BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
Họ và tên: Đỗ Thị Lan Anh
Lớp: Đ2H3

Đề: 01

Giáo viên hướng dẫn: PGS TS. Phạm Văn Hòa
Cho sơ đồ HTĐ như sau:

Thông số:
ND1, ND2
TD
B1, B2
B3
TN

: Sđm = 176,5MVA; Uđm = 18kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,213; TDK
: Sđm = 117,7MVA; Uđm = 13,8kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,21; TDK
: Sđm = 200MVA; Uđm = 18/121kV; UN% = 10,5%;
: Sđm = 125MVA; Uđm = 13,8/242kV; UN% = 11%;
: Sđm = 125MVA; Uđm = 230/121/13,8kV;
U = 11%; U = 31%; U = 19%;
D1: 45km; D2: 23km; D3: 40km; D4: 100km;
Cả 4 dây đều có x0 = 0,4Ω/km, Xkh = 3,5X0
A. NGẮN MẠCH BA PHA N(3)
1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb 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 TĐ khi xảy ra ngắn mạch
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1)
1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb 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 TĐ khi xảy ra ngắn mạch

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

1

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
A. NGẮN MẠCH BA PHA N(3)
1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế
Sơ đồ thay thế:

Giá trị các điện kháng được tính như sau:
X1 = X5 = XND = X = 0,213 . ≈ 0,121
X2 = X4 = XB1 = . = . = 0,0525
100
X3 = Xd2 = X0.L . Scb S = 0,4.4,5. 115 2 = 0,0696

X = X = X .L.

100
= 0,4 .45. 115 2 = 0,136

X = X = X .L.

100

=0,4 .40. 115 2 =0,121

Do các đại lượng tính toán là định mức nên bỏ qua α .
Chọn α = 1

X = X = . = ( U + U - U ).
Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

2

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
= . (11+ 19 - 31). = - 0,004 ⇒ Bỏ qua
X = X = . = .( U + U - U ).
= .( 11 + 31 - 19 ). = 0,092
X = X = X . . = 0,4 . . = 0,0378
X = X = . = . = 0,088
X11 = X = X = 0,21 .

≈ 0,1784

2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản
• Bước 1:
Biến đổi ∆ 3, 6, 7 thành sao 12, 13, 14

D = X3 + X4 + X5 = 0,136 + 0,0696 + 0,121 ≈ 0,327
X = =

= 0,029

X = = = 0,026
X= =

= 0,05

X15 = X1 + X2 = 0,121 + 0,0525 = 0,1735
X16 = X4 + X5 = 0,0525 + 0,121 = 0,1735
X17 = X8 + X9 = 0,092 + 0,0378 = 0,1298
X18 = X10 + X11 = 0,088 + 0,1784 = 0,2664
Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

3

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

• Bước 2:

X19 = X15 + X12 = 0,1735 + 0,029 = 0,2025
X20 = X13 + X16 = 0,026 + 0,1735 = 0,1995
X21 = X14 + X17 = 0,05 + 0,1298 = 0,1798

• Bước 3:

X22 = X19 // X20 =

=

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

≈ 0,1
4

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
• Bước 4:

X23 = X21 + X22 = 0,1798 + 0,1 = 0,2798

Sơ đồ thay thế đơn giản

3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s
• Nhánh nhiệt điện:
Xtt ND = X23. = 0,2798. ≈ 0,988
Iđm ND = = ≈ 0,886
Tra đường cong tính toán được: I(0,2) ≈ 0,88
⇒ IND(0,2) = 0,88.0,886 ≈ 0,7797 (kA)

• Nhánh thủy điện:
Xtt TD = X18. = 0,2664. ≈ 0,314
Iđm TD = = ≈ 0,296
Tra đường cong tính toán được I(0,2) = 2,4
⇒ ITD(0,2) = 2,4.0,296 = 0,7104 (kA)
Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t = 0,2s là:

IN(0,2) = IND(0,2) + ITD(0,2) = 0,7797+ 0,7104 = 1,4901 (kA)
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch
Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

5

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
• Dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
INM TD = ITD(0,2) = 0,7104 (kA)
⇒

I = INM TD = 0,7104 (kA)
I = = 0,7104. = 12,458 (kA)
• Áp tại đầu cực máy phát khi xảy ra ngắn mạch:
I = 0,7104. ≈ 2,83 (kA)
U = I . X10 = 2,83.0,088 ≈ 0,249 (kV)

⇒

U = U . = 0,249 . 13,8 = 3,436 (kV)

B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1)
1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb 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

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

6

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

• Sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch: vì X = X2 nên sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch
giống như sơ đồ thay thế thứ tự Thuận nhưng không có suất điện động E. Vậy sơ đồ
là:

• Sơ đồ thay thế thứ tự Không:

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

7

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

Tính lại điện kháng cho các đường dây và tính thêm cho MBA TN phía hạ áp:
Ta có

Xkh = 3,5 Xth

XD1’ = X6’ = 3,5.X6 = 3,5.0,136 = 0,476
XD2’ = X7’ = 3,5.X7 = 3,5.0,121 = 0,4235
XD3’ = X3’ = 3,5.X3 = 3,5.0,0696 = 0,2436

XD4’ = X9’ = 3,5.X9 = 3,5.0,0378 = 0,1323
X25 = X = . = ( U + U - U ).
= .(19 + 31 - 11).

= 0,156

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:
Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

8

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

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 = X26= X24 // X18= = ≈ 0,135
• Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không:

 Bước 1:

Biến đổi ∆ 3’, 6’, 7’ thành sao 27, 28, 29
D = X3’ + X6’ + X7’ = 0,2436 + 0,476 + 0,4235 = 1,1431
X27 = = = 0,104
X28 = = = 0,09
X29 = = = 0,1764
X30 = X9’ + X8 = 0,1323 + 0,092 = 0,2243

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

9

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

 Bước 2:

X31 = X2 + X27 = 0,0525 + 0,104 = 0,1565
X32 = X28 + X4 = 0,09 + 0,0525 = 0,1425

 Bước 3:

X33 = X31 // X32 = = = 0,0746
 Bước 4:
Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

10

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X34 = X33 + X29 = 0,0746 + 0,1764 = 0,251
 Bước 5:

X35 = X34 // X25 = =

≈ 0,0962

 Bước 6:

X36 = X35 + X30 = 0,0962 + 0,2243 = 0,3205
 Bước 7:

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

11

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

 Bước 8:
X = X37 = X36 // X10 = = ≈ 0,069

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 1 pha chạm đất nên:
X∆ = X + X = 0,069 + 0,1365 =0,206
m=3

•

Sơ đồ phức hợp :

•

Biến đổi sơ đồ phức hợp về dạng đơn giản

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

12

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

Xtd1 = X38 = X24 + X∆ +

= 0,2798 + 0,206 + ≈ 0,702

Xtd2 = X39 = X18 + X∆ +

= 0,2664 + 0,206 + ≈ 0,669

I = + ≈ 2,92
Dòng ngắn mạch siêu quá độ là:
I = m . I. = 3.2,92. = 4,398 (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:

Dòng pha A thành phần thứ tự nghịch : Ia1 = Ia2 = 2,92
Để xác định dòng đầu cực máy phát,trước hết theo sơ đồ thứ tự thuận và nghịch
xác định dòng các thành phần Ia1 và Ia2 phía máy phát thủy điện. Theo biến đổi sơ đồ
thay thế thứ tự thuận về dạng đơn giản trước đây có sơ đồ dạng tương đối(dạng tdcb)

Dòng nhánh thủy điện:
Ia1TD

= 2,92. ≈ 1,496

Dòng nhánh nhiệt điện:
Ia2ND = 2,92 - 1,496 =1,424
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

= Ia1TD.(e j30 + e -j30).

= 1,496.( + j ) + – j )

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

13

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
= 0,8311 = (kA)
 Pha B:
I

= Ia1TD.(e j30e j240 + e -j30e j120)
= Ia1TD.(e j270 + e j90)
= 1,496.(– j) + j).
= 0 = (kA)
 Pha C:

I

= Ia1TD.(e j30e j120 + e -j30e j240 )
= Ia1TD.(e j150 + e j210)
= 1,496.( – + j – – j )
= – 0,8311
= 0.8311 = I (kA)

•

Điện áp các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:

I

= 2,92

Ia1TD = 1,496
Ia2ND = 1,424
X∆ = 0,206

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

14

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

Phân bố điện áp khi ngắn mạch

Sự phân bố điện áp các thành phần khi ngắn mạch N1 như hình trên
Ua1 = jIa1.( X + X ) = j2,92.( 0,069 +0,1365) ≈ j0,6;
Ua2 =-jIa1.X = -j.2,92.0,1365 ≈ -j0,399
Ua1F = Ua1 + jIa1TD.X10 = j0,6 + j.1,496.0,088 = j0,732
Ua2F = Ua2 + jIa2TD.X10 = -j0,399 + j.1,424.0,088 = -j0,274
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

UaF = Ua1F.ej30 + Ua2F.e-j30 = j0,732.( + j ) - j0,274.( - j )
= - 0,503 + j0,397
= = 0,641
Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

15

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
Đổi thành đơn vị có tên kV
UaF = 0,641. = 6,661 (kV)
 Pha B
UbF

= Ua1F.ej30.ej240 + Ua2F.e-j30.ej120
=Ua1F.ej270 + Ua2F.e90
= j0,732.(-j) + (-j0,274).(j)
= 1,006

Vậy =1.006
Đổi
thành
đơn vị
có tên
kV:
UbF =
1,006.
=

10,455
(kV)

 Pha C:
UcF

= Ua1F.e j30e j120 + Ua2F.e -j30e j240
= Ua1F.e j150 + Ua2F.e j210
= j0,732.( – + j ) + (-j0,274).( – – j )

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

16

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
= – 0,229 – j0,397
=

= 0,458

Đổi thành đơn vị có tên kV
UcF (kV)

= 0,458. ≈ 4,76 (kV)

Kết luận:
Dòng và áp các pha đầu cực khi ngắn mạch là:

I = 0,8311 kA
I = 0 kA
I = 0,8311 kA
UaF =6,661 kV
UbF = 10,455 kV
UcF = 4,47 kV

Đỗ Thị Lan Anh – Đ2H3

17

Trường Đại Học Điện Lực