BÀI tập dài môn NGẮN MẠCH

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa
4

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Họ và tên: HÀ VĂN MỪNG
Lớp: Đ3H1

Đề: 10

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

Thông số:
ND1, ND2
: Sđm = 176,5MVA; Uđm = 18kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,213; TDK
TD
: Sđm = 117,7MVA; Uđm = 13,8kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,21; TDK
B1, B2 : Sđm = 200MVA; Uđm = 18/121kV; UN% = 10,5%;
B3
: Sđm = 125MVA; Uđm = 13,8/242kV; UN% = 11%;
TN
: 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 ND2 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”.
4) Xác định áp và dòng các pha tại đầu cực máy phát ND2 khi xảy ra ngắn mạch.

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

11


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

A. NGẮN MẠCH BA PHA N(3)
1). Chọn Scb = 100MVA và Ucb = Utb các cấp (230/121/ ), ta có sơ đồ thay thế.

Giá trị các điện kháng được tính như sau:

X 1 = X 5 = X ND1,2 = X "d .
X 2 = X 4 = X B1,2 =
X 3 = X d 2 = x0 .L.

Scb
100
= 0,123.
≈ 0,121
S dmF
176,5

U N % Scb 10,5 100
.
=
.
≈ 0, 0525
100 SdmB 100 200

Scb
100
= 0, 4.23.
≈ 0, 063
2
U cb
1152

X 6 = X d 1 = 0, 4.45.

100
≈ 0,123
1152

X 7 = X d 3 = 0, 4.40.

100
= 0,109
1152

X NC % =

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

X NT % =

1 C −T
1
( X N + X NT − H − X NC − H ) = (11 + 19 − 31) ≈ 0
2
2

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

22


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X NH % =

X

T
TN

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

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

U NT % Scb
=
.
=0
100 S dmTN

X8 = X

C
TN

U NC % Scb
11, 5 100
=
.
=

.
100 S dmTN 100 125 = 0, 092

U NH % Scb
19,5 100
X9 = X =
.
=
.
= 0,156
100 S dmTN 100 125
l S
100 100
X 10 = X d 4 = x0 . 4 . cb2 = 0, 4.
.
≈ 0, 038
2 U cb
2 2302
UN % S
11 100
X 11 = X B3 = B 3 . cb =
.
= 0, 088
100 S dmB 3 100 125
H
TN

"
X 12 = X TD = X dTD
.

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

2). Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.
Bước 1:

X 13 = X 1 + X 2 = 0,121 + 0, 0525 = 0,1735

Biến đổi tam giác 3, 6, 7 → sao 14,15,16.
Ta có:

X 14 =

D = x3 + x6 + x7 = 0, 063 + 0,123 + 0,109 = 0, 295

X 3 . X 6 0, 063.0,123
=
= 0, 026
D
0, 295

X 3 . X 7 0, 063.0,109
=
= 0, 023
D

0, 295
X .X
0,109.0,123
X 16 = 6 7 =
= 0, 045
D
0, 295
X 15 =

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

33


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

X 17 = X 4 + X 5 = 0, 0525 + 0,121 = 0,1735
X 18 = X 8 + X 10 + X 11 + X 12 = 0, 092 + 0, 038 + 0, 088 + 0,178 = 0,396
Bước 2:

X 19 = X 13 + X 14 = 0,1735 + 0, 026 = 0,1995

X 20 = X 16 + X 18 = 0, 045 + 0,396 = 0, 441
Bước 3: Biến đổi sao 15, 19, 20 → tam giác thiếu 21, 22.

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

44


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

X 21 = X 19 + X 15 +

X 22 = X 15 + X 20 +

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

X 19 . X 15
0,1995.0, 023
= 0,1995 + 0, 023 +
= 0, 233
X 20
0, 441

0, 023.0, 441
X 15 . X 20
= 0, 023 + 0, 441 +
= 0,515
X 19
0,1995

Bước 4:

X 23 = X 21 / / X 17 =

X 17 . X 21
0, 232.0,1735
=
≈ 0, 099
X 17 + X 21
0, 232 + 0,1735

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

55


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Ta được:

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

X ttTD = x22 .
I dmTD =

S dmTD

117, 7
= 0,515.
≈ 0, 606
Scb
100

S dmTD
3.U tb

117, 7
≈ 0,562
3.121

=

Tra đường cong tính toán ta được.

I (0, 2) ≈ 1, 6
⇒ ITD = 1, 6.0,562 = 0,899
(kA)
*
N

*). Nhánh nhiệt điện.

S dmND
2.176, 5
= 0, 099.
= 0,35
Scb

100
S
2.176,5
= dmND =
≈ 1, 68
3.U tb
3.121

X ttND = x23 .
I dmND

Tra đường cong tính toán ta được.
*
I ND
(0, 2) = 2,15

⇒ I ND (0, 2) = 2,15.1, 68 = 3, 612( kA)
Vậy dòng ngắn mạch tại t = 0,2 (s) là.

I N (0, 2) = I TD (0, 2) + I ND (0, 2) = 3, 612 + 0,899 = 4, 511( kA)
4). Tính áp và dòng tại đầu cực máy phát ND2 khi xảy ra ngắn mạch.
'
I ND
= I ND (0, 2).

x21
0, 232
= 3, 612.
≈ 2, 067( kA)
x17 + x21

0, 232 + 0,1735

''
'
I ND
= I ND
.K B2 = 2, 067.

121
= 13,895( kA)
18

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

66


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

U ND =

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

''
I ND
I ''
.x4 .U dm = ND .x4 .U dm = 13,895 .0, 0525.18 ≈ 4, 094( kV )
Scb

I cb
100
3U tb
3.18

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.

*). 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.

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

77


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

*). 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:
X3’ = 3,5.X3 = 3,5.0,063 = 0,221
X6’ = 3,5.X6 = 3,5.0,123 = 0,431
X7’ = 3,5.X7 = 3,5.0,109 = 0,382
XD4’ = X10’ = 3,5.X10 = 3,5.0,038 = 0,133

X9 = X

H
TN

U NH % Scb
19,5 100
=
.
=
.
= 0,156
100 S dmTN
100 125

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.

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

88


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

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 đổi 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 23 / / X 22 =

X 23 . X 22
0, 099.0,515
=
≈ 0, 083
X 23 + X 22 0, 099 + 0,515

*). Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không.
Bước 1:

Biến đổi tam giác 3', 6', 7 → sao 25,26,27.
Ta có:

D = x3' + x6' + x7 ' = 0, 221 + 0, 431 + 0,382 = 1, 034

X 25 =

X 3' . X 6'
D

=

0, 221.0, 431
≈ 0, 092
1, 034

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực

99


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch
X 26 =

X 27 =

X 3' . X 7'
D

X 6' . X 7'
D

=

0, 221.0, 328
≈ 0, 07
1, 034

=

0, 431.0, 382
≈ 0,159
1, 034

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

X 28 = X 8 + X 10' + X 11 = 0, 092 + 0,133 + 0, 088 = 0,313
X 29 = X 28 / / X 9 =

X 28 . X 9
0,156.0,313
=
≈ 0,104
X 28 + X 9 0,156 + 0, 313

Bước 3:

X 30 = X 2 + X 25 = 0, 0525 + 0, 092 = 0,1445
X 31 = X 27 + X 29 = 0,159 + 0,104 = 0, 263

Bước 4

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực 1010

Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Biến đổi sao 26, 30, 31 → tam giác thiếu 32, 33.

X 26 . X 30
0,1445.0, 07
= 0,1445 + 0, 07 +
≈ 0, 253
X 31
0, 263
X .X
0, 07.0, 263
= X 26 + X 31 + 26 31 = 0, 07 + 0, 263 +
≈ 0, 46
X 30
0,1445

X 32 = X 26 + X 30 +
X 33

Bước 5:

X 34 = X 4 / / X 32 =

X 4 . X 32
0, 253.0, 0525
=
= 0, 043

X 4 + X 32 0, 253 + 0, 0525

Bước 6:

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực 1111


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, 46.0, 043
=
≈ 0, 039
X 33 + X 34 0, 46 + 0, 043

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, 083.0, 039

X∆ = ∑
=
≈ 0, 027
X 2 + X 0∑ 0, 083 + 0, 039
m

(1,1)

X 2∑ . X 0∑
0, 083.0, 039
= 3. 1 − ∑
= 3. 1 −
≈ 1,53
∑ 2
(X2 + X0 )
(0, 083 + 0, 039) 2

Sơ đồ phức hợp.

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực 1212


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Tiếp tục biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

X 23 . X ∆
0, 099.0, 027
= 0, 099 + 0, 027 +
≈ 0,131
X 22
0,515
X .X
0,515.0, 027
X td 2 = X 37 = X 22 + X ∆ + 22 ∆ = 0,515 + 0, 027 +
≈ 0, 682
X 23
0, 099
1
1
⇒ I a''1 = (
+
) = 9,1
0,131 0, 682
X td 1 = X 36 = X 23 + X ∆ +

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ là:

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

Scb
3.U tb

= 1, 53.9,1.

100

≈ 6, 64( kA)
3.121

4). Tính áp và dòng các pha đầu cực máy phát ND2 khi xảy ra ngắn mạch:
*). Dòng các pha tại đầu cực máy phát ND2 khi xảy ra ngắn mạch.

⇒ Ia2
Ia1 = 8,883

X 0∑
0, 039
= − I a1 . ∑
= −9,1.
≈ −2,91
∑
X2 + X0
0, 083 + 0,039

Thuận

I aND
1 = 9,1.

0,515
≈ 7,63
0, 099 + 0,515

Nghịch

I aND

2 = −2,91.

0, 515
≈ −2, 44
0, 099 + 0,515

Dòng nhánh phía nhiệt điện 1 thứ tự thuận:

I a1ND 2 = I a1ND .

X 21
0, 232
= 7, 63.
≈ 4,365
X 21 + X 17
0, 232 + 0,1735

Dòng nhánh phía nhiệt điện 1 thứ tự nghịch:

I a 2 ND 2

X 0∑
0, 039
= − I a1ND 2 . ∑
=
−
2,
44.
≈ −0, 78
X 0 + X 2∑

0, 083 + 0, 039

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực 1313


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Dòng trên các pha A, B, C đầu cực máy phát ND2 có xét đến tổ đấu dây của MBA B2 tổ đấu dây 11
giờ là:
Pha A:

I AND2 = I a1ND2 .e j 30 + I a 2 ND2 .e − j 30 =
3
1
3
1
+ j ) + (−0, 78).(
−j )
2
2
2
2
≈ 3,105 + j 2, 573

= 4,365(

| I AND2 |= 3,1052 + 2,5732 ≈ 4, 03
I AND1 (kA) = 4, 03.
Dạng đơn vị có tên:
Pha B:

100
≈ 12,93(kA)
3.18

I BND2 = I a1ND2 .e j 30 .e j 240 + I a 2 ND2 .e − j 30 .e j120 =
= 4,365.(− j ) + ( −0, 78). j =
= − j 5,145
| I BND2 |= 5,145

Dạng đơn vị có tên:
Pha C:

I BND2 ( kA) = 5,145.

100
≈ 16,5( kA)
3.18

I CND2 = I a1ND2 .e j 30 .e j120 + I a 2 ND2 .e − j 30 .e j 240 =
= 4,365.(−

3
1
3
1

+ j ) + ( −0, 78).( −
− j )=
2
2
2
2

≈ −3,105 + j 2,573

| I CND2 |= (−3,105) 2 + 2,5732 ≈ 4, 03
I CND2 (kA) = 4, 03.
Dạng đơn vị có tên:

100
≈ 12,93( kA)
3.18

*). Áp các pha tại đầu cực máy phát ND2 khi xảy ra ngắn mạch.
Giá trị điện áp các vị trí được tính như sau:

U a1 = j.I a1. X ∆ = j.9,1.0, 027 = 0.0, 246
U a 2 = U a1 = j.0, 246
SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực 1414


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

U a1F = U a1 + j.I a1ND 2 . X 4 = j.0, 246 + j.4,365.0, 0525 ≈ j 0, 475
U a 2 F = U a 2 + j.I a 2 ND1. X 2 = j 0, 246 + j.( −0, 78).0, 0525 ≈ j 0, 205
-Pha A

UaF = U a1F .e j 30 + U a 2 F .e − j 30 = j.0, 475.(

3
1
3
1
+ j ) + j.0, 205.(
−j )
2
2
2
2

≈ −0,135 + j.0, 591
| U aF |= (−0,135) 2 + 0,5912 ≈ 0,367

U aF = 0,367.
Dạng đơn vị có tên:
-Pha B

18
≈ 3,814( kV )
3

UbF = U a1F .e j 30 .e j 240 + U a 2 F .e − j 30 e j120 = j 0, 475.( − j ) + j.0, 205.( j )

= 0, 27
| U bF |= 0, 27

U bF = 0, 27.
Dạng đơn vị có tên:
-Pha C

118
≈ 2,806(kV )
3

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

= j.0, 475.(−

3
1
3
1
+ j ) + j.0, 205.( −
−j )
2
2
2
2

≈ −0,135 − j.0,591

| U cF |= (−0,135) 2 + ( −0,591) 2 ≈ 0,367
18

U cF = 0,367.
≈ 3,814( kV )
3
Dạng đơn vị có tên:

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

Trường Đại Học Điện Lực 1515


Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch

GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hòa

Tóm lại :

I a = Ib = Ic =
Khi bình thường :

176,5
≈ 5, 66(kA)
3.18

Ua = Ub = Uc =
Khi ngắn mạch :

18
≈ 10,392
3

I aN = I bN = 12,93(kA)

U aN = U bN = 3,814( kV )

SV: Hà Văn Mừng – Đ3H1

I bN = 16,5(kA)

;
;

U bN = 2,806(kV )

Trường Đại Học Điện Lực 1616