TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT BẰNG MATLAB ppsx

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
MỘT PHA CHẠM ĐẤT BẰNG
MATLAB
Giáo viên hướng dẫn:
ĐỖ NGUYỄN DUY PHƯƠNG
Sinh viên thực hiện:
MAI SÔ ĐIN 1064136

NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT (N(1))
Ngắn mạch một pha chạm đất là loại sự cố xảy ra nhiều
nhất trong hệ thống, thường do sét đánh hay do dây dẫn
tiếp xúc với đất
gọi nút xảy ra sự cố là nút k, ba dòng điện trên ba pha chảy
ra khỏi nút k khi có sự cố lần lượt là INa , INb, INc

sự cố pha a chạm đất qua tổng trở chạm ZN
Sự cố được biểu diễn bởi các phương trình sau:
I
Nb
= I
Nc
=0
V
ka
=Z
N
I
Na
Với Vka là điện áp pha so với đất tại nút k.
Do I
Nb

= I
Nc
=0, các thành phần đối xứng của dòng điện
chạy ra khỏi nút k được cho bởi:
NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT (N(1))
0
2
1
2
2
1 1 1
1
1 0
3
1 0
Na
Na
Na
Na
I
I
I a a
a a
I
 
 
 
 
 
 

 
 
=
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

=> I
Na0
= I
Na1
= I
Na2
=
3
Na
I
V
ka0
= -Z
kk0
I
Na0

; V
ka1
=V
N
- Z
kk1
I
Na0
; V
ka2
= - Z
kk2
I
Na0
Tổng trở các phương trình này và lưu ý: V
ka
=3Z
N
I
Na0
, ta nhận
được công thức sau:
V
ka
= V
ka0
+ V
ka1
+ V
ka2

= V
N
- (Z
kk0
+ Z
kk1
+ Z
kk2
) I
Na0
NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT (N(1))
=> INa0= INa1= INa2=
Z3ZZZ
Nkk2kk1
kk0
+++
N
V
I
Na
=3 I
Na0
=
Nkkkkkk
N
ZZZZ
V
3
3
210

+++

dxyVdl =
(
2
)
NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT (N(1))
khi chạm đất trực tiếp ZN0=0,lúc đó :
210 kkkkkk
N
ZZZ
V
++
210
3
kkkkkk
N
ZZZ
V
++
I
Na0
= I
Na1
= I
Na2
=
I
Na
=3 I

Na0
=

NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT (N(1))
mạch tương tương Thevenin của ba mạng thứ tự của
hệ thống được mắt nối tiếp với nhau, như hình

Tính tổng trở của ngắn mạch bất đối xứng
Bài 1: Hai máy đồng bộ được nối đến đường dây qua các máy biến thế ba
pha như trong hình 4. công suất và trở kháng của các máy phát và máy
biến thế là:
Máy 1 và 2: 100MVA; 20kV; X”d=X1=X2=20%; X0=4 %; Xg=5 %
Máy biến thế T1 và T2 : 100MVA; 20/345Y kV; X=8 %
Đường dây: với Scb=100MVA; Ucb=345kV thì trở kháng dường dây là
X1=X2=15 % và X0=50 % . Hãy vẽ ba mạc thứ tự và tìm ma trận tổng
trở nút thứ tự không theo thuật toán xây dựng Znút.
BÀI TOÁN NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM
ĐẤT VÀ ÚNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB
ĐỂ TÍNH TOÁN

Tính tổng trở của ngắn mạch bất đối xứng

Tính tổng trở của ngắn mạch bất đối xứng
Các nút 5 và 6 là hai nút trong của máy biến áp
Giải. Chọn Scb3p=100MVA; Vcb1=345kV phía cao áp hai
máy biến áp; Vcb2=20kV phía hạ áp cho máy biến áp.

áp dụng thuật toán xây dựng ma trận Znút, chúng ta hãy gọi
tên cho các nhánh thứ tự không từ (1) đến (6)
[ ]

19,0j






04,00
019,0
j
j
Bước 1: Thêm nhánh (1) cho nút điện thế không( nút gốc):

Bước 2: Thêm nhánh (2) cho nút gốc

Bước 3: Thêm nhánh (3) giữa nút 5 và 2











08,004,00
04,004,00
0019,0

jj
jj
j

Tính tổng trở của ngắn mạch bất đối xứng












58,008,004,00
08,008,004,00
04,004,004,00
00019,0
jjj
jjj
jjj
j

















66,058,008,004,00
58,058,008,004,00
08,008,008,004,00
04,004,004,004,00
000019,0
jjjj
jjjj
jjjj
jjjj
j
Bước 4: thêm nhánh (4) giữa nút 2 và 3

Bước 5: Thêm nhánh (5) giữa nút 3 và 6

Bước 6: Thêm nhánh (6) nốigiữa nút 4
và nút gốc






















19,000000
066,058,008,004,00
058,058,008,004,00
008,008,008,004,00
004,004,004,004,00
0000019,0
j
jjjj
jjjj
jjjj
jjjj
j

Tính tổng trở của ngắn mạch bất đối xứng
Nút 5 và 6 là các nút giả bên trong của máy biến thế, nếu ta
không quan tâm việc cắt nhánh đầu nối máy biến áp đấu
Y/ ,do mở máy cắt , chẳng hạn, thì không cần thiết phải đưa
vào hai nút 5 và 6 và bấy giờ ma trận tổng trở nút sẽ chỉ tương
ứng với bốn nút là 1,2,3 và 4.
∆
[Z
nút0
]=












19,0000
058,008,00
008,008,00
00019,0
j
jj
jj

j

Tính tổng trở của ngắn mạch bất đối xứng
Tương tự, áp dụng thuật toán xây dựng Znút vào mạng thứ
tự nghịch và mạng thứ tự thuận ta được:












1437,01211,00789,00563,0
1211,01696,01104,00789,0
0789,01104,01696,01211,0
0563,0789,01211,01437,0
jjjj
jjjj
jjjj
jjjj
[Znút](1)=[Zntus](2)=

Bài toán ngắn mạch một pha chạm đất
Bài 2:Cho sơ dồ mạng điện tiêu biểu như hình 9 . Thông số của các phần tử
như sau:

Máy 1 và 2: 100 MVA; 20kV; X”d=X1=X2=20%; X0=4 %; Xg=5 %
Máy biến thế T1 và T2 : 100 MVA; 20Y0/345Y0 kV; X=8 %
Cả hai máy biến thế điều được nối đất trực tiếp ở hai bên. Trên cơ bản
Scb=100 MVA; Ucb=345 kV thì kháng trở dây dẫn là X1=X2=15 %;X0= 50
%. Hệ thống đang vận hành tại điệna áp định mức không có dòng trước sự cố
khi sự cố một dây chạm đất trực tiếp (ZN=0) xảy ra trên pha a tại nút 3. dung
ma trận tổng trở nút cho mỗi mạng thứ tự, xác định dòng chạm đất siêu quá độ
tại nơi có sự cố, điện áp pha đầu cực của máy phát 2, và dòng siêu qua độ chạy
ra khỏi máy phát trên pha c của máy phát 2.

Bài toán ngắn mạch một pha chạm đất
a)sơ đồ một dây hệ thống đực mô tả trong bai 1
b)mạng thứ tự không của hệ thống trong bài 1

Bài toán ngắn mạch một pha chạm đất
Z
nút0
=













1553,01407,00493,00347,0
1407,01999,00701,00493,0
0493,00701,01999,01407,0
0347,00493,01407,01553,0
jjjj
jjjj
jjjj
jjjj
Chúng ta có thể dùng ma trận Znút1, Znút2 đã được trình bày ở bài 1
321
333333
ZZZ
V
N
++
8549,1
)1999,01696,01696,0(
00,1
0
j
j
−=
++
∠
I
NA0
= I
NA1
= I
NA2

=
=
đvtđ
nối mạch tương đương Thevenin của các mạng thứ tự nối
tiếp nhau, như trình bày trên hình sau, ta tính được

Bài toán ngắn mạch một pha chạm
đất
3
0
270931∠
Dòng tổng sự cố là: INA=3I
NA0
= - j5,5648 đvtđ
Dòng điện cơ bản phía đường dây truyền tải điện áp cao là
IcbII=100000/ .345= 167,35 A, ta có:
I
NA
= - j5,5648.167,35= A

Bài toán ngắn mạch một pha chạm
đất
2246,0)8549,1)(1407,0(
00
0
43
4
=−−=−= jjIZV
NA
a

7754,0)8549,1)(1211,0(1
11
1
43
4
=−−=−= jjIZVV
NA
N
a
2246,0)8549,1)(1211,0(
22
2
43
4
−=−−=−= jjIZV
NA
a
Các điện áp thứ tự pha a tại nút 4, tại đầu cực của máy 2 được tính
theo phương trình (1.6) với k=3, j=4.
đvtđ
đvtđ
đvtđ
0
4
2 0
4
2 0
4
1 1 1 0,2246 0,2898 0,0 0,2898 0
1 . 0,7754 0,5346 0,866 1,0187 121,8

1 0,2246 0,5346 0,866 1,0187 121,8
a
b
c
V
j
V a a j
a a j
V
 
 
 
− + ∠
     
 
 
     
= = − − = ∠ −
 
 
     
 
 
     
− − + ∠
     
 
 
 
điện áp pha a,b,c tại nút 4 như sau:

Bài toán ngắn mạch một pha chạm
đất
3
0
4
0346,3 ∠=
a
V
0
4
8,121763,11 −∠=
b
V
0
4
8,121763,11 ∠=
b
V
Để biểu diễn các điện áp pha của máy 2 bằng đơn vị kV, ta
nhân chúng cho V
cbpha
=20/ , và được:
kV
kV
kV
525,6
04,0
2610,0
0

4
0
0
j
jjX
V
I
a
a
−==−=
123.1
20.0
7754,00,1
''
4
1
1
j
jjX
VV
I
aN
a
−=
−
=
−
−=
đvtđ
đvtđ

Bài toán ngắn mạch một pha chạm
đất
2
2
4
''
0,7754
1.123
0.20
a
a
V
I j
jX j
= − = − = −
đvtđ
402,5)123,1()123,1(525,6
22
210
jjajajIaIaII
aaac
−=−+−+−=++=
đvtđ
Từ sơ đồ thứ tự thuận, sơ đồ thứ tự không chúng ta vẽ lại hình sau
Dòng điện cơ bản phía điện áp thấp ( các máy phát ) là 100000/( .20)=2886,751 A
Và vì vậy |Ic|=15594 A. Các điện áp và dòng trong hệ thống có thể được tính tương tự
3

Bài toán ngắn mạch một pha chạm

đất
1696,0
28,043,0
28,0.43,0
21
j
jj
jj
ZZ =
+
=
∑
=
∑
1999,0
27,077,0
27,0.77,0
0
j
jj
jj
Z =
+
=
∑

Lệnh lập trình trong Matlab
% CHUONG TRINH TINH TOAN MA MA TRAN TONG TRO Z NUT
function[Zbus]=zbuild(linedata)
nl=linedata(:,1);nr=linedata(:,2);R=linedata(:,3);

X=linedata(:,4);
nbr=length(linedata(:,1));nbus= max(max(nl),max(nr));
for k=1:nbr
if R(k)==inf|X(k)==inf
R(k)=99999999;X(k)=99999999;
else,end
end
ZB=R+j*X;
Zbus=zeros(nbus,nbus);
tree=0;
% Moi
%them mot nhanh tu mot nut moi den nut chuan 0
for I=1:nbr
ntree(I)=1;
if nl(I)==0|nr(I)==0
if nl(I)==0 n=nr(I);


CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MA TRẬN
TỔNG TRỞ Z NÚT
elseif nr(I)==0 n=nl(I);
end
if abs(Zbus(n,n))==0 Zbus(n,n)=ZB(I);tree=tree+1;%moi
else Zbus(n,n)=Zbus(n,n)*ZB(I)/(Zbus(n,n)+ZB(I));
end
ntree(I)=2;
else,end
end
%them mot nhanh tu ntu moi den mot nut dang ton tai
while tree<nbus%moi

for n=1:nbus
nadd=1;
if abs(Zbus(n,n))==0
for I=1:nbr
if nadd==1;
if nl(I)==n|nr(I)==n
if nl(I)==n k=nr(i);
elseif nr(I)==n k=nl(I);
end


if abs(Zbus(k,k))~=0
for m=1:nbus
if m~=n
Zbus(m,n)=Zbus(m,k);
Zbus(n,m)=Zbus(m,k);
else,end
end
Zbus(n,n)=Zbus(k,k)+ZB(I);tree=tree+1;%moi
nadd=2;ntree(I)=2;
else,end
else,end
else,end
end
else,end
end
end %Moi
% Them mot nhanh lien ket giua hai nut cu
for n=1:nbus
for I=1:nbr

CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MA TRẬN
TỔNG TRỞ Z NÚT

CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MA TRẬN
TỔNG TRỞ Z NÚT
if ntree(I)==1
if nl(I)==n|nr(I)==n
if nl(I)==n k=nr(I);
elseif nr(I)==n k=nl(I);
end
DM=Zbus(n,n)+Zbus(k,k)+ZB(I)-2*Zbus(n,k);
for jj=1:nbus
AP=Zbus(jj,n)-Zbus(jj,k);
for kk=1:nbus
AT=Zbus(n,kk)-Zbus(k,kk);
DELZ(jj,kk)=AP*AT/DM;
end
end
Zbus=Zbus-DELZ;
ntree(I)=2;
else,end
else,end
end
end

CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN NGẮN
MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT
%CHUONG TRINH TINH TOAN NGAN MACH MOT PHA CHAM DAT
function lgfault(zdata0,Zbus0,zdata1,Zbus1,zdata2,Zbus2,V)
if exist('zdata2')~=1

zdata2=zdata1;
else,end
if exist('Zbus2')~=1
Zbus2=Zbus1;
else,end
nl=zdata1(:,1);nr=zdata1(:,2);
nl0=zdata0(:,1);nr0=zdata0(:,2);
nbr=length(zdata1(:,1));nbus=max(max(nl),max(nr));
nbr0=length(zdata0(:,1));
R0=zdata0(:,3);X0=zdata0(:,4);
R1=zdata1(:,3);X1=zdata1(:,4);
R2=zdata1(:,3);X2=zdata1(:,4);
for k=1:nbr0
if R0(k)==inf|X0(k)==inf
R0(k)=99999999;X0(k)=99999999;
else,end