Chương 2 giới thiệu về ngắn mạch trong hệ thống điện

Tính toán dòng điện ngắn mạch 3 pha Ngắn mạch đối xứng Đối với ngắn mạch 3 pha ta cần xét trạng thái ngắn mạch của máy phát: • Ngắn mạch ở xa mát phát: Tự động kích từ TĐK vẫn giữ được

HỌC PHẦN: EE4042

CHƯƠNG 2:

GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Trường : Điện - Điện tử, Đại học Bách Khoa Hà Nội GVHD : Nguyễn Thị Anh

• Tạ Duy Bách 20191444

• Dương Văn Tuân 20191646

• Nguyễn Văn Đạt 20191460

• Đặng Minh Quân 20191594

• Vũ Minh Phúc 20191590

• Nguyễn Văn Hùng 20191522

• Dương Đức Tùng 20191651

• Bùi Hoàng Tú 20191643

• Phạm Minh Tiến 20191631

• Đỗ Văn Vinh 20181307

• Pong Sokhong 20190140

NỘI DUNG:

3

TỔNG QUAN

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3 PHA

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG

2 1

1 Khái niệm

Ngắn mạch trong hệ thống điện (HTĐ) chỉ hiện tượng các dây dẫn pha chập nhau, chập đất (trong HTĐ có trung điểm nối đất) hoặc chập dây trung tính Lúc xảy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi (giống như mạch điện

bị ngắn lại), dòng điện tăng lên đáng kể gọi là dòng điện ngắn mạch

I Tổng Quan

2 Nguyên nhân và hậu quả ngắn mạch

a, Nguyên nhân

• Do cách điện bị hỏng

• Do tác động cơ khí (có thể do con người, loài vật,

hoặc do gió bão,…

• Sét đánh gây phóng điện

• Do thao tác nhầm

b, Hậu quả

• Làm gián đoạn cung cấp điện

• Gây cháy nổ

• Sinh ra lực cơ khí lớn sẽ gây biến dạng hoặc gãy

vỡ các bộ phận (sứ đỡ, thanh dẫn, )

• Gây sụt áp lưới điện, ảnh hưởng tới hiệu suất các thiết bị

• Gây mất ổn định hệ thống điện

• Gây nhiễu các đường dây thông tin ở gần

I Tổng Quan

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

I Tổng Quan

3 Mục đích tính toán ngắn mạch

• Tính toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ rơ-le, tự động cắt phần tử bị sự cố ngắn mạch ra khỏi hệ thống

• Lựa chọn các trang thiết bị điện phù hợp, chịu được dòng điện trong thời gian tồn tại ngắn mạch

• Lựa chọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng điện ngắn mạch

• Lựa chọn thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch (như kháng điện, máy biến áp nhiều cuộn dây )

• Nghiên cứu các hiện tượng khác về chế độ hệ thống như quá trình quá độ điện cơ (phân tích ổn định) Quá trình quá độ điện từ (phân tích hiện tượng cổng hưởng, quá điện áp,…)

II Tính toán dòng điện ngắn mạch 3 pha (Ngắn mạch đối xứng)

 Đối với ngắn mạch 3 pha ta cần xét trạng thái ngắn mạch của máy phát:

• Ngắn mạch ở xa mát phát: Tự động kích từ

(TĐK) vẫn giữ được điện áp đầu cực máy

phát ở trị số định mức () Khi mô tả không

cần quan tâm tới điện kháng và suất điện

động bên trong

• Ngắn mạch ở gần máy phát: TĐK tăng dòng kích từ đến trị số giới hạn trong khi điện áp đầu cực máy phát vẫn thấp hơn giá trị định mức ( < ) nên cần mô tả máy phát bằng sđđ nằm sau điện kháng

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

II Tính toán dòng điện ngắn mạch

1 Tính toán dòng điện ngắn mạch duy trì khi máy phát không có TĐK

• Khi không có TĐK sđđ của máy phát trước và sau thời điểm ngắn mạch không thay đổi.

• Sau khi mô tả máy phát điện bằng sđđ và điện kháng thì ta có thể tính được dòng điện ngắn mạch Nếu sơ đồ

hệ thống biến đổi được về dạng đơn giản nhất gồm sđđ và thì ta có:

, , : Điện áp, dòng điện, hệ số công suất

ở CĐXL trước ra sự cố

• Khi có TĐK thì máy phát điện trong tình trạng ngắn mạch duy trì có thể ở 1 trong 2 trạng thái:

- Làm việc với điện áp định mức.

- Làm việc với dòng kích từ giới hạn

II Tính toán dòng điện ngắn mạch

1 Tính toán dòng điện ngắn mạch duy trì khi máy phát có TĐK

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

= hay =

Trạng thái kích từ giới hạn

(Ngắn mạch gần)

Trạng thái điện áp định mức

(Ngắn mạch xa)

<

Trạng thái kích từ giới hạn

(Ngắn mạch gần)

Trạng thái điện áp định mức

(Ngắn mạch xa)

 Sau khi xác định được trạng thái của máy phát điện:

o Ngắn mạch ở xa, mô tả máy phát bằng thanh cái có điện áp không đổi,

o Ngắn mạch ở gần, mô tả máy phát bằng sơ đồ gồm sau điện kháng ,

 Không có cách nào xác định được

 Cách duy nhất là dựa vào phép lặp và phán đoán:

1 Căn cứ vào sơ đồ và điểm ngắn mạch, và giả thiết trạng thái của máy phát: Những máy phát xa: giả thiết làm việc ở trạng thái định mức Những máy phát gần: giả thiết làm việc ở dòng kích từ giới hạn Khi không thể khẳng định được thì có thể đặt tùy ý

2 Mô tả máy phát theo sơ đồ tương ứng

3 Thực hiện tính toán ngắn mạch

4 Kiểm tra dòng điện ngắn mạch trong máy phát và điện áp đầu cực Nếu phù hợp thì giả thiết đúng, không thì giả thiết là sai

5 Lặp lại các bước tính toán và kiểm tra

Lưu ý: Khi tính toán ngắn mạch duy trì, không được bỏ qua sơ đồ phụ tải

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

• Để tính toán ngắn mạch không đối xứng, người ta áp dụng phương pháp các thành phần đối xứng

• Ba vecto thành phần không đối xứng , , của hệ thống 3 pha có thể phân tích thành 3 hệ thống vecto đối xứng:

- Hệ thống thành phần thứ tự thuận: , ,

- Hệ thống thành phần thứ tự nghịch: , ,

- Hệ thống thành phần thứ tự không: , ,

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

=

=

=+ + )

=+ + )

=+ + )

= = = = = =

1 Điện kháng thứ tự nghịch và không

- Các thiết bị tĩnh khi làm việc:

+

+ (khi có chuyển động quay (máy phát, động cơ, ))

- Các phần tử không có hỗn cảm:

+

+ (ngược lại)

- Trong mạch có điện dung:

+

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

2 Sơ đồ các thành phần thứ tự

 Sơ đồ thứ tự thuận (Điện kháng tổng hợp ):

• Là sơ đồ tính toán ngắn mạch 3 pha

• Điểm ngắn mạch không nối với trung điểm của

sơ đồ

 Sơ đồ thứ tự nghịch (Điện kháng tổng hợp ):

• Suất điện động bằng không

• Điện kháng thứ tự nghịch của nguồn và phụ tải khác với điện kháng thứ tự thuận

• Trị số điện kháng không phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch

• Điểm ngắn mạch không nối với trung điểm của sơ đồ

 Sơ đồ thứ tự không (Điện kháng tổng hợp ):

• Suất điện động bằng không

• Có xét tổng trở của mạch trung tính

• Bỏ qua phụ tải

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

3 Các bước tính toán

 Quy ước:

• Coi pha A là pha đặc biệt

• Dòng điện ngắn mạch tại chỗ ngắn mạch có

chiều đi từ dây dẫn ra chỗ ngắn mạch, điện áp

tính từ dây dẫn đến trung điểm của sơ đồ

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

3 Các bước tính toán

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

 Quy ước:

• Coi pha A là pha đặc biệt

• Dòng điện ngắn mạch tại chỗ ngắn mạch có

chiều đi từ dây dẫn ra chỗ ngắn mạch, điện áp

tính từ dây dẫn đến trung điểm của sơ đồ

3 Các bước tính toán

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NGẮN MẠCH

III Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng

Các bước làm:

• Lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không của hệ thống điện Từ đó ta xác định được , ,

• Dòng thứ tự thuận của 1 dạng ngắn mạch bất kỳ đều có thể tính được dòng ngắn mạch 3 pha ở sơ đồ thứ tự thuận nhưng ở điểm xa hơn 1 điện kháng phụ =>

• Tính dòng điện và điện ấp ngắn mạch không đối xứng tại điểm ngắn mạch:

o Trị số dòng điện ngắn mạch:

o Điện áp tại điểm ngắn mạch:

o Xác định góc pha dòng điện và điện áp ngắn mạch tổng các pha cần dựa vào các đồ thị vecto

YOU !