Bài tập dài bộ môn ngắn mạch trong hệ thống điện

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Họ và tên: Nguyễn Hồng Linh Lớp: Đ
2
H
2
Đề: 05
Giáo viên hướng dẫn: PGS TS. Phạm Văn Hòa
Cho sơ đồ HTĐ như sau:
Thông số:
ND1, ND2 : S
đm
= 176,5MVA; U
đm
= 18kV; Cosϕ = 0,85; X = X
2
= 0,213; TDK
TD : S
đm
= 117,7MVA; U
đm
= 13,8kV; Cosϕ = 0,85; X = X
2
= 0,21; TDK
B1, B2 : S
đm
= 200MVA; U
đm
= 18/121kV; U
N
% = 10,5%;

B3 : S
đm
= 125MVA; U
đm
= 13,8/242kV; U
N
% = 11%;
TN : S
đm
= 125MVA; U
đm
= 230/121/13,8kV;
U = 11%; U = 31%; U = 19%;
D1: 45km; D2: 23km; D3: 40km; D4: 100km;
Cả 4 dây đều có x
0
= 0,4Ω/km, X
kh
= 3,5X
0
A. NGẮN MẠCH BA PHA N
(3)
1) Chọn S
cb
= 100MVA, U
cb
= U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế
2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N
(1,1)
1) Chọn S
cb
= 100MVA, U
cb
= U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không
2) Biến đổi các 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 TD khi xảy ra ngắn mạch
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
1
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
A. NGẮN MẠCH BA PHA N
(3)
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
2
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
1) Chọn S
cb
= 100MVA, U
cb
= U
tb
các cấp, lập sơ đồ thay thế
Sơ đồ thay thế:

Giá trị các điện kháng được tính như sau:






X
D4
= X
9
= x
0


= 0,4. . ≈ 0,0378
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
3
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản
• Bước 1:
X
15
= X
1
+ X
2
= 0,121 + 0,0525 = 0,1735
Biến đổi ∆ 3, 4, 5 thành sao 12, 13, 14
D = X

3
+ X
4
+ X
5
= 0,136 + 0,07 + 0,121 = 0,327

X
16
= X
6
+ X
7
= 0,0525 + 0,121 = 0,1735
X
17
= X
9
+ X
10
+ X
11
= 0,0378 + 0,088 + 0,1784 = 0,3042
• Bước 2:
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
4
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
X
18
= X

15
+ X
12
= 0,1735 + 0,029 = 0,2025
X
19
= X
13
+ X
16
= 0,026 + 0,1735 = 0,1995
X
20
= X
8
+ X
14
= 0,092 + 0,05 = 0,142
• Bước 3:
X
21
= X
18
// X
19
= = ≈ 0,1
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
5
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
• Bước 4:

X
22
= X
21
+ X
20
= 0,1 + 0,142 = 0,242
Sơ đồ thay thế đơn giản
3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s
• Nhánh nhiệt điện:
X
tt ND
= X
22
. = 0,242. ≈ 0,854
I
đm ND
=

= ≈ 0,886
Tra đường cong tính toán được: I(0,2) ≈ 1,07
⇒ I
ND
(0,2) = 1,07.0,886 ≈ 0,948 (kA)
• Nhánh thủy điện:
X
tt TD
= X
17
. = 0,3042. ≈ 0,358

I
đm TD
=

= ≈ 0,296
Tra đường cong tính toán được I(0,2) ≈ 2,9
⇒ I
TD
(0,2) = 2,9.0,296 = 0,8584 (kA)
Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t = 0,2s là:
I
N
(0,2) = I
ND
(0,2) + I
TD
(0,2) = 0,948 + 0,8584 = 1,8064 (kA)
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch
• Dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
I
NM TD
= 0,8584 (kA)
⇒ I = I
NM TD
= 0,8584 (kA)
I = 0,8584. = 15,053 (kA)
• Áp tại đầu cực máy phát khi xảy ra ngắn mạch:
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
6
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

I = 0,8584. ≈ 3,42
U = I
NM TD
.(X
9
+ X
10
) = 3,42.(0,0378 + 0,088) ≈ 0,43
⇒ U = 0,43.13,8 = 5,934 (kV)
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N
(1,1)
1) Chọn S
cb
= 100MVA, 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 Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
7
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
• Sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch: vì X = X
2
nên sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch
giống như sơ đồ thay thế thứ tự Thuận nhưng không có suất điện động E
• Sơ đồ thay thế thứ tự Không:
Tính lại điện kháng cho các đường dây và tính thêm cho MBA TN phía hạ áp:
X
D1’

=

X
3’
= 3,5.X
3
= 3,5.0,136 = 0,476
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
8
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
X
D2’
=

X
4’
= 3,5.X
4
= 3,5.0,07 = 0,245
X
D3’
=

X
5’
= 3,5.X
5
= 3,5.0,121 = 0,4235
X
D4’

=

X
9’
= 3,5.X
9
= 3,5.0,0378 = 0,1323
2. Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản:
• Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Thuận: như sơ đồ tính ngắn mạch 3 pha và có
kết quả như ở phần A
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Thuận
• Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch:
Biến đổi như sơ đồ tính ngắn mạch 3 pha và có kết quả như phần A ta có:
Vì không có suất điện động nên có thể nhập song song hai nhánh ND và TD
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch
X = X
24
= X
22
// X
17
=

= ≈ 0,135
• Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không:
 Bước 1:
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
9
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
Biến đổi ∆ 3’, 4’, 5’ thành sao 25, 26, 27

D = X
3’
+ X
4’
+ X
5’
= 0,476 + 0,245 + 0,4235 = 1,1445

X
28
= X
9’
+ X
10
= 0,1323 + 0,088 = 0,2203
 Bước 2:
X
29
= X
2
+ X
25
= 0,0525 + 0,102 = 0,1545
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
10
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
X
30
= X
26

+ X
6
= 0,091 + 0,0525 = 0,1435
 Bước 3:
X
31
= X
29
// X
30
=

= ≈ 0,0744
 Bước 4:
X
32
= X
31
+ X
27
= 0,0744 + 0,176 = 0,2504
 Bước 5:
X
33
= X
32
// X
23
=

= ≈ 0,088
 Bước 6:
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
11
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
X
34
= X
33
+ X
8
= 0,088 + 0,092 = 0,18
 Bước 7:

 Bước 8:
X = X
35
= X
34
// X
28
=

= ≈ 0,099
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không
3. Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I” tại điểm ngắn mạch:
• Vì ngắn mạch 2 pha chạm đất nên:
X
∆
= = ≈ 0,057

m = . = . ≈ 1,506
• Sơ đồ phức hợp :
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
12
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
• Biến đổi sơ đồ phức hợp về dạng đơn giản
X
td1
= X
36
= X
22
+ X
∆
+

= 0,242 + 0,057 + ≈ 0,344
X
td2
= X
37
= X
17
+ X
∆
+

= 0,3042 + 0,057 + ≈ 0,433
I = + ≈ 5,22
Dòng ngắn mạch siêu quá độ là:

I = m.I. = 1,506.5,22. ≈ 1,973 (kA)
4. Tình áp và dòng các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
• Dòng các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
I = 5,22 ⇒ I
a2
= – I
a1
. = – 5,22. ≈ – 3,012
I = 5,22. ≈ 2,313
I = – 3,012. ≈ – 1,34
Dòng trên các pha A,B,C đầu cực máy phát TD có xét đến tổ đấu dây của
MBA B3 (tổ đầu dây 11 giờ):
 Pha A:
I = I.e
j30
+ I.e
-j30
= 2,313.( + j ) + ( – 1,34).( – j )
= 0,843 + j1,8265
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
13
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
= ≈ 2,012
I (kA) = 2,012. ≈ 8,42 (kA)
 Pha B:
I = I.e
j30
e
j240
+ I.e

-j30
e
j120

= I.e
j270
+ I.e
j90

= 2,313.(– j) + (– 1,34).j
= – j3,653
= ≈ 3,653
I (kA) = 3,653. ≈ 15,283 (kA)
 Pha C:
I = I.e
j30
e
j120
+ I.e
-j30
e
j240

= I.e
j150
+ I.e
j210

= 2,313.( – + j ) + (– 1,34).( – – j )
= – 0,843 + j1,8265

= ≈ 2,012
I (kA) = 2,012. ≈ 8,42 (kA)
• Điện áp các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
I = 5,22; I = – 3,012;
I = 2,313; I = – 1.34;
X
∆
= 0,057
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
14
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
Phân bố điện áp khi ngắn mạch
U
a1
= jI
a1
.X
∆
= j5,22.0,057 ≈ j0,3; U
a2
= U
a1
= j0,3;
U = U
a1
+ j.I.(X
9
+ X
10
)

= j0,3 + j2,313.(0,0378 + 0,088)
≈ j0,591
U = U
a2
+ j.I.(X
9
+ X
10
)
= j0,3 + j(– 1.34).(0,0378 + 0,088)
≈ j0,132
Điện áp trên các pha A,B,C đầu cực máy phát TD có xét đến tổ đấu dây của
MBA B3 (tổ đầu dây 11 giờ):
 Pha A:
U = U.e
j30
+ U.e
-j30
= j0,591.( + j ) + j0,132.( – j )
= – 0,2295 + j0,626
Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
15
Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
= ≈ 0,67
U (kV) = 0,67. ≈ 5,338 (kV)
 Pha B:
U = U.e
j30
e
j240

+ U.e
-j30
e
j120

= U.e
j270
+ U.e
j90

= j0,591.(– j) + j0,132.j
= 0,459
= 0,459
U (kV) = 0,459. ≈ 3,657 (kV)
 Pha C:
U = U.e
j30
e
j120
+ U.e
-j30
e
j240

= U.e
j150
+ U.e
j210

= j0,591.( – + j ) + j0,132.( – – j )

= – 0,2295 – j0,626
= ≈ 0,67
U (kV) = 0,67. ≈ 5,338 (kV)

Nguyễn Hồng Linh – Đ1H1 Trường Đại Học Điện Lực
16