Chương ii tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ thống điện

THÀNH VIÊN THỰC HIỆN

NHÓM 4

1. Hồ Kim Đạt - 20191458
2. Nguyễn Ngọc Trường Giang - 20191484
3. Hồ Quang Hiếu - 20191496
4. Trần Anh Tuấn - 20181294
5. Lê Anh Đức - 20173752
6. Hing Borey - 20190137
7. Trần Xuân Trường - 20191640
8. Lê Việt Tú – 20191644
9. Trịnh Hữu Tuấn Vũ - 20191660

2

CHƯƠNG II. TÌM HIỂU VỀ NGẮN
MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

GVHD: TS. Nguyễn Thị Anh

NỘI DUNG

Các chế độ hư hỏng và làm việc

I không bình thường của hệ thống

điện

II thống điện Tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ

III Tính tốn dịng ngắn mạch
IV đối xứng Tính tốn dịng ngắn mạch không

4

I. Các chế độ hư hỏng và làm việc không bình thường của
hệ thống điện.

 Những hư hỏng và chế độ làm việc khơng bình thường hay gặp
trong hệ thống điện bao gồm:
• Ngắn mạch.
• Chạm đất hoặc chạm vỏ (trong hệ thống có trung điểm không nối đất
trực tiếp hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang).
• Đứt dây (hở mạch).
• Các vịng dây trong máy điện chập nhau.
• Quá tải, quá điện áp, mất cân bằng cơng suất tác dụng.
• Dao động điện, mất kích từ máy phát điện, hư hỏng cơ khí trong máy
phát...

5

II. Tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ thống điện.

2.1. Các khái niệm cơ bản.
• Ngắn mạch trong hệ thống điện (HTĐ) chỉ hiện tượng các dây dẫn
pha chập nhau, chập đất (trong HTĐ có chung điểm nối đất) hoặc
chập dây trung tính.
• Khi xảy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi (giống như mạch điện bị ngắn
lại), dòng điện tăng lên đáng kể gọi là dòng ngắn mạch.

6

II. Tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ thống điện.

2.1. Các khái niệm cơ
bản
 Nguyên nhân ngắn mạch:

• Do cách điện bị hư hỏng
- Già cỗi khi làm việc lâu ngày.
- Bị tác động bởi điện trường mạnh gây phóng điện....

• Do tác động của con người, động vật gió bão... (tác động cơ khí)
• Do sét đánh.
• Thao tác khơng đúng quy trình.

7

II. Tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ thống điện.

2.1. Các khái niệm cơ
bản
 Hậu quả khi xảy ra ngắn

mạch:
• Gây phát nóng cục bộ nhanh, nhiệt độ lên cao gây cháy nổ.
• Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến

dạng hoặc vỡ các bộ phận.
• Gây sụt áp lưới điện.

• Gây mất ổn định hệ thống điện.
• Sinh ra các dịng điện khơng đối

xứng.
• Gây gián đoạn cung cấp điện.

8

II. Tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ thống điện.

2.1. Các khái niệm cơ
bản
 Biện pháp hạn chế ngắn

mạch:
• Dùng sơ đồ nối dây hợp lý, đơn giản, rõ ràng.
• Khi sự cố chỉ có phần tử sự cố bị cắt, các phần tử khác làm việc bình

thường.
• Các thiết bị và bộ phận dòng ngắn mạch đi qua phải chịu được tác

dụng nhiệt và cơ của dòng ngắn mạch.
• Dùng các biện pháp hạn chế dịng ngắn mạch (dùng kháng

điện).
• Dùng các thiết bị tự động và biện pháp bảo vệ khi ngắn mạch

9

II. Tìm hiểu về ngắn mạch trong hệ thống điện.

2.2. Các dạng ngắn Xác suất xảy
mạch. ra

• Ngắn mạch 3 pha (3 pha chập 5%
nhau), ký hiệu:
10%
• Ngắn mạch 2 pha (2 pha
chập nhau), ký hiệu:

• Ngắn mạch 1 pha (1 pha chập đất hoặc 65%

chập dây trung tính ), ký hiệu:

• Ngắn mạch 2 pha nối đất (2 pha chập 20%

nhau đồng thời chập đất), ký hiệu:

10

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.1. Nội dung tính tốn ngắn mạch.

(1) I” - giá trị ban đầu của thành phần chu kỳ, gọi là dòng ngắn mạch siêu q

độ.

(2) ixk - dịng điện xung kích (trị số cực đại của dịng ngắn mạch tồn phần).

Giá trị này cần thiết cho việc chọn thiết bị, thanh góp, sứ.. (kiểm tra ổn định động của
thiết bị).

(3) Ixk - giá trị hiệu dụng của dịng xung kích (trị hiệu dụng của dịng ngắn mạch
tồn phần trong chu kỳ đầu). dùng vào việc kiểm tra thiết bị điện về ổn định lực
điện động ở chu kỳ đầu.

(4) I0,2 - trị số hiệu dụng của thành phần chu kỳ sau 0,2 giây → kiểm tra khả

năng cắt của máy cắt (phần lớn các máy cắt tác động trong thời gian này).

(5) I∞ - trị số hiệu dụng của thành phần chu kỳ ổn định (t = ∞) dùng để kiểm tra

ổn định nhiệt của các thiết bị, thanh cái, sứ xuyên 11

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.1. Nội dung tính tốn ngắn mạch.

(6) S0,2 - cơng suất ngắn mạch ở thời điểm t = 0,2 giây, dùng để kiểm tra khả

năng cắt của máy cắt.

(7) tN - Thời gian xảy ra ngắn mạch:

tN = tbv + tMC

Trong đó: tbv - thời gian tác động của thiết bị bảo vệ, tMC - thời gian làm việc của máy
cắt.

(8) tqđ - thời gian quy đổi: khoảng thời gian cần thiết để dòng ngắn mạch xác

lập phát ra một lượng nhiệt đúng bằng lượng nhiệt do dòng ngắn mạch thực tế gây

ra trong thời gian tN.

12

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.2. Tính tốn ngắn mạch 3 pha trong mạng điện đơn
giản.
Dòng ngắn mạch bao gồm 02 thành phần:
‣ Thành phần dòng điện chu kỳ xác định bởi thông số mạch và sức điện
động nguồn sau ngắn mạch.
‣ Thành phần tự do mang đặc tính ngẫu nhiên.

 Dòng ngắn mạch: i(t) = iCK (t)+ia (t)
• ick(t) = ICKmsin(ωt +α −ϕN ) với: ICKm= : ϕN = arctg(

• ia(t)= Ce = ia0 e = [Im sin(α −ϕ)− ICKm sin(α −ϕN)] e với: Ta=

13

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.3. Dịng ngắn mạch xung kích.
 Thời điểm xuất hiện trị số xung kích t= 0,01s

• Ixk = ick(0,01) +ia0e = ickm(1+ e ) =kxkiCKm = kkxIck

Kxk=1+ e hệ số xung kích; (1
.

Dịng xung kích xuất hiện lớn nhất

14

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.4. Ngắn mạch 3 pha duy trì.
3.4.1. Dịng ngắn mạch duy trì khi máy phát
khơng có TĐK
 Khi khơng có TĐK sđđ của máy phát trước và sau ngắn mạch không
đổi
Eq=
 Trị số dòng ngắn mạch
IN=

Đồ thị vecto khi có ngắn mạch duy trì

15

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.4. Ngắn mạch 3 pha duy trì.

3.4.2. Dịng ngắn mạch duy trì khi máy phát
có TĐK

Khi có TĐK thí máy phát điện trong tình trạng ngắn mạch duy trì có thể có 1 trong
2 trạng thái

• Làm việc với điện áp định mức.
• Làm việc với dịng kích từ tới hạn.

Dịng ngắn mạch duy trì trong 2 trạng thái

Trạng thái kích từ tới hạn Trạng thái điện áp định mức
(Ngắn mạch gần) (Ngắn mạch ở xa)
Xng < Xth Xng > Xth

Eq = Eq gh Eq < Eq gh

U < Udm U =Udm

IN IN

16

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.5. Dịng ngắn mạch q độ .
 Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
I’’ =
=

17

III. Tính tốn dịng ngắn mạch.

3.6 . Hệ đơn vị tương đối:

Khi tính tốn ngắn mạch có thể dùng hệ đơn vị có tên hoặc trong hệ đơn vị tương

đối. Thực tế thường dùng hệ đơn vị tương đối nhằm tính tốn nhanh chóng, đơn

giản và thuận tiện. Scb
3U cb
 Dòng điện cơ bản: Icb được xác định theo Scb và Ucb

Icb 

xcb  2

Ucb Ucb
 Điện kháng cơ bản: xcb 
3Icb Scb

 Các đại lượng cơ bản trên có thể biểu diễn trong hệ đơn vị tương đối:

E*cb  E U*cb  U S*cb  S x*cb  x x 3Icb Scb
U cb U cb Scb x 2
xcb U cb U cb

18

IV. Tính tốn dịng ngắn mạch khơng đối xứng.

4.1. Phương pháp thành phần đối xứng.

 Phương pháp thành phần đối xứng dựa trên cơ sở toán học về sự phân
tích một hệ thống vector 3 pha thành các hệ thống 3 pha thành phần.
Tổng quát, xét một hệ thống 3 vector bất kỳ :
• Hệ thống thành phần thứ tự thuận: ;
• Hệ thống thành phần thứ tự nghịch: ;
• Hệ thống thành phần thứ tự khơng: ;

Tồn phần Thứ tự thuận Thứ tự nghịch Thứ tự không

19

IV. Tính tốn dịng ngắn mạch khơng đối xứng.

4.1. Phương pháp thành phần đối xứng.
• Dùng tốn tử quay ) ta có:
(5)

• Giải hệ phương trình (5) ta được:

(6)

• Hệ (6) là kết quả phân tích hệ thống 3 vector khơng đối xứng thành các thành
phần đối xứng. Các vector pha còn lại của hệ thống thành phần suy ra được
theo các quan hệ góc pha:

20