Tính toán ngắn mạch (Fault Study)

PHẦN 4
Tính toán ngắn mạch
(Fault Study)


Mục đích tính toán ngắn mạch
Mục đích của tính toán ngắn mạch:
• Thiết kế, lựa chọn thiết bị điện.
• Tính toán chỉnh định và phối hợp relay bảo vệ.
• Tính toán, đề xuất phương án vận hành tối ưu cho các
điểm nối đất trung tính máy biến áp (Xác định không nối
đất, nối đất trực tiếp hay qua điện trở, điện kháng; đóng,
mở các điểm nối đất), giảm dòng ngắn mạch để bảo đảm
an toàn cho thiết bị, lựa chọn thiết bị kinh tế hơn, hoặc
tăng dòng ngắn mạch để đảm bảo độ nhạy của relay bảo
vệ.


Mục đích tính toán ngắn mạch
Mục đích của tính toán ngắn mạch: (tiếp theo)
• Tính toán, đề xuất phương án kết lưới vận hành của hệ
thống (Phân bổ nguồn phát; đóng, mở máy cắt kết dàn
thanh cái; kết vòng hoặc không,...).
• Tính toán kiểm tra, phân tích sự cố.


Các dạng sự cố
• Các sự cố cân bằng (đối xứng) (sự cố 3 pha) không có mặt
các giá trị điện áp và dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự
không
• Các sự cố không cân bằng (không đối xứng) (sự cố 1 pha

chạm đất, pha chạm pha và 2 pha chạm đất) xuất hiện các
giá trị điện áp và dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự không
• Do đó, để nghiên cứu tất cả các dạng sự cố, các số liệu thứ
tự nghịch và thứ tự không phải được bao gồm trong trào lưu
công suất


Các bước để nghiên cứu sự cố
• Xây dựng mô hình thứ tự không
• Thực hiện các nghiên cứu sự cố


Các số liệu thứ tự trong trào lưu công suất
• Số liệu thứ tự thuận
• Số liệu thứ tự nghịch
• Số liệu thứ tự không


Mô hình hóa và số liệu thứ tự
• Các mô hình sau đây yêu cầu phải có số liệu thứ tự:
- Các máy phát
- Các nhánh
- Các shunt điều chỉnh


Thành phần thứ tự thuận của hệ thống
• Số liệu trào lưu công suất đã xây dựng để nghiên cứu trào
lưu công suất chính là thành phần thứ tự thuận của hệ thống
• Khi nghiên cứu sự cố, số liệu trào lưu công suất có thể sử
dụng lại mà không cần thay đổi gì cả

Các máy phát trong Thứ tự thuận
• Thành phần thứ tự thuận của máy phát là X1
• Giá trị này chỉ được dùng để nghiên cứu sự cố,
thông thường đó là điện kháng siêu quá độ X”d
(subtransient impedance) của máy phát.
• ZSOURSE vẫn được sử dụng trong nghiên cứu trào
lưu công suất và thường là điện kháng đồng bộ Xd
(synchronous impedance). Việc chọn giá trị nào là
ZSOURSE còn tùy thuộc vào nghiên cứu ổn định,
thông thường cũng có thể dùng X”d cho giá trị
ZSOURSE.


Các máy phát trong Thứ tự nghịch

• Thành phần thứ tự nghịch của máy phát là X2
• Nếu không biết giá trị X2 thì có thể dùng X”d


Các máy phát trong Thứ tự không
• Thành phần thứ tự không của máy phát là X0
• Nếu máy phát không có điểm trung tính nối đất (hiếm
gặp) thì X0 sẽ rất lớn, bằng 9999pu
• Nếu máy phát có trung tính nối đất qua 1 điện trở Xg thì
phải cộng thêm 3*Xg vào tổng trở thứ tự không
• Xg được tính theo đơn vị tương đối, dựa trên điện áp và
công suất định mức của máy phát

Mô phỏng các máy phát
Thứ tự thuận

Thứ tự nghịch

Thứ tự không

Mô phỏng chung khối máy phát – máy biến áp

Máy phát được mô phỏng riêng, máy biến
áp được coi như 1 nhánh khác


Các nhánh trong Thứ tự nghịch
• Chương trình PSSE giả thiết rằng tổng trở thứ tự nghịch
tương tự tổng trở thứ tự thuận
• Trong PSSE không có công cụ thay đổi hay thêm tổng trở
thứ tự không của đường dây
• Điều này cũng tương tự đối với nhánh máy biến áp


Các nhánh trong Thứ tự không
• Đối với đường dây truyền tải, tổng trở thứ tự không lớn hơn
tổng trở thứ tự thuận (và thứ tự nghịch)
• Đối với máy biến áp, tổng trở thứ tự không tùy thuộc vào
cấu trúc của máy biến áp và có thể nhỏ hơn thành phần thứ
tự thuận

Máy biến áp trong Thứ tự không
• Cần chú ý khi mô phỏng máy biến áp trong thành phần thứ
tự không
• Kiểu và cấu trúc của máy biến áp sẽ ảnh hưởng đến việc mô
phỏng
• Không cần mô phỏng tap và điều khiển điện áp… trong thứ
tự không. Những chi tiết này chỉ ảnh hưởng trong thứ tự
thuận
• Tổng trở thứ tự không được tính toán tương tự như trong
thứ tự thuận.


Máy biến áp và Mã nối dây
• Mã nối dây được dùng để xác định đường dẫn của dòng thứ
tự không
• Mã nối dây tùy thuộc vào kiểu và cấu trúc của máy biến áp,
không phân biệt cuộn dân là kiểu sao hay tam giác (Sự khác
biệt này được nhận biết qua góc lệch của máy biến áp trong
phần dữ liệu thứ tự thuận)
• Tổng trở thứ tự không được nhập vào tương tự như thành
phần thứ tự thuận, nhưng PSSE sẽ căn cứ vào các mã nối
đất để xác định đường dẫn của dòng điện
• Có thể nhập vào giá trị điện trở nối đất của máy biến áp,
chương trình PSS/E sẽ tự động nhân giá trị này với 3


Mô phỏng máy biến áp 2 cuộn dây
Kiểu đấu dây
Cuộn 1

Cuộn 2

Mã nối đất Đấu nối thứ tự không
Cuộn 1

Cuộn 2


Máy biến áp 3 cuộn dây
Dữ liệu đầu vào bao gồm:
• Mã nối dây (mặc định bằng 4, tức là máy biến áp hở)
• Điện kháng nối đất
• Trở kháng thứ tự không của các cuộn dây (nếu khác với trở
kháng thứ tự thuận)


Mô phỏng máy biến áp 3 cuộn dây
Kiểu đấu dây
Cuộn 1 Cuộn 3 Cuộn 2

Mã nối đất Đấu nối thứ tự không
Cuộn 1

Cuộn 2


Máy biến áp 3 cuộn dây
• Trong trường hợp máy biến áp 3 cuộn dây cần mô phỏng có
tổ đấu dây khác với những loại đã mô tả trong hình, lúc này
cần phải mô phỏng máy biến áp 3 cuộn dây thành các máy

biến áp 2 cuộn dây và áp dụng theo các kiểu đấu dây thích
hợp của máy biến áp 2 cuộn dây. Khi đó dữ liệu trào lưu
công suất sẽ là 3 máy biến áp 2 cuộn dây, 3 nút cho 3 phía
và 1 nút trung gian giả (dummy bus).


Góc lệch pha trong các máy biến áp
• Góc lệch pha 30o của máy biến áp sao/tam giác (Y/D) phải
được mô phỏng, nến không thì dòng sự cố và góc pha sẽ bị
sai ở phía máy biến áp không bị sự cố
• Phía nối sao của máy biến áp trễ hơn phía tam giác 30o
• Nếu không nhập vào góc lệch pha, PSSE sẽ xem như máy
biến áp đấu sao-sao (Y/Y) hoặc tam giác-tam giác (D/D)


Các lệnh để xây dựng hệ thống thứ tự
•
•
•
•
•
•

RESQ tương tự lệnh READ trong thứ tự thuận
TRSQ tương tự lệnh TREA trong thứ tự thuận
SQCH tương tự lệnh CHNG trong thứ tự thuận
SQLI tương tự lệnh LIST trong thứ tự thuận
SQEX tương tự lệnh EXAM trong thứ tự thuận
RWSQ tương tự lệnh RAWD trong thứ tự thuận

Các lệnh để xây dựng hệ thống thứ tự
• Các tùy chọn ALL, KV, AREA và ZONE mà có trong thứ tự
thuận thì cũng có trong thứ tự không
• Số liệu thứ tự thì không có trong số liệu nhà máy điện và
các thành phần không tồn tại trong thứ tự thuận
• Nếu xây dựng 1 trào lưu công suất từ file thô (RAW), thành
phần thứ tự thuận phải được tải trước (từ lệnh RAWD), tiếp
sau đó mới là file số liệu thứ tự (lệnh RWSQ)


Thực hiện các nghiên cứu sự cố
• Yêu cầu các hệ thống thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự
không phải được thiết lập
• Yêu cầu trào lưu công suất đã được giải quyết (bài toán đã
hội tụ)


Các lệnh thực hiện nghiên cứu sự cố
Phần tính toán sự cố (ngắn mạch) của PSS/E có thể chia
thành 2 nhóm lệnh chính:
• Nhóm lệnh dùng để nghiên cứu chi tiết 1 sự cố
• Nhóm lệnh dùng để nghiên cứu một loạt trường hợp sự
cố tại các thời điểm khác nhau trong hệ thống điện