EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Hệ Thống Cung Cấp Điện EE-3425 Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ PGS.TS Bạch Quốc Khánh Bộ môn Hệ thống điện Đại học Bách Khoa Hà Nội Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ Giới thiệu chung Tính tốn ngắn mạch pha Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Nội dung Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Giới thiệu chung Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ 1.1 Hiện tượng ngắn mạch RN Dòng điện ngắn mạch EE3425 - Hệ thống cung cấp điện di i R +L =u t dt i =i +i LN ib iN u(t) R K L U sin(ωt + α − φ ) + C e Z = u t = U sin(ωt + α) Z = R + ωL Bạch quốc Khánh φ = tan T = ωL R R L Giới thiệu chung 1.1 Hiện tượng ngắn mạch Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ Các đặc trưng dòng điện ngắn mạch Dòng NM siêu độ: I” Dòng NM xác lập: I Dòng NM xung kích: ixk Phân loại Ngắn mạch gần nguồn: 𝐼" > 𝐼 > 𝐼 Ngắn mạch xa nguồn: 𝐼" = 𝐼 = 𝐼 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Giới thiệu chung Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ 1.1 Hiện tượng ngắn mạch Phân loại EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Ngắn mạch đối xứng: • Ngắn mạch pha – N(3) • Ngắn mạch pha – đất - N(1) Ngắn mạch không đối xứng • Ngắn mạch pha đất - N(1,1) Bạch quốc Khánh • Ngắn mạch pha – pha - N(2) Giới thiệu chung Chương Tính toán ngắn mạch HTCCĐ Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện 1.3 Hệ đơn vị tương đối Hệ đơn vị có tên (V, A, VA, ) Hệ đơn vị tương đối định mức (S∗ , U∗ , I∗ , Z∗): Hệ đơn vị tương đối (S∗ , U∗ , I∗ , Z∗ ): U∗ = Tính ngắn mạch hệ tương đối U∗ = U(V) Uđ U(V) U Chọn đại lượng bản: Scb, Ucb = Utb = 1,05Uđm ⟹I = ;Z = Qui đổi thông số phần tử hệ đơn vị tương đối Tính tốn dịng ngắn mạch hệ tương đối Quy đổi dòng ngắn mạch hệ có tên Bạch Quốc Khánh/Bộ mơn Hệ thống điện/BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Tính tốn ngắn mạch pha Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ 2.1 Trong lưới trung áp Giả thiết EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Bỏ qua phụ tải Bạch quốc Khánh U=1 Hệ thống điện Điểm kết nối chung Bỏ qua thành phần điện trở nhỏ Ngắn mạch xa nguồn Z = U S Utb: Điện áp trung bình PCC (=1,05Uđm) ZH Hệ thống cung cấp điện ZN SN: Công suất ngắn mạch HTĐ PCC Ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch Hình (1) Lập sơ đồ thay biến đổi Hình (1) Tính dịng điện ngắn mạch đặc trưng (I”, I , ixk) S I ∗= ⇒ I =I ∗ ⇒ i = 2I k Z +Z 3U kxk=1,8 Ví dụ 6.1 Tính ngắn mạch pha hai điểm A B HTCCĐ sau: Xác định điện kháng phần tử hệ có tên (): ‒ Hệ thống: X = U S = 36,75 = 5,4Ω 250 HTĐ SN = 250MVA 2xAC-95 5km Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện ‒ ĐDK AC-95, x0 = 0,4/km: Xd = x0.L = 0,5.0,4.5 = 1 ‒ TBATG: X = A 𝑋 𝑢 % Uđ 4,5.35 = = = 3,67Ω 2 100 Sđ 100.7,5 ‒ Cáp đồng 3x50mm2, x0 = 0,12/km: Xc = 0,12.0,075 = 9.10-3 Quy đổi điện kháng phần tử sang hệ tương đối bản: 3x50 150m 3x50 75m B ‒ Chọn hệ bản: Scb = SN = 250MVA Ucb = Utb = 1,05x(35;10)kV ‒ Hệ thống: 𝑥 = X Z ‒ ĐDK AC-95: 𝑥 = X ‒ TBATG: TBATG: 2x7,5MVA; 35/10kV; uN%=4,5% 𝑥 S U =X S U =X ‒ Cáp đồng 3x50mm2: 𝑥 = =1 S U X Z =1 250 = 0,185 36,75 250 = 3,67 = 0,67 36,75 =X S U = 10 PX1 PX2 3x50 100m PX3 250 = 0,02 10,5 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Tính ngắn mạch pha điểm A: 1 I ∗= = = 0,843 𝑥 +𝑥 + 0,185 𝑆 I =I ∗×I =I ∗ = 0,843 𝑈 i = k ×I 250 36,75 = 3,31kA = 1,8 × 3,31 = 8,43kA Tính ngắn mạch pha điểm B: I I Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Sơ đồ thay hệ tương đối bản: i ∗ = =I 𝑥 +𝑥 +𝑥 ∗ ×I = k +𝑥 =I ×I = = 0,533 + 0,185 + 0,67 + 0,12 S ∗ U = 0,533 250 10,5 = 7,33kA = 1,8 × 7,33 = 18,66kA Tính tốn ngắn mạch pha 2.2 Trong lưới hạ áp Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ U=Uđm Giả thiết TBAPP Ngắn mạch xa nguồn US.TBAPP = Uđm ZN Tính tốn hệ có tên Phải xét thành phần điện trở nhỏ Dòng điện ngắn mạch Lập sơ đồ thay biến đổi Hình (2) Tính dòng điện ngắn mạch đặc trưng I = Uđ R + X + IĐ ⇒ i = 2I k Đ Đ Phải xét phụ tải động gần điểm ngắn mạch Hình (2) IĐ = Pđ Uđ Đ Đ cos φĐ ηĐ + 6,5 IĐ kxk=1,21,3 10 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Ví dụ 6.2 Tính ngắn mạch pha hai điểm N1 N2 lưới HA sau: Sơ đồ thay ứng với điểm ngắn mạch N1 N2: Tính tốn tổng trở phần tử EE3425 - Hệ thống cung cấp điện ‒ Tổng trở MBAPP : R = ∆P Uđ 5,75 0,38 10 = = 13,28mΩ 250 Sđ X = u % Uđ 0,38 10 = = 23,1mΩ 100 𝑆đ 100.250 Bạch quốc Khánh ‒ Tổng trở áp tô mát A400 A600: Tra sổ tay • Tổng trở cuộn dây RI áp tơ mát rRI400 = 0,15m ; xRI400 = 0,1 m rRI600 = 0,12m ; xRI600 = 0,094 m • Điện trở tiếp điểm tiếp xúc áp tô mát rA400 = 0,2m ; rA600 = 0,15m ‒ Tổng trở góp 6x60mm2 rTG = roTG.l = 0,056.2.10-3 =0,112 m xTG = xoTG.l = 0,189.2.10-3 =0,378 m ‒ Tổng trở cáp rC1 = roC.l1 = 0,387.50.10-3 = 19,35m rC2 = roC.l1 = 0,387.40.10-3 = 15,48m 11 Tính ngắn mạch điểm ngắn mạch N1: ZB ZA600 ZTG ZA400 ZC1 r(N1) = rB + rA600 + rRI600 + rTG + rA400 + rRI400 + rC1 N1 = 13,28+0,15+0,12+0,112+0,2+0,15+19,35 = 33,362m x(N1) = xB + xRI600 + xTG + xRI400 = 23,1+0,094+0,378+0,1 = 23,672m I ( ) Uđ = Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện (r i ( +x = K 2I ) = ( ) ) 380 (33,362 + 23,672 ) = 5,36kA ZB ZA600 ZTG ZA400 ZC2 = 1,3 5,36 = 9,86kA Tính ngắn mạch điểm ngắn mạch N2: N2 Đ r(N2) = rB + rA600 + rRI600 + rTG + rA400 + rRI400 + rC2 x(N2) = x (N1) = 23,672m = 13,28+0,15+0,12+0,112+0,2+0,15+15,48 = 29,492m Uđ 380 ‒ Không xét phụ tải động: I ( ) = = = 5,8kA (29,492 + 23,672 ) (r +x ) i ( ) = K 2I ( ‒ Có xét phụ tải động: Iđ I i ( ( ) ) =I =i ( ) ( ) = 1,3 5,8 = 10,66kA Đ = Pđ 3Uđ Đ Đ 𝑐os𝜑Đ 𝜂Đ = 200 10 380.0,9.0,95 = 355A + IĐ = 5,8 + 0,355 = 6,155kA (Tăng 5,7%) ) + 6,5 IĐ = 10,66 + 6,5.0,355 = 12,968kA (Tăng 17,8%) 12 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Tài liệu tham khảo Bản 2021 Chương Tính tốn ngắn mạch HTCCĐ [2] Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch, Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp, đô thị nhà cao tầng, NXB KHKT, 2007 Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện [1] A.A.Fedorov, G.V.Xerbinoxki, Sách tra cứu cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp – Mạng lưới điện công nghiệp, Bản dịch Bộ môn Hệ thống điện, Trường ĐHBK hà Nội, 1988 11 Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện 13 14 Bạch Quốc Khánh/Bộ môn Hệ thống điện/BKHN ... =1 250 = 0,185 36, 75 250 = 3 ,67 = 0 ,67 36, 75 =X S U = 10 PX1 PX2 3x50 100m PX3 250 = 0,02 10,5 Bạch Quốc Khánh/ Bộ môn Hệ thống điện/ BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021... dịng ngắn mạch hệ tương đối Quy đổi dòng ngắn mạch hệ có tên Bạch Quốc Khánh/ Bộ mơn Hệ thống điện/ BKHN EE3425 – CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - Chương Bản 2021 Tính tốn ngắn mạch pha Chương Tính... 23,1+0,094+0,378+0,1 = 23 ,67 2m I ( ) Uđ = Bạch quốc Khánh EE3425 - Hệ thống cung cấp điện (r i ( +x = K 2I ) = ( ) ) 380 (33, 362 + 23 ,67 2 ) = 5,36kA ZB ZA600 ZTG ZA400 ZC2 = 1,3 5, 36 = 9,86kA Tính ngắn