BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Họ và tên: Phạm Thanh Huyền
Lớp: Đ3H1

Đề:1

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

Thông số:
NĐ1, NĐ2
TĐ
B1, B2
B3
TN

: Sđm = 117,5MVA; Uđm = 10,5kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,1593;TDK
: Sđm = 176,5MVA; Uđm = 15,75kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,25; TDK
: Sđm = 125MVA; Uđm = 10,5/115kV; UN% = 10,5%;
: Sđm = 200MVA; Uđm = 15,75/242kV; UN% = 11%;
: Sđm = 200MVA; Uđm = 230/121/15,75kV;
U = 11%; U = 32%; U = 20%;
D1: 45km; D2: 23km; D3: 40km; D4: 120km;
Cả 4 dây 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 = 0,2sec;
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ1 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;
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

1

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
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 NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch.

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

2

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:
XND1 =X1=X’’dND1.=0,1593.≈0,1356
XB1=X2=. =.=0,084
XD1=X6=x0.lD1. =0,4.45. ≈0,136

XD2=X3=x0.lD2. =0,4.23. ≈0,07
XD3=X7=x0.lD3. =0,4.40. ≈0,121
XB2=X4= . = . =0,084
XND2=X5=X’’d ND2. =0,1593. ≈0,1356
U TN%= .(U + U - U )= .(11 + 32 - 20)=11,5%
U TN%= .(U + U - U)= .(11 + 20 - 32)≈0%
U TN%= .(U + U - U)= .(32 + 20 - 11)=20,5%
X= . ≈0
X8= X= . = . =0,0575
X9= XD4=x0. . =0,4. . ≈0,0454
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

3

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
X10= XB3= . = . =0,055
X11= XTD= X’’d TD. =0,25. ≈0,142
2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản
• Bước 1:

X13 = X1 + X2 = 0,1356+ 0,084 = 0,2196
Biến đổi ∆ 3, 6, 7 thành sao 14, 15, 16
D = X3 + X6 + X7 = 0,07 + 0,136 + 0,121 = 0,327
X = = = 0,029
X = = = 0,026
X16 = = = 0,05
X = X + X = 0,084 + 0,1356 = 0,2196

X18 = X8 + X9 +X +X = 0,0575 + 0,0454 +0,055 + 0,142 = 0,2999
• Bước 2:

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

4

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X = X + X = 0,026 + 0,2196 = 0,2456
X = X + X = 0,05 + 0,2999 = 0,3499
• Bước 3:

* Biến đổi Y 14,19,20 ∆ thiếu 21,22
X = X + X + = 0,029 + 0,2456 + = 0,295
X = X + X + = 0,029 + 0,3499 +

= 0.42

Bước 4:
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

5

Trường Đại Học Điện Lực

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X = X // X = = = 0,126

Sơ đồ thay thế đơn giản
3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s
• Nhánh nhiệt điện:
Xtt ND = X23. = 0,126. ≈ 0,2961
•

Iđm ND = = ≈ 1,18 (kA)
Tra đường cong tính toán được: I(0,2) ≈ 2,21
⇒ IND(0,2) = 2,21.1,18≈ 2,61(kA)
• Nhánh thủy điện:
Xtt TD = X22. = 0,42. ≈ 0,7413
Iđm TD = = ≈ 0,886 (kA)
Tra đường cong tính toán được I(0,2) ≈ 1,38
⇒ I(0,2) = 1,38.0,886 = 0,223 (kA)
Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t = 0,2s là:
IN(0,2) = IND(0,2) + ITD(0,2) = 2,61 + 0,223 = 2,833 (kA)

4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch
• Dòng tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:
I + I = I = 2,61 (kA)
I.X = INM ND . = 2,61. = 0,329 (kV)
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

6

Trường Đại Học Điện Lực

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
⇒

I = = 1,496 (kA)

Vậy ta có:
I = 0,1496. = 16,384 (kA)
• Áp tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:
Ta có:
I = 1,496. = 2,98 (kV)
U = I.X = 2,98.0,084≈ 0,25 (kV)
⇒

U = U .U = 0,25.10,5 = 2,625 (kV)

B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1,1)
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

7

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
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.

*). 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.
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

8

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

*). 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

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

9

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
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.

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

10

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

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
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

11

Trường Đại Học Điện Lực


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

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

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

12

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

Bước 4:

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:

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

13

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

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:

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
∑ 2
(X2 + X0 )
(0,133 + 0, 083) 2

Sơ đồ phức hợp.

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

14

Trường Đại Học Điện Lực

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

Tiếp tục biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

X td 1 = X 35 = X 22 + X ∆ +
X td 2 = X 36 = X 21 + X ∆ +

⇒ I a''1 = (

X 22 . X ∆
0,18.0, 051
= 0,18 + 0, 051 +
≈ 0, 249
X 21
0,503

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

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.

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

100
≈ 2, 07(kA)
3.230

15

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
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
= −5, 451.
≈ −3,356
Ia1 = 5,451 ⇒ I a 2 = − I a1. ∑
∑

X2 + X0
0,133 + 0, 083

Thuận
Nghịch
0,503
0,503
I aND
≈ −2, 472
I aND
≈ 4, 014
2 = −3,356.
1 = 5, 451.
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

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:

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

16

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

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 |= 0 2 + ( −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.

100
≈ 10, 673(kA)
3.10,5

*). 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
Phạm Thanh Huyền Đ3H1

17

Trường Đại Học Điện Lực


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

| 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 30e 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.

10,5
≈ 4, 037( kV )
3

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 :

Phạm Thanh Huyền Đ3H1

18

Trường Đại Học Điện Lực