BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Họ và tên: PHẠM VĂN ĐIỆP
Lớp: Đ2H2

Đề: 6

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 = 75MVA; Uđm = 10,5kV; Cosϕ = 0,8; X = X2 = 0,146; TDK
: Sđm = 117,7MVA; Uđm = 13,8kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,21; TDK
: Sđm = 80MVA; Uđm = 10,5/115kV; 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 ND1 khi xảy ra ngắn mạch.
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1,1)
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”.
SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 1


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

4) Xác định áp và dòng các pha tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch.
A. NGẮN MẠCH BA PHA N(3)
1). Chọn Scb = 100MVA và Ucb = Utb các cấp, ta có sơ đồ thay thế.

Giá trị các điện kháng được tính như sau:

X 1 = X 5 = X ND1 = X "d .

Scb
100
= 0,146.
≈ 0,195
SdmF
75

X 2 = X 4 = X B1 =

U N % Scb
10,5 100
.
=
.
≈ 0,131
100 SdmB 100 80

X 3 = X d 2 = x0 .L.

Scb
100
=
0,
4.23.
≈ 0, 07
Stb2
1152

X 6 = X d 1 = 0, 4.45.

100
≈ 0,136
1152

X 7 = X d 3 = 0, 4.40.

100
= 0.121
1152

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 2


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X NC % =

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

1 C −T
1
( X N + X NC − H − X NT − H ) = (11 + 31 − 19) = 11,5%
2
2

1
1
X NT % = ( X NC −T + X NT − H − X NC − H ) = (11 + 19 − 31) ≈ 0
2
2
1
1
X NH % = ( X NC − H + X NT − H − X NC −T ) = (31 + 19 − 11) = 19,5
2

2
X

T
TN

U NT % Scb
=
.
=0
100 S dmTN

X8 = X

C
TN

U NC % Scb
11,5 100
=
.
=
.
100 S dmTN 100 125

= 0, 092
l S
80 100
X 9 = X d 4 = x0 . . 2cb = 0, 4. .
≈ 0, 03

2 U tbD 4
2 230 2

X 10 = X B3 =

U NB3 %
100

"
X 11 = X TD = X dTD
.

.

Scb
11 100
=
.
= 0, 088
S dmB 3 100 125

Scb
100
= 0, 21.
≈ 0,178
S dmTD
117, 7

2). Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

Bước 1: Biến đổi tam giác 3, 6, 7
Ta có:

→ sao 12, 13, 14.

D = x3 + x6 + x7 = 0, 07 + 0,136 + 0,121 = 0,327

X 3 . X 6 0, 07.0,136
=
= 0, 029
D
0,327
X .X
0, 07.0,121
X 13 = 3 7 =
= 0, 026
D
0,327

X 12 =

X 14 =

X 6 . X 7 0,136.0,121
=
= 0, 05
D
0,327

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 3


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

X 15 = X 1 + X 2 = 0,195 + 0,131 = 0,326

X 16 = X 4 + X 5 = 0,131 + 0,195 = 0,326
X 17 = X 8 + X 9 + X 10 + X 11
= 0, 092 + 0, 03 + 0, 088 + 0,178 = 0,388

Bước 2:

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 4


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

X 18 = X 13 + X 16 = 0, 026 + 0,326 = 0,352

X 19 = X 14 + X 17 = 0, 05 + 0,388 = 0, 438
Bước 3: Biến đổi sao 12, 18, 19

X 20 = X 12 + X 18 +

→ tam giác thiếu 20, 21.

X 12 . X 18
X 19

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 5


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

= 0, 029 + 0,352 +
X 21 = X 12 + X 19 +

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

0, 029.0,352
= 0, 404
0, 438

X 12 . X 19
X 18

= 0, 029 + 0, 438 +

0, 029.0, 438
= 0,503

0,352

Bước 4:

X 15 . X 20
X 20 + X 20
0,326.0, 404
=
≈ 0,18
0,326 + 0, 404

X 22 = X 15 // X 20 =

Ta được:

là sơ đồ đơn giản cần tìm.
3). Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2 (s)

*). Nhánh thủy điện.

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 6


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X ttTD = x21.
I dmTD =

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

SdmTD
117, 7
= 0,503.
≈ 0,592
Scb
100

SdmTD
117, 7
=
≈ 0, 296
3.U tbNM
3.230

Tra đường cong tính toán ta được.
*
ITD
(0, 2) ≈ 1, 7
⇒ ITD = 1, 7.0, 296 = 0,503 (kA)

*). Nhánh nhiệt điện.

S dmND
2.75
= 0,18.
= 0, 27
Scb
100

SdmND
2.75
=
=
≈ 0, 377
3.U tbNM
3.230

X ttND = x22 .
I dmND

Tra đường cong tính toán ta được.
*
I ND
(0, 2) = 2,9

⇒ I ND (0, 2) = 2,9.0,377 = 1, 093( kA)
Vậy dòng ngắn mạch tại t = 0,2 (s) là.

I N (0, 2) = ITD (0, 2) + I ND (0, 2) = 0,503 + 1, 093 = 1,596(kA)
4). Tính áp và dòng tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch.
'
I ND
= I ND (0, 2).

x20
0, 404
= 1, 093.
≈ 0, 605( kA)
x15 + x20

0,326 + 0, 404

''
'
I ND
= I ND
.K B1 = 0, 605.

115
= 6, 625(kA)
10,5

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 7


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

U ND

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

''
''
6, 625
I ND
I ND
.0,131.10,5 ≈ 0,158( kV )
=

.x2 .U dm =
.x2 .U dm =
100
Scb
I cb
3.10,5
3U tb

B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1,1)
1). Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch,
Không.
*). Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tương tự như sơ đồ thay thế ngắn mạch ba pha.

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 8


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

*). Sơ đồ thay thế thư tự nghịch: Vì X = X 2 nên sơ đồ thay thế thứ tự nghịch giống sơ
đồ thứ tự thuận, khác là sức điện động nối tắt.

*). Sơ đồ thay thế thứ tự không.

Tính lại điện kháng cho các đường dây và tính thêm cho MBA TN phía hạ áp như
sau:
XD1’ = X3’ = 3,5.X3 = 3,5.0,136 = 0,476

XD2’ = X4’ = 3,5.X4 = 3,5.0,07 = 0,245

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 9


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

XD3’ = X5’ = 3,5.X5 = 3,5.0,121 = 0,424
XD4’ = X9’ = 3,5.X9 = 3,5.0,0378 = 0,105
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: Vì sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch giống sơ
đồ thay thế thứ tự Thuận nên ta biến đổi tương tự như biến đỏi đơn giản trong ngắn
mạch ba pha và có kết quả như sau:

Vì không có sức điện động nên ta ghép song song hai nhánh NĐ và TĐ ta được:

Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch

X ∑2 = X 24 = X 21 // X 22 =

X 21. X 22
0,18.0.503

=
≈ 0,133
X 21 + X 22 0,18 + 0,503

*). Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không.

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 10


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Bước 1:

X 25 = X 8 + X 9' + X 10 = 0, 09 + 0,105 + 0, 088 = 0, 283

Bước 2:

X 26 = X 23 // X 25 =

X 23 . X 25
0,156.0, 283
=
≈ 0,101
X 23 + X 25 0,156 + 0, 283

Biến đổi tam giác 3', 6', 7 → sao 27, 28, 29.

Ta có: D = x3' + x6' + x7 ' = 0, 245 + 0, 476 + 0, 424 = 1,145

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 11


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X 27 =
X 28 =
X 29 =

X 3' . X 6'
D
X 3' . X 7'
D
X 6' . X 7 '
D

=

0, 245.0, 476
≈ 0,102
1,145

=

0, 245.0, 424
≈ 0, 091

1,145

=

0, 476.0, 424
≈ 0,176
1,145

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Bước 3:

X 30 = X 4 + X 28 = 0,131 + 0, 091 = 0, 222
X 31 = X 26 + X 29 = 0,101 + 0,176 = 0, 277

Bước 4:
SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 12


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Biến đổi sao 27, 30, 31 → tam giác thiếu 32, 33.

X 27 . X 30
0,102.0, 222
= 0,102 + 0, 222 +

≈ 0, 406
X 31
0, 277
X .X
0,102.0, 277
= X 27 + X 31 + 27 31 = 0,102 + 0, 277 +
≈ 0,506
X 30
0, 222

X 32 = X 27 + X 30 +

X 33

Bước 5:

X 34 = X 2 // X 32 =

X 2 . X 32
0,131.0, 406
=
= 0, 099
X 2 + X 32 0,131 + 0, 406

Bước 6:
SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 13

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Bước 7:

Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không

X 0∑ = X 35 = X 33 // X 34 =

X 33 . X 34
0, 506.0, 099
=
≈ 0, 083
X 33 + X 34 0,506 + 0, 099

3). Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I" tại điểm ngắn mạch:
Vì ngắn mạch hai pha chạm đất nên:

X 2∑ . X 0∑
0,133.0, 083
X∆ = ∑
=
≈ 0, 051
∑
X 2 + X 0 0,133 + 0, 083
m

(1,1)

X 2∑ . X 0∑
0,133.0, 083
= 3. 1 − ∑
=
3.
1
−
≈ 1,513
( X 2 + X 0∑ ) 2
(0,133 + 0, 083) 2

Sơ đồ phức hợp.

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 14


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Tiếp tục biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

X td 1 = X 35 = X 22 + X ∆ +

X 22 . X ∆
0,18.0, 051
= 0,18 + 0, 051 +
≈ 0, 249

X 21
0,503

X td 2 = X 36 = X 21 + X ∆ +

X 21. X ∆
0, 503.0, 051
= 0,503 + 0, 051 +
≈ 0, 697
X 22
0,18

⇒ I a''1 = (

1
1
+
) ≈ 5, 451
0, 249 0, 697

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ là:

I N'' = m (1,1) .I a''1.

Scb
3U tb

= 1,513.5, 451.

100

≈ 2, 07(kA)
3.230

4). Tính áp và dòng các pha đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:
*). Dòng các pha tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch.
X 2∑
0,133
⇒
I
=
−
I
.
=
−
5,
451.
≈ −3,356
Ia1 = 5,451
a2
a1
X 2∑ + X 0∑
0,133 + 0, 083

Thuận
Nghịch
0,503
0, 503
I aND
≈ −2, 472

I aND
=
5,
451.
≈ 4, 014
2 = −3,356.
1
0,18 + 0,503
0,18 + 0,503
Dòng nhánh phía nhiệt điện 1 thứ tự thuận:
X 20
0, 404
I a1ND1 = I a1ND .
= 4, 014.
≈ 2, 221
X 20 + X 15
0, 404 + 0,326

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 15


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Dòng nhánh phía nhiệt điện 1 thứ tự nghịch:
X 0∑
0, 083

ND1
I a 2 ND1 = −I a1 . ∑
=
−
2,
221.
≈ −0,853
X 0 + X 2∑
0, 083 + 0,133
Dòng trên các pha A, B, C đầu cực máy phát ND1 có xét đến tổ đấu dây của MBA B3
tổ đấu dây 11 giờ là:

Pha A:
I AND1 = I a1ND1 .e j 30 + I a 2 ND1 .e − j 30 =
= 2, 221(

3
1
3
1
+ j ) + ( −0,853).(
−j )
2
2
2
2

≈ 1,185 + j1,537

| I AND1 |= 1,1852 + 1, 537 2 ≈ 1,941

ND
Dạng đơn vị có tên: I A 1 (kA) = 1,941.

100
≈ 10, 673(kA)
3.10,5

Pha B:

I BND1 = I a1ND1 .e j 30 .e j 240 + I a 2 ND1 .e − j 30 .e j120 =
= 2, 221.(− j ) + (−0,853). j =
= − j.3, 074
| I BND1 |= 02 + (−3, 074) 2 = 3, 074
ND
Dạng đơn vị có tên: I B 1 ( kA) = 3, 074.

100
≈ 16,903( kA)
3.10,5

Pha C:

I CND1 = I a1ND1 .e j 30 .e j120 + I a 2 ND1 .e − j 30 .e j 240 =
= 2, 221.(−

3
1
3
1
+ j ) + (−0,853).(−

− j )=
2
2
2
2

≈ −1,185 + j1,537

| I CND1 |= ( −1,185) 2 + 1,537 2 ≈ 1,941
ND
Dạng đơn vị có tên: I C 1 (kA) = 1,941.

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

100
≈ 10, 673(kA)
3.10,5
Trường Đại Học Điện Lực 16


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

*). Áp các pha tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch.
Giá trị điện áp các vị trí được tính như sau:

U a1 = j.I a1. X ∆ = j.5, 451.0, 051 = j.0, 278
U a 2 = U a1 = j.0, 278

U a1F = U a1 + j.I a1ND1. X 2 = j.0, 278 + j.2, 221.0,131 ≈ j.0,567
U a 2 F = U a 2 + j.I a 2 ND1 . X 2 = j.0, 278 + j.(−0,853).0,131 ≈ j.0,166

U aF = U a1F .e j 30 + U a 2 F .e − j 30 = j.0,567.(

3
1
3
1
+ j ) + j.0,166.(
−j )
2
2
2
2

≈ −0, 201 + j.0, 635
| U aF |= (−0, 201) 2 + 0, 6352 ≈ 0, 666
Dạng đơn vị có tên:

U aF = 0, 666.

10,5
≈ 4, 037( kV )
3

U bF = U a1F .e j 30 .e j 240 + U a 2 F .e − j 30 e j120 = j.0,567.( − j ) + j.0,166.( j )
= 0, 401

| U bF |= 0, 4012 + 0 2 = 0, 401

Dạng đơn vị có tên:

U bF = 0, 401.

10,5
≈ 2, 431( kV )
3

U cF = U a1F .e j 30 .e j120 + U a 2 F .e − j 30 e j 240

= j.0,567.(−

3
1
3
1
+ j ) + j.0,166.(−
−j )
2
2
2
2

≈ −0, 201 − j.0, 635

| U cF |= ( −0, 201) 2 + ( −0, 635) 2 ≈ 0, 666
Dạng đơn vị có tên:

U cF = 0, 666.

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

10,5
≈ 4, 037( kV )
3

Trường Đại Học Điện Lực 17


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Tóm lại :
Khi bình thường : I a = I b = I c =

75
≈ 4,124(kA)
3.10,5

10,5
≈ 6, 062
3
I aN = I cN = 10, 673( kA) ; I bN = 16,903(kA)
U aN = U cN = 4, 037(kV ) ; U bN = 2, 431( kV )

U a = Ub = Uc =
Khi ngắn mạch :

SV: Phạm Văn Điệp - Đ2H2

Trường Đại Học Điện Lực 18