong sơ đồ có máy biến áp. phải qui đổi các phần tử và
sức điện động của các cấp biến đổi khác nhau của sơ đồ về cấp nào đó đợc
chọn làm cơ bản. Việc tính toán sẽ đơn giản đi nếu chọn cấp tính toán dòng

ng.m. làm cơ sở.
Giả thiết mạch điện có một vài cấp biến đổi điện áp nối với cấp chọn
làm cơ sở bằng một chuỗi máy BA. nắc liên tiếp. Khi tính toán trong hệ đơn vị
có tên việc qui đổi sức điện động (điện áp), dòng điện và tổng trở về cấp làm
cơ sở đợc thực hiện bằng công thức sau:


EkkkE
n
.
21
0
) (=
(46)

UkkkU
n
) (
21
0
=
(47)


I
kkk
I
n
.
(

1
21
0
= (48)

xkkkx
n
) (
21
.
0
= (49)

0000
;;, xIUE - Các đại lợng qui đổi.
k
1
; k
2
; k
n
- hệ số biến đôi của tất cả các máy BA có trên đờng đi
giữa mạch đợc qui đổi và cấp cơ sở đợc chọn và đợc xác định theo
chiều từ cấp chọn làm cơ sở tơi cấp mà các phần tử cần qui đổi.
Thực tế tính toán các điện áp định mức thực của mỗi cấp biến đổi
đợc thay thế bằng điện áp định mức trung bình U
tb
của các cấp mà nó
có liên hệ. Còn hệ số biến đổi chung của các máy BA. nối liên tiếp sẽ
bằng tỉ số các U

tb
ở hai đầu biên.
Do đó khi tính gần đúng các biểu thức tính toán có dang:

E
U
U
E
tb
tbcs
=
0
(50)

U
U
U
U
tb
tbcs
.
0
= (51)

I
U
U
I
tbcs
tb

.
0
= (52)


x
U
U
x
tb
tbcs
.
2
2
0
= (53)
Trong đó U
tb
- điện áp trung bình của cấp tiến hành tính toán.
U
tbcs
- điện áp trung bình của cấp chọn làm cơ sở.
Khi tính toán trong hệ đơn vị tơng đối trớc hết cần chọn S
cb
và U
cb

của một cấp của sơ đồ. Các đại lợng cơ bản của các cấp khác đợc
xác định theo công thức:

cb
n
cb
U
kkk
U .

1
21
0
= (54)


cbncb
IkkkI ) (
21
0
= (55)


0
cb
I
= (k
1
k
2
k
n

)
cb
cb
U
S
3
(56)
Việc qui đổi sức điện động (điện áp); dòng điện; tổng trở về cấp cơ sở
(tính trong hệ đơn vị tơng đối cơ sở) đợc tiến hành theo các công
thức nêu trớc đây (2) (4). Trong đó thay các U
cbtb
và I
cbtb
bằng các
giá trị đã đợc qui đổi về cấp cơ sở:

0
*
cb
cb
cb
U
E
U
E
E ==
;
0
*
cb

cb
U
U
U =
;
cb
cb
S
S
S =
*


cb
cb
cb
cb
S
UI
I
I
I
0
0
*
3
==
;
00
0

*
3
cb
cb
cb
cb
cb
U
S
x
U
Ix
x ==

Sau khi đã thành lập sơ đồ tính toán đối với điểm ng.m. đã cho. Việc tính toán
quá trình quá độ có thể đợc tiến hành theo các phơng pháp khác nhau.

Phơng pháp đơn giản nhất:
là thay tát cả các nguồn phát sdđ. bằng đơn vị và
biến đổi sơ đồ thay thế vầe sơ đồ thay thế dạng đơn giản nhất SĐ chỉ có 1
tổng trở Z
*cb

(trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản) và 1 nguồn có sức điện động
E
*cb
= 1

Dòng điện siêu quá độ ban đầu tại chỗ ng.m. (giá trị hiệu dụng của nửa chu kỳ
đầu tiên của thành phần chu kỳ) đợc xác định theo:

Trong hệ đơn vị tơng đối:


=
cb
cbN
Z
I
*
"
0)(*
1
(57)
Trong hệ đơn vị có tên:


=
cb
cb
N
Z
I
I
*
0
"
0

(58)
2) Phơng pháp đờng cong tính toán:

a) Giới thiệu chung:
phơng pháp tính toán quá trình quá độ khi ng.m. ba pha
đa vào sử dụng các đờng cong tính toán, đợc xây dựng đối với các máy
phát thuỷ điện và nhiệt điện mãu có TĐK, và không có TĐK. (HV).
Các đờng cong tính toán biểu diện sự phụ thuộc của bộ số dòng ng.m.
vào điện kháng tính toán của mạch ng.m. K
t
= f(x
*tt
) đối với các thời điểm
khác nhau kể từ khi xuất hiện ng.m.
Đờng cong tính toán đợc xây dựng với giả thiết sau:
+ Các máy phát trớc khi xuất hiện ng.m. làm việc với phụ tải định mức
đối xứng và cos

=0.8.
+ các điện kháng siêu quá độ dọc trục nh nhau (
""
qd
xx =
).
+ Ngắn mạch ba pha đối xứng và đợc cung cấp từ một phía.
Các điện kháng tính toán của mạch ngắn mạch đợc xác định theo công
thức:


cb

dm
cbtt
S
S
xx


=
**

x
*cb

- điện kháng tổng của mạch kể từ nguồn cc. tới chỗ ng.m. trong hệ
đơn vị tơng đồi cơ bản.
S
dm

- Công suất của các nguồn cc. cho chỗ ng.m. [MVA].
S
cb
- Công suất cơ bản [MVA].
Nếu công suất cơ bản đợc chọn bằng công suất định mức của
các nguồn cc. thì điện kháng tổng chính là điện kháng tính toán:

x
*tt
= x
*cb

(60)

Bội số thành phần dòng điện ng.m. chu kỳ đợc xác định theo các đờng
cong tính toán (HV) phụ thuộc vào điện kháng tính toán kể từ thời điểm
xẩy ra ng.m.

I
*ckt
= f(x
*tt
; t).
Thành phần dòng ngắn mạch chu kỳ đối với thời điểm t đợc xác định theo
công thức:
I
t
= I
*ckt
. I
dm

I
*ckt
- tra theo đờng cong
I
dm

- dòng định mức tổng các nguồn cc.

I
dm

=
dmht
dm
U
S
3



U
dmht
- Điện áp định mức của hệ thống tại điểm ng.m.
S
dm

- Công suất định mức tổng các nguồn cc.
Trong các trờng hợp sau có thể tính toán đơn giản mà không cần sử dụng
công thức tính toán
1- Nếu điện kháng tính toán lớn: x
*tt
> 3 (63)
Coi nh ngắn mạch xẩy ra ở xa nguồn nên để xác định thành
phần dòng ng.m. chu kỳ đồi với mọi thời điểm ta sử dụng công thức:

tt
dm
N
x
I

I
*

= (64)
2- Khi xác định giá trị hiệu dụng của nửa chu kỳ đầu tiên của thành phần
dòng ng.m. chu kỳ của các máy phát tuốc bin hơi việc tính toán đợc tiến
hành theo công thức (với các giá trị bất kỳ của x
*tt
).

tt
dm
N
x
I
I
*
"
0

= (65)
Với các tuốc bin nớc không sử dụng đợc (65) vì cho kết quả không chính
xác.

Giá trị tức thời cực đại của dòng ng.m. toàn phần = dòng xung kích.



Z
*cb

E
*cb
N



"
0
2.
Nxkxk
Iki = (66)
Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần I
t
ở thời điểm bất kỳ.


22
kcktcktt
III += (67)

I
ckt
giá trị hiệudụng của thành phần chu kỳ (tra đờng cong)
I
kckt
- giá trị hiệu dụng của thành phần không chu kỳ ở cùng 1 thời điểm.

I

kckt
=
kck
T
t
N
eI

"
0
2 (68)

T
kck
=
r
x
.314
- hắng số thời gian tắt dần. [giây].

Khi t

2T
kck


có thể coi I
t
= I
ckt

Giá trị hiệu dụng của dòng ng.m. xung kích sau chu kỳ đầu tiên kể từ đầu quá
trình xác định theo công thức:

I
xk
=
"
0
2"
0
.)1(21
NxkN
IqkI =+
k
xk
hệ số xung kích xác định theo đờng cong: k
xk
= f(
x
x
hoặc T
kck
)
Đối với các truờng hợp cụ thể khác giá trị của các k
xk
và q lấy theo bảng (7-3).
Công suất ng.m. ở các thời điểm bất kỳ (để kiểm tra khẳ năng cắt của máy cắt.

tdmtbN
IUS .3=

U
dmtb
- điện áp định mức trung bình của mạng đối với thời điểm t. ng.m.

b) Sơ đồ tính toán:
Để tính toán theo phơng pháp đờng cong cần phải
thành lập sơ đồ tính toán và biến đổi về dạng đơn giản.
Việc tính toán xác định dòng ng.m. đợc tiến hành theo th tự sau:
Thành lập sơ đồ tính toán, đa vào sơ đồ tất cả các phần tử của hệ thống
ccđ, cùng với tất cả các tham số định mức của chúng.
Chọn các điểm tính toán ng.m. trên sơ đồ.
Chọn các lợng cơ bản, công suất và điện áp.
Biểu diễn tất cả các điện kháng của các phần tử trên sơ đồ về hệ đơn vị
tơng đối theo các lợng cơ bản đã chọn.
Làm đơn giản sơ đồ: thay các điện kháng mắc song song, nối tiếp hoặc
hỗn hợp bằng một điện kháng đẳng trị
. Biến đổi

- Y đẳng trị hoặc
ngợc lại (các công thức tính toán cho trong bảng (7-2).
Thay các nguồn cc. bằng 1 nguồn hoặc vài nguồn đẳng trị, tuỳ theo vị trí
của nguồn cc. vời điểm ng.m.
Xác định điện kháng tổng đến điểm ngắn mạch.
Xác định điện kháng tính toán đến điểm ng.m.
Tra đờng cong tính toán tìm bội số dòng ng.m. đối với từng thời điểm.
Tính dòng và công suất ng.m. thực tế.

c) Phơng pháp tính toán theo một biến đổi:
Khi khoảng cách giữa các
máy phát điện đến điểm ngắn mạch gần nh nhau thì quá trình tắt dần của
thành phần tự do của các dòng ng.m. trong các máy phát điện cũng gần
giống nhau. Nên có thể nhập chung tất cả các máy phát điện thành 1 máy
phát đẳng trị có công suất bằng tổng công suất định mức.

Trình tự tính toán nh sau:
Vẽ mạng đẳng trị của hệ thống: vì tính gần đúng nên lấy U
cb
= U
tb

còn S
cb
chọn tuỳ ý. Tính đổi tất cả các điện kháng về hệ đơn vị
tơng đối theo các lợng cơ bản đã chọn. Điện kháng của máy
phát điện lấy bằng x
"
d
. Phụ tải có thể bỏ qua trừ động cơ; máy
bù đồng bộ công suất lớn nối trực tiếp tới điểm ng.m có thể tính
nh 1 máy phát điện cùng công suất (những TB. này chỉ có ảnh
hởng trong quá trình quá dộ).
Làm đơn giản sơ đồ đẳng trị và tìm điện kháng tổng x
*cb

với điểm
ng.m. (coi sđđ. của các nguồn phát nh nhau).
Tính điện kháng tính toán:

cb
dm
cbtt
S
S
xx


= .
*

Trong đó: S
dm

- tổng công suất định mức của các máy phát
x

- tính bằng [

] thì:


2
cb
dm
tt
S
S

xx


=
Từ x
tt
tra đờng cong tính toán tìm bộ số thành phần dòng ng.m.
chu kỳ tại thời điểm cần tìm (I
*ck
). Khi x
tt
>3 trị số tơng đối của
dòng điện tại mọi thời điểm đều nh nhau và bằng:

tt
ck
x
I
1
*
=
Tìm thành phần chu kỳ của dòng ng.m. trong hệ đơn vị có tên.


I
ckt
= I
*ckt
. I
dm

Trong đó:
tb
dm
dm
U
S
I
3


= - là đòng định mức tổng của tất cả các máy
phát điện qui về điện áp U
tb
của cấp ta cần tính toán ng.m.

Khi x
tt
> 3 ta có:



==
cb
cb
tt
dm
ck

x
I
x
T
I
*

Trờng hợp r

> 1/3 x

(ví dụ ng.m. ở mạng hạ áp) thì không cho phép bỏ qua
điện trở. Trong các công thức trên ta thay thế x
*cb

bằng:


2
*
2
**

+=
cbcbcb
xrz

z
tt
tơng tự nh trên.

d) Phơng pháp nhiều biến đổi:
nếu khoảng cách giữa các máy phát điện khác
nhau nhiều. Thì quá trình tắt dần của thành phần tự do của dòng ng.m. trong
các máy phát cũng khác nhau. Nếu dùng phơng pháp 1 biến đổi ghép tất cả
các nguồn lại bằng 1 nguồn công suất đẳng trị sẽ cho sai số lớn. trờng hợp
này phải sử dụng phơng pháp nhiều biến đổi.

Trình tự:
Vẽ sơ đồ đẳng trị hệ thống. Lấy U
cb
= U
tb
; chon S
cb
; tính các phần tử
của sơ đồ rồi qui về cơ bản.
Dựa vào khoảng cách từ điểm ng.m. đến các nguồn xa gần khác nhau,
ta tiến hành sát nhập những nguồn có thể nhập chung với nhau và
những nguồn không thể (phải để riêng).
+ Hai nguồn có thể nhập chung với nhau nếu nó thoả mãn điều kiện sau:


5,44,0
.
.
22
11
ữ=
xS

xS


Trong đó: S
1
; S
2
- là công suất của các nguồn điện 1 và 2
x
1
; x
2
- là điện kháng của các nhánh nối từ các nguồn 1; 2 tới điểm
ngm. trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản.
+ Nếu điện kháng tính toán của tất cả các nhánh có nguồn x
*tt
> 3 thì cho
phép nhập tất cả các nguồn với nhau trong mọi trờng hợp.
+ Không nên nhập chung các nguồn có sđđ không đổi với các nhánh có nguồn
x
*tt
<3 vì dòng ng.m. cung cấp từ cácnguồn có sđđ không đổi không đợc xác
định theo đờng cong tính toán.
+ Bỏ qua các nguồn có công suất bé và ở xa điểm ng.m. nếu chúng đồng thời
thoả màn hai điều kiện sau:


20
1
2

x
x
và 05,0
1
2

S
S

S
1
; x
1
- công suất và trở kháng của nguồn có công suất lớn hoặc của hệ
thống đối với điêm ng.m.
S
2
; x
2
- công suất và điệng kháng của nguồn có công suất nhỏ đối với điểm
ng.m.
Biến đổi sơ đồ đẳng trị về sơ đồ đơn giản chỉ gồm một vài nhánh
có nguồn và điện kháng tổng hợp riêng rẽ theo các phơng pháp
đã nêu.
Đổi điện kháng tổng hợp của các nhanh sang điện kháng tính
toán.

Nhánh 1
cb

dm
cbtt
S
S
xx
1
1*1


=

Nhánh 2
cb
dm
cbtt
S
S
xx
2
2*2


=
S
dm

1
; S
dm

2
- là tổng công suất định mức của các máy phát điện tham gia
trong các nhánh 1 và 2.
Từ các điện kháng tính toán x
*tt1
và x
*tt2
tra trên đờng cong tính
toán tơng ứng tìm các thành phần chu kỳ I
*ck1
và I
*ck2
tại các
thời điểm t.
Tính dòng ng.m. tổng trong hệ đơn vị có tên.

I
ckt
= I
*ck1t
. I
dm

1
+ I
*ck2t
. I
dm

2

+

Trong đó:
tb
dm
dm
U
S
I
3
1
1


= ;
tb
dm
dm
U
S
I
3
2
2


=
Nếu có hệ thống, tức là nguồn có công suất vô cùng lớn (điện áp không
thay đổi khi ng.m.). ta tính trực tiếp dòng ng.m. dó theo:

)(* cbH
cb
NH
x
I
I =
hoặc
tt
tb
NH
x
U
I
3
=
Trong đó: x
tt
là điện kháng của hệ thống đối với điêm ng.m. qui đổi về
U
tb
tại chõ ng.m. Dòng ng.m. xung kích và toàn phần sẽ tính theo công thức
đã biết.

4) Tính dòng ng.m. trong 1 số trờng hợp đơn giản:
Có thể tính dòng ng.m. bằng phơng pháp giải tích. Khi chỉ cần tính dòng
siêu quá độ có thể thay các máy phát điện bằng sđđ. siêu quá độ E và
điện kháng siêu quá độ x
"
d

của chúng rồi tiến hành biến đổi sơ đồ thay thế
S
1
S
2
N

x
1
x
2

về dạng đơn giản, gồm 1 sđđ. tổng hợp ca 1 điện kháng tổng hợp x
"

theo các
phơng pháp đã biết.


+Dòng siêu quá độ ban đầu sẽ bằng:

"
"
"

=
x
E
I

+ Sức điện động siêu quá độ của các máy phát điện có thể tính gần đúng theo
công thức:


()
()
2
"
2
sincos"
d
IxUUE ++=


Trong đó: U; I; cos

; sin

- là các tham số trớc lúc ng.m. của máy phát
điện (có thể tra theo bảng 7-2).
+ ảnh hởng của phụ tải chỉ đợc xét tới khi chúng nối trực tiếp với điểm
ng.m
+ Trờng hợp ĐC không đồng bộ nối trực tiếp với điểm ng.m. thì có thể tính
thành phần chu kỳ của dòng ng.m. do đợc cc. trong chu kỳ đầu tiên.
I
ckĐ
= I
"
D
=

dmDdmD
D
D
II
x
E
5,4.
"
"
=
+ Thành phần không chu kỳ của dòng ng.m. do động cơ cung cấp tắt rất nhanh
nên không xét tới.
+ Dòng điện xung kích toàn phần tại chỗ ng.m. do hệ thống và động cơ cc
bằng:


)5,4.(2
dmDNHxkxk
IIki += (74)

Để tính toán đơn giản sơ bộ thành phần chu kỳ của dong ng.m., có thể giả thiết
nguồn có công suất gần đúng là vô cùng lớn và tính theo:

U
tb
- điện áp trung bình của đoạn có ng.m.


=
x

I
I
cb
ck
.3
x

- điện kháng tổng kể từ nguồn tới điểm ngm.
Nếu các tham số đợc tính toán trong hệ đơn vị tơng đối với S
cb
và U
tb
thì:



==
cbtb
cb
cb
cb
ck
xU
S
x
I
I
*
*
.3

Khi tính toán nếu r

1/3x thì có thể bỏ qua (sai số gập phải <5%). Còn khi
r>1/3x nếu bỏ qua r sẽ gập sai số lớn nên trong tính toán phải thay x

bằng z



22

+= xrz

Công suất ng.m. tính theo dong điện chu kỳ.



==
cb
cb
cktbN
x
S
IUS
*
3
Khi không biết điện kháng của hệ thống, nếu biết đợc dòng điện siêu quá
độ I

"
N
hay công suất S
N
(công suất khi ngắn mạch 3 pha do hệ thống cc.)
Thì có thể xác định điện kháng của hệ thống đối với điểm ngm.


2
"
3
tb
N
tb
ht
U
I
U
x ==
hoặc
N
cb
N
cb
ht
S
S
I
I
x

==
"
*

Nếu công suất ngm. S
N
cũng không đợc biết. Nhng biết dợc công suất
cắt của máy cắt điện dùng để cắt công suất ng.m. do hệ thống cc. thì ta lấy:

S
N
= S
dmcắt
hoặc I
"
N
= I
dmcắt

Nếu tại điểm nút ngoài hệ thông còn có thêm nhà máy điện địa phơng cc
Thì phải căn cứ vào sơ đồ xem máy cắt lây S
dmcát
có dòng điện của nhà máy
điện địa phơng chạy qua cc. cho điểm ngm. không?. nếu có dòng điện
ngm. của nhà máy điện địa phơng đi qua máy cát đó thì khi tính điện
kháng của hệ thống phải giảm S
dmcắt
hoặc I
dmcắt
đi một lợng do nhà máy địa

phơng cc.

8.5 Các phơng pháp thực tế để tính dòng ngắn mạch
không đối xúng:
8.6 Tính toán dòng ngắn mạch trong mạng hạ áp: