CHƯƠNG II CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN, NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP

Chương II
I. KHÁI NIỆM
Lựa chọn thiết bị
trong NMĐ&TBA
Chế độ làm việc lâu dài
Chế độ làm việc ngắn hạn
Điểm trung tính
Trung tính nối đất trực tiếp
Trung tính cách ly
Trung tính nối đất qua tổng trở
II. CHẾ ĐỘ LÀM ViỆC LÂU DÀI
Phương trình phát nóng cơ bản :
I
2
.R.dt = G.C.d
ϑ
+ q.F.(
ϑ
-
ϑ

0
).dt

Tổn thất trong
thiết bị
Làm nóng
thiết bị
Làm nóng mơi
trường xung quanh
Trong đó :

C - tỷ nhiệt của vật liệu làm dây dẫn - Ws / g .
0
C
G - trọng lượng dây dẫn - kg
F - diện tích bề mặt dây dẫn - cm
2

ϑ
- nhiệt độ dây dẫn -
0
C
q - năng lượng tỏa ra môi trường trên một đơn vò bề mặt dây


dẫn khi nhiệt độ tăng 1
0
C trong thời gian 1 sec -
W / cm
2
.
0
C
Giải phương trình vi phân trên ta được :
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
2
0
I R
qF
ϑ ϑ
∞

= +
cp
I
R
qF
I =
−
<
)0
(
ϑϑ
0
( )qF
I
R
ϑ ϑ
∞
−
=
⇔
I
2
.R.dt = G.C.d
ϑ
+ q.F.(
ϑ
-
ϑ

0

).dt

2
/
0
(1 )
t T
I R
e
qF
ϑ ϑ
−
− = −
Khi t=
∞
, dây dẫn đạt đến độ tăng nhiệt ổn đònh là
ϑ
∞

. Suy
ra, nhiệt độ ổn đònh của dây dẫn:
2
0
I R
qF
ϑ ϑ
∞
− =
⇔
Trong chế độ làm việc lâu dài yêu cầu nhiệt độ ổn đònh phải

bé hơn nhiệt độ cho phép
ϑ
cp
. Suy ra dòng điện cho phép lau
dài.
0
( )
cp
cp
qF
I
R
ϑ ϑ
−
=
Trong chế độ làm việc lâu dài dòng điện phải bé hơn dòng cho
phép
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
0)
max
(
ld cp
qF
I I
R
ϑ ϑ
−
≤ =
Chế độ làm
việc lâu dài

Chế độ làm việc lâu dài
bình thường
Chế độ làm việc lâu dài
cưỡng bức
 Choïn thieát bò sao cho I
cp tbò
> I
lv max
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
maxmax
.05,1
btcb
II
=
* Tính toaùn I
bt
& I
cb
:
•
Mạch MF:
I
U
F
S
F
max
3
F

bt dmMF
F
S
I I
U
= =
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
* Tính toaùn I
bt
& I
cb
:
•
Mạch đường dây đơn :
I
S
max
max maxcb bt
I I
=
max
max
2 3
pt
bt
S
I
U
=
U

II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
* Tính toaùn I
bt
& I
cb
:
•
Mạch đường dây kép:
S
max
I
maxmax
.2
btcb
II
=
max
max
2 3
pt
bt
S
I
U
=
U
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
•
Mạch 2 MBA song song :
2

max
max
S
S
bt
=
Công suất đi qua
Khả năng tải
1 max
max
2
min
.
cb
cb
cb qtsc B
S S
S
S k S
=


=

=


B
S
maxpt

S
I
+ i v i m ch MBAĐố ớ ạ
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI



−
=
Bqtsc
F
MBAcb
Sk
SS
S
.
22
min
min
max
•
Mạch NMĐ :
2
22
min
max
SS
S
F
MBAbt

−
=
+ i v i m ch MBAĐố ớ ạ
Công suất đi qua
Khả năng tải
min
max
S
S
min
max
S
S
HT
S
B
S
F
S
F
S
MBA
S
MBA
S
B
+ i MFĐố
maxmax
.05,1
btcb

II
=
max
3
F
bt dmMF
F
S
I I
U
= =
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI



−
=
Bqtsc
F
MBAcb
Sk
SS
S
.
22
min
min
max
•
Mạch NMĐ :

2
22
min
max
SS
S
F
MBAbt
−
=
+ i v i m ch MBAĐố ớ ạ
min
max
S
S
min
max
S
S
HT
S
B
S
F
S
F
K
S
MBA
S

MBA
S
B
Công suất đi qua
Khả năng tải
+ i MFĐố
maxmax
.05,1
btcb
II
=
max
3
F
bt dmMF
F
S
I I
U
= =
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
min
max1
max
min
.
F
Kcb
qtsc B F
S S

S
k S S S
−

=

+ −

0
max
=
Kbt
S
+ i v i m ch khaùng ñieän KĐố ớ ạ
Công suất đi qua
Khả năng tải
* Khi 1 MBA hư :
* Khi 1 MF hư :
min
max
S
S
min
max
S
S
HT
S
B
S

F
S
F
K
S
K
S
B
S
Kcbmax2
= S
MBA
+ S
tải
= ( S
F
- 2.S
min
)/2 + S
min

= S
F
/ 2
S
kcbmax
= max ( S
kcbmax1
, S
kcbmax2

)
* Khi bình thường:
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
1min
1max
S
S
1 2 3
1min
1max
S
S
2min
2max
S
S
HT
K1 K2
•
Mạch NMĐ :
+ i v i m ch MBAĐố ớ ạ
+ i MFĐố
T ng t nh treânươ ự ư
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
1min
1max
S
S
1 2 3
1min

1max
S
S
2min
2max
S
S
HT
K
1
K
2
•
Mạch NMĐ :
min1 min 2
max3
min1
2 ( )
min
.
F
Kcb
qtsc B F
S S S
S
k S S S
− +

=


+ −

min2
max
2
F
Kbt
S S
S
−
=
+ i v i m ch khaùng ñieän KĐố ớ ạ
Công suất đi qua
Khả năng tải
* Khi 1 MF hư 1 hay 3 :
* Khi MF 2 hư :
S
kcbmax
= max ( S
kcbmax1
, S
kcbmax2
)
* Khi bình thường:
min2 min1
max1 min1
2 ( 2 )
2
F
Kcb

S S S
S S
− +
= +
max 2
max 2
2
Kcb
S
S =
* Khi 1 MBA hư:
BT1 : Tính dòng làm việc bình thường & cưỡng bức qua
MBA và qua kháng điện K
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
áp số : Đ
I
MBAbtmax
= 3,08 kA
I
MBAcbmax
=

4,85 kA
I
Kbtmax
= 0 kA
I
Kcbmax
= 1,92 kA
MVA

20
30
HT
S
B
= 90 MVA
S
F
= 100 MVA
K
MVA
20
30
S
B
= 90 MVA
S
F
= 100 MVA
15 kV
110 kV
1min
1max
S
S
1 2 3
1min
1max
S
S

2min
2max
S
S
HT
BT2 : Tính dòng làm việc bình thường & cưỡng bức qua
MBA và qua kháng điện K
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
II. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LÂU DÀI
BT3 : Tính dòng làm việc bình thường&cưỡng bức qua MBA
1min
1max
S
S


HT
S
B1
S
B1
S
B2
S
F
S
F
S
F
2min

2max
S
S
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN
Phương trình phát nóng cơ bản :
I
2
.R.dt = G.C.d
ϑ

Tổn thất trong
thiết bị
Làm nóng
thiết bị
Làm nóng mơi
trường xung quanh
+ q.F.(
ϑ
-
ϑ
0
).dt
Là chế độ vận hành của tbò khi xảy ra NM, lúc
đó dòng điện rất lớn, thời gian tồn tại rất ngắn.
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN
I
2
.R.dt = G.C.d
ϑ

Tổn thất trong
thiết bị
Làm nóng
thiết bị
Làm nóng mơi
trường xung quanh
+ q.F.(
ϑ
-
ϑ
0
).dt
Do thời gian tồn tại rất ngắn nên ta có thể bỏ qua thành
phần tản nhiệt môi trường xung quanh
I
2
.R.dt = G.C.d
ϑ

Tổn thất trong
thiết bị
Làm nóng
thiết bị
Nhiệt độ cuối cùng ϑ
2
của dây dẫn khi ngắn mạch rất lớn (≈
300
0
C) nên phải xét đến sự thay đổi của điện trở R.
Trước khi ngắn mạch nhiệt độ của dây dẫn là ϑ

1
điện trở là
R
1
, thì khi nhiệt độ ϑ điện trở sẽ là:
1
1
ϑτ
ϑτ
+
+
= RR
Trong đó :
R
1
=
ρ
. l / F
G =
γ
. l .F
ρ
1
- điện trở suất của vật liệu dây dẫn ở nhiệt độ
ϑ
1
-
Ω
cm
l - chiều dài dây dẫn - cm

F - tiết diện ngang dây dẫn - cm
2
γ
- khối lượng riêng của vật liệu dây dẫn - g / cm
3
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN
Vào phương trình
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN
)ln(.
1
2
2
ϑτ
ϑτ
+
+
=
k
S
B
N
Với
1
1
)(.
ρ
ϑτγ
+
=
C

k
: hằng số phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt ban đầu

: là xung nhiệt của dòng ngắn mạch - A
2
.s
dtIB
N
t
N
2
0
∫
=
I
2
.R.dt = G.C.d
ϑ

1
1
ϑτ
ϑτ
+
+
= RR
Thay các trò số
Rồi lấy tích phân cả 2 vế từ 0 đến t và từ ϑ
1
đến ϑ

2
ta
có kết quả sau :
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN
* Tính B
N
:
NkckNckN
kck
t
ck
t
N
t
N
BBB
dtIdtIdtIB
+=
+==
∫∫∫
2
0
2
0
2
0
Trong đó :
B
Nkck
– xung nhiệt của thành phần không chu kỳ

≈
0
B
Nck
– xung nhiệt của thành phần chu kỳ
≈
I
xk
2
.t
N
).(.
22
MCBVRLxkNxkNckN
ttItIBB
+≈≈≈
Vậy ta có :
Để phần dẫn điện chòu đựng được dòng NM, nhiệt độ ϑ
2
phải bé hơn
nhiệt độ cho phép ngắn hạn của vật liệu :
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN
ϑ
2
< ϑ
cpnh
TT Phần dẫn điện
ϑ
cpnh
(

0
C)
1
Các bộ phận bằng đồng không có cách điện
300
2
Các bộ phận bằng đồng không có cách điện
200
3
Cáp điện lực lõi bằng đồng cách điện bằnggiấyU≤10kv
250
4
Cáp lõi nhom cách điện bằng giấy điện áp 10 kv trở lại
200
5
Cáp điện lực cách điện bằng giấy điện áp 20-35 kv
175
6
Cáp điện lực cách điện bằng cao su
200
7
Dây dẫn cách điện bằng cao su hay bằng policlovinyl
200
IV. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐiỂM TRUNG TÍNH
HTĐ 3 pha
Nối
∆

Nối Y
Điểm trung tính

Trung tính nối đất trực tiếp
Trung tính cách ly
Trung tính nối đất qua tổng trở