Bài giảng ngắn mạch điện chương 6 cđ phương đông

CAO ĐẲNG
PHƯƠNG ĐÔNG QUẢN NAM
BÀI GIẢNG NGẮN MẠCH ĐIỆN


CHƯƠNG 6:

CÁC PHƯƠNG PHÁP

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH:
I.1. Tính dòng siêu quá độ ban đầu:
 Lập sơ đồ thay thế:
- Sử dụng 1 trong 4 phép qui đổi tham số
- Máy phát: thay thế bằng EF = E”o và XF = x”d
E”o tính theo biểu thức với giả thiết MF làm việc ĐM trước
NM:
E"  ( U sin   I x " ) 2  ( U cos ) 2
o

F

F d

F

Nếu MF làm việc ở chế độ không tải trước NM thì E”o = UF
- Phụ tải: thay thế bằng EPT = E”PT = 0,8

XPT = X”PT = 0,35

(chỉ xét đến những phụ tải nối trực tiếp vào điểm ngắn mạch)

- Các phần tử tỉnh (KĐ,Đd,MBA): thay thế bằng X giống như ở
CĐXL bình thường
- Hệ thống CS vô cùng lớn: thay thế bằng UH = 1
XH = 0


Trị số trung bình của x” và E”
(trong đơn vị tương đối với lượng cơ bản là định mức)
THIẾT BỊ

x”

E”

Máy phát turbine hơi

0,125

1,08

Máy phát turbine nước có cuộn cản

0,20

1,13

Máy phát turbine nước không cuộn cản

0,27

1,18

Động cơ đồng bộ

0,2

1,1

Máy bù đồng bộ

0,2

1,2

Động cơ không đồng bộ

0,2

0,9

Phụ tải tổng hợp

0,35

0,8


 Biến đổi sơ đồ thay thế:

Biến đổi sơ đồ thành
dạng đơn giản gồm một
hay nhiều nhánh nối trực
tiếp từ nguồn đến điểm
ngắn mạch.

 Tính dòng NM:

"
Io

"
Ei
"
i 1 X i
n




Ví dụ: Tính I”o khi N(3) tại N. Đường dây D1, D2, D3 có điện kháng
x1 = 0,4/Km; loại MF turbine hơi. Các số liệu khác cho trên hình.


I.2. Tính dòng xung kích:

i xk  2k xk I "o
I xk  I "o 1  2( k xk  1) 2

kxk là hệ số xung kích, phụ thuộc vào hằng số thời
gian Ta=x/r


Tr s ca x/r v kxk khi ngn mch mt s im trong h thng in
STT
1
2

3

4

5

6

7

Vậ TRấ IỉM NGếN MACH

x/r

Thanh goùp 6 - 10KV cuớa nhaỡ maùy õióỷn coù caùc
40 - 80
maùy phaùt cọng suỏỳt mọựi maùy 30 - 60MW.
Sau khaùng õióỷn õổồỡng dỏy dổồùi 1000A nọỳi vồùi
thanh goùp cuớa nhaỡ maùy õióỷn coù caùc maùy
20 - 60
phaùt cọng suỏỳt mọựi maùy 30 - 60MW.

Thanh goùp cao aùp cuớa nhaỡ maùy õióỷn coù caùc
maùy bióỳn aùp cọng suỏỳt mọựi maùy 100MVA vaỡ 30 - 60
lồùn hồn.
Thanh goùp cao aùp cuớa nhaỡ maùy õióỷn coù caùc
maùy bióỳn aùp cọng suỏỳt mọựi maùy 30- 100MVA.

20 - 50

Thanh goùp haỷ aùp cuớa traỷm bióỳn aùp giaớm aùp
coù caùc maùy bióỳn aùp cọng suỏỳt mọựi maùy
20 - 40
100MVA vaỡ lồùn hồn.
Thanh goùp haỷ aùp cuớa traỷm bióỳn aùp giaớm aùp
coù caùc maùy bióỳn aùp cọng suỏỳt mọựi maùy 3015 - 30
100MVA.
Caùc õióứm ồớ xa maùy phaùt (Thanh goùp haỷ aùp
cuớa traỷm bióỳn aùp giaớm aùp coù caùc MBA cọng
15
suỏỳt mọựi maùy 20MVA, thanh goùp cuớa traỷm
trong maỷng phỏn phọỳi...)

kxk
1,92 - 1,96
1,85 - 1,95

1,89 - 1,95

1,85 - 1,94

1,85 - 1,92

1,81 - 1,89

1,8


Khi có phụ tải nối trực tiếp vào điểm ngắn mạch
thì phải xét riêng ảnh hưởng của phụ tải:

i xk  2k xk I "o  2k xk I "Â

I”Đ - dòng siêu quá độ ban đầu do phụ tải nối trực
tiếp vào điểm ngắn mạch cung cấp.
kxkĐ - hệ số xung kích của phụ tải tổng hợp.


I.3. Tính dòng ngắn mạch duy trì:

Trình tự để giải một bài toán ngắn mạch ở tình
trạng duy trì bao gồm các bước sau:
- Giả thiết: Tùy thuộc vào vị trí của máy phát điện
đối với điểm ngắn mạch, giả thiết trước trạng thái
làm việc của máy phát điện (những máy phát điện ở
gần điểm ngắn mạch được giả thiết là làm việc ở
trạng thái kích từ giới hạn, còn ở xa - trạng thái điện
áp định mức).


- Lập sơ đồ thay thế:
 Phần tử tỉnh (MBA, KĐ, Đd...) được thay thế bởi các

thông số giống như ở chế độ làm việc bình thường.
 Phụ tải được thay bằng: EPT = 0 và xPT = 1,2
 HTCSVCL được thay bằng: UH = 1 và xH = 0
 MF không có TĐK được thay bằng:
EF = Eq (với Eq* = If*)
XF = xd
 MF có TĐK ở trạng thái KTGH được thay bằng:
EF = Eqgh (với Eqgh* = Ifgh*)
XF = xd
 MF có TĐK ở trạng thái định mức được thay bằng:
EF = Uđm
XF = 0


- Tính toán: Biến đổi sơ đồ thay thế thành dạng đơn giản
và tính dòng IN tại điểm ngắn mạch:
E
I N  I ck 
X
- Kiểm tra: dựa vào sơ đồ thay thế, từ dòng ngắn mạch
tổng IN tính ngược lại để tìm dòng IF do từng MF có TĐK
cung cấp cho điểm ngắn mạch và so sánh với Ith của nó:
Eqgh*  1
1
I th* 

X th*
x d*
Nếu IF  Ith thì MF làm việc ở trạng thái KTGH.
Nếu IF  Ith thì MF làm việc ở trạng thái định mức.

Nếu giả thiết đúng xem như bài toán đã giải xong. Nếu
giả thiết sai ở một máy phát điện nào đó cần phải thay
đổi trạng thái của nó và tính toán lại.


Ví dụ:
Khi ngắn mạch 3 pha ở điểm N trên sơ đồ; hãy xác định
dòng NM duy trì qua kháng điện K1, dòng và áp của máy phát F3.
Máy phát tuabin nước F1, F2 giống nhau: 30MVA; 10,5KV;
xd = 1,136; có TĐK, Ifgh1 = 3,1.
Máy phát tuabin hơi F3: 50MVA; 10,5KV; xd = 2,22; có
TĐK, Ifgh2 = 4.
Điện áp định mức của các máy biến áp lấy bằng điện áp
trung bình của các cấp tương ứng. Máy biến áp B1, B2 giống nhau.
Số liệu của các phần tử còn lại cho trên sơ đồ.


Sơ đồ nối điện

Sơ đồ thay thế


II. PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CONG TÍNH TOÁN:
II.1. Đường cong tính toán:

Đường cong tính toán là
đường cong biểu diễn trị số
tương đối của thành phần chu
kỳ trong dòng ngắn mạch tại
những thời điểm tùy ý của quá

trình quá độ phụ thuộc vào
một điện kháng - điện kháng
tính toán x*tt = x”d + xN.
I*ckt = f(x*tt , t)

I*ckt
t1
t2
t3

x*tt


Lưu ý:
Các tham số trên đường cong tính toán đều tính trong
đơn vị tương đối với lượng cơ bản là định mức của máy
phát: Ucb = Utb và Scb = SđmF
Có 2 loại đường cong tính toán khác nhau cho 2 loại
máy phát: turbine hơi và turbine nước.
- Các đường cong tính toán chỉ vẽ đến xtt = 3. Khi
xtt > 3, sự biến thiên của biên độ dòng điện chu kỳ theo
thời gian rất ít, thực tế có thể coi là không đổi trong
suốt cả quá trình ngắn mạch và bằng trị số ban đầu.


Đường cong tính
toán của máy phát
điện turbine hơi

Đường cong tính
toán của máy phát
điện turbine nước


II.2. Phương pháp tính toán:

 Lập sơ đồ thay thế:
- Tính toán qui đổi gần đúng trong đơn vị tương đối (với
các lượng cơ bản Scb, Ucb = Utb)
- Không cần đặt sức điện động trong sơ đồ.
- Máy phát: thay thế bằng XF = x”d
- Phụ tải: có thể bỏ đi, trừ phụ tải nối trực tiếp vào điểm
ngắn mạch thì thay thế bằng XPT = x”PT = 0,35 và tính
toán như máy phát có cùng công suất.
- Các phần tử tỉnh (KĐ,Đd,MBA): thay thế bằng X giống
như ở CĐXL bình thường
- Hệ thống công suất vô cùng lớn: thay thế bằng UH = 1
XH = 0


 Xác định nhóm các máy phát:
- Nhập chung các máy phát có
khoảng cách đến điểm ngắn
mạch gần như nhau.
- Hệ thống công suất vô cùng lớn
phải tách riêng ra .
 Biến đổi sơ đồ thay thế: Dùng
các phép biến đổi đưa sơ đồ về
dạng từng nhánh độc lập nối

với điểm NM.


 Tính điện kháng tính toán:
x * tti  x * i .

Sâmi
Scb

Sđmi - tổng công suất định mức của các máy phát
nhập chung trong nhánh thứ i.

 Tra đường cong tính toán :

Từ x*tti và thời điểm t cần xét, tra đường cong tính
toán tương ứng sẽ tìm được I*ckti


 Tính dòng tổng trong hệ đơn vị có tên:
Ickt = I*ckti.Iđmi + INH
trong đó: I NH  I * NH .I cb 
I âm

Sâm

3.U tb

1
x * NH

.I cb
Scb
I cb 
3.U tb

Một số điểm cần lưu ý:
- Khi x*tti > 3 thì dòng chu kỳ không thay đổi và bằng:
I*cki = 1/x*tti
- Nếu các máy phát khác loại thì dùng đường cong tính
toán của máy phát có công suất lớn, gần điểm ngắn
mạch.


Ví dụ: Xác định công suất ngắn mạch sau 0,2sec khi ngắn mạch 3
pha ở điểm N1.Các đường dây có điện kháng x1 = 0,4Ohm/Km.
Các số liệu khác cho trên hình.