Bài tập lớn học phần ngắn mạch trong hệ thống Điện

Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác.. Các tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời g

TRUONG DAI HOC HANG HAI VIET NAM KHOA DIEN - DIEN TU’

BO MON TU’ DONG HOA HE THONG DIEN

(vin

“<<

is

G ⁄

BÀI TẠP LỚN

HOC PHAN: NGẮN MACH TRONG HE THONG DIEN

MÃ HP: 13472

GIÁO VIEN HUONG DAN: TRAN ANH DUNG

HẢI PHÒNG, T12/2023

TRUONG DAI HOC HANG HAI VIET NAM KHOA DIEN - DIEN TU ˆ

BỌ MÔN TỰ ĐỌNG HÓA HẸ THỐNG ĐIỆN

a,

b AY

N AY

\ eer

BAI TAP LON

HOC PHAN: NGAN MACH TRONG HE THONG DIEN

MA HP: 13472

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Trần Khánh Duy cam đoan những nội dung trong bài tập lớn này là do tôi thực hiện dưới

sự hướng dẫn của thầy Trần Anh Dũng Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách

nhiệm về đồ án của mình

Khánh

GIÁO VIÊN HƯỚNG DÂN:

SINH VIÊN:

Hải Phòng, ngày tháng năm 2023

Người

TRANANH DUNG = “"

TRAN KHANH DUY „xạ

TDH62DH N02

Em xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới

Hải Phòng, ngày tháng năm 2023 Sinh viên

Trần khánh Duy

đầy đủ các nội dung đề

tài

Các ý kiến khác:

Hải Phòng, ngày tháng .năm 2023

Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)

3

Hình 1: Sơ đồ các nút của hệ thống điện Yêu cầu: Sử dụng phương pháp Z„u„ tính dòng ngắn mạch và dòng trên các nhánh giữa 2 nút khi ngắn mạch 3 pha tại nút 2 của hệ thống điện Sử dụng phương pháp điện thế nút và phần mềm Matlab để kiểm tra kết quả tính dòng ngắn mạch

Ta chọn thứ tự đóng các nút là 1,4,2,3,5

- Đóng nút 1 xuống đất qua tổng trở j0,85:

0,85j

Đây là trường hợp 1 (thêm một nút mới và đóng xuống đất qua một tổng trở) nên ta có ma trận tổng trở Z mới là:

z=I1l 0,85 j¿

)0.65j

Đây là trường hợp 1 (thêm 1 nút mới và đóng xuống đất qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận tổng trở Z mới là

- Đóng nút 4 xuống đất qua tổng trở j0,65:

zal) 4) 96(4)2020,65 j¢

(1)

Đóng nút 2 vào nút 4 qua tổng trở 0,17j:

mới là:

z=¿1) 14) (2Ì Q¿{4):0¿.70/65¿ j0,652(2)202.J0/652Z,+0176=011 (1) j0,85 (4) BÌ0¿l4):0ii04

~

Đây là trường hợp 3 (đóng 1 nút cũ xuống đất qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận Z mới ban đầu là:

z=‘ ies (2) (3) 6(4)206 0,656 j0,652 j,650(2)é0% j0,65% j0,82% j0,826(5}e0e j0,656 jE

Thực hiện quy tắc như sau: ma trận kích thước (3x3) bên trong là ma trận Z cũ lấy từ bước trước, hàng (2) chuyển sang hàng (5) cột (2) chuyển sang cột (5), riêng phần tử cuối cùng 2¿;=Z2;+ j0,75= j0,82+/0,75=/1,57

Tiếp theo cần phải suy biến ma trận Z mới kích thước (4x4) về ma trận Z mới kích thước (3x3) Áp dụng công thức suy biến (5) ta có:

55

Lưu ý: k, m - chỉ số hàng và cột theo thứ tự thật của hàng và cột ma phần tử đứng trong ma trận

Ta lần lượt tính từng phần tử:

“2=, Zss 0 j1,57 0

Ne _“8 “53 _n_ VJV0e _

Z, 7, t0 65 7

ZX =Z,,— 830,65 j- ore 10.82 = j0,31

Pry =7 — Zy Ấn Ẩm: =0- J0,82.0_

31— 23177 Za j1,57 =0

` _- 7y

ZN a7, — 5 Z5 — 0 65 J— na =j0,31

5 45-253, j0,82 j 0,82 Z,,- 22S = j0,92 Lee

Như vậy ta có ma trận Z mới sau khi suy biến là:

zai ie 7 )94(4)e02 40,386 j0,3L6(2}606 j0,31 j0,39¢

- Đóng nút 2 vào nút 1 qua tổng trở j0,2:

LL

Š 5 5

Đây là trường hợp 4 (đóng 1 nút cũ vào 1 nút cũ qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận Z mới ban

đầu là

trừ đi hàng (2) rồi chuyển sang hàng (5), cột (1) trừ đi cột (2) rồi chuyển sang cột (5), riêng phần tử cuối

Hb

clingZ +1) inet) =Z, +Z,-Z,-ZtZ,=Z,+Z,—-2Z,+Z,

(vi ma tran Z luén la đối xứng nên Z,= Z)

Zo3= Loy Z,,—2Z5,+ j 0,2= j0,39+ j0,85—2.0+ j0,2=j 1,44

Tiếp theo cần phải suy biến ma trận Z mới kích thước (4x4) về ma trận Z mới kích thước (3x3) Áp dụng công thức suy biến (5) ta có:

55

(Luôn phải ghi nhớ trong công thức suy biến: k, m - chỉ số hàng và cột theo thứ tự thật của hàng và cột mà phần tử đứng trong ma trận)

Ta lần lượt tính từng phần tử:

2=Z,,- 715 j0,95~ 1088-0851 — j0,34

7, =2,.- 77291081031 | og

Z2 ncpat j~ ONION joy

23 2-757 9108 0851 i925

Z4=#2—” 2 %=jpag~ =185P c 1091 939

Như vậy ta có ma trận Z mới sau khi suy biến là:

z-¿01) (4) (1) j034 (2) 70/280|4)% J0,18¿ j0,31.j0,226( 2} j0,236 j0,220 0,286

- Đóng nút 2 vào nút 3 qua tổng trở j0,1ó:

( 3

`

(

N

/

`

Đây là trường hợp 2 (thêm 1 nút mới và đóng vào 1 nút cũ qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận Z mới

z=‘) oa ng (3Ì 70236{4) 0,186 j0,31 2 0,22 j0,226(2}& j0,232 j0,226 j0,28% j0,284(3)6 0,

- Đóng nút 3 xuống đất qua tổng trở j0,ó2:

0,62j ( -

(

{3 À

Đây là trường hợp 3 (đóng 1 nút cũ xuống đất qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận Z mới ban đầu là:

Z= (1) j034 joie j023 ¿7 0,232(4)2 j0,18é j0,314 j0,22 (4)¿7 j j0,220j 2 j0,22 2 j0,222(2)2 j 0,23 j0/22¿(2)¿ j 2 j 0,222 j0,282 j0,226 j

Thực hiện quy tắc như sau: ma trận kích thước (4x4) bên trong là ma trận Z cũ lấy từ bước trước, hàng (3)

chuyển sang hàng (5) cột (3) chuyển sang cột (5) riêng phần tử cuối cùng

Z.,=Z,+j0,62=J0,44+j0,62= j 1,06

công thức suy biến (5) ta có:

55

Lưu ý: k, m - chỉ số hàng và cột theo thứ tự thật của hàng và cột mà phần tử đứng trong ma trận

Ta lần lượt tính từng phần tử:

Z)=Z— “3 *®= j024- ThÊ tees ie = j0,29

- 2.2 52 : g— 1053 a= =j0,13 j j

Z2=Zis— 7 =j0,1

55 Zig-L53

= 7: 3= 70/23— 70,23 j0,28 _ = j0,16

= _“ Z

on = “2.2 i i 2" =7,— = St 59 yg— 10:22.) 0,23 _ ig 13

55

TỶ 031j— J9:22-/9/22 — ¡0,26

ZÀ=BuT 2 ae i0za- 1928.1938 = jo ng

Z2=Z2— 237s j022- poe ej 0,12

7i=Z,,— EAH jo,23- 128.1025 — 9,1

svg = ———- 435-254_, 28— ——> j0,28.j0,44 _ 2 = 1

HN 2n, (0,44 0,23

Zi, =Z,-—2 = j0,23- PEO = 50,13 a “4L Zon JY; j1,06 JY,

LẠ 3; _ 45" 52 0,22-4 ,44 1Ö, -;

42 —“42 La J "7106 0,12

su_y = ——— as: 453_ = —+— j0,44.j0,28_ 2 = 1

ay — Ly Z i i Z}=Z a8) #'—70/44— J0/44.)0/44 — ¡025 2% 1,06

44

Như vậy ta có ma trận Z mới sau khi suy biến là:

zal) hob nh (3) jo1a0(4)é 0,136 j0,260 0.16% j0,126(2}é j0,166 70,162 70,22 j0,166(3)2 70/1

- Đóng nút 3 vào nút 4 qua tổng trở j0,18

v~Ð-

`

Đây là trường hợp 4 (đóng 1 nút cũ vào 1 nút cũ qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận Z mới ban đầu

là:

Z= (1) j029 j013 j016 ¿ 6¿/4)¿2/70/13¿70,26¿70,16¿270/12270,14¿12)¿270,16¿270,16270,2¿70,1 (4)¿j j j j012¿j (2)¿j j j0,26 j

Thực hiện quy tắc như sau: ma trận kích thước (4x4) bên trong là ma trận Z cũ lấy từ bước trước, hàng (4)

trừ đi hàng (3) rồi chuyển sang hàng (5), cột (4) trừ đi cột (3) rồi chuyển sang cột (5), riêng phần tử cuối

cùng

(vi ma tran Z luôn là đối xứng nên Z,,=Z,,,)

Z,,=Z¿;+Z¿,—2Z,,+j0,18= j0,25+ j0,26—2 j0,12+j0,18= j0,45

Tiếp theo cần phải suy biến ma trận Z mới kích thước (5x5) về ma trận Z mới kích thước (4x4) Áp dụng công thức suy biến (5) ta có:

Zs5

(Luôn phải ghi nhớ trong công thức suy biến: k, m - chỉ số hàng và cột theo thứ tự thật của hàng và cột ma phần tử đứng trong ma trận)

Ta lần lượt tính từng phần tử:

-_ Z.Z 0.0

Z1=Zu— + —=j0/29~- 0s =J0,29

Zä=Z„— 2 5=j013- 5 nh =j013

24 =2,,-—E—*=j013- ods =j0,13

Z,=7Z C5 j026- 5 án c =j0,21

5

25 =2,,-—G—*= j0,16—1 A =j016

ZN = ES nn

B=Z- 2 #=j016- 5 =J016

Z33 =”s 7 #= 9.2 “T05 =j0,2

cy ZyZay_ in 0.(-J 0,13) _,

2 =7,,-73A2= j0,16- LE — 0,6

ZZ —F = j9,13-! nn = j0,13

2" =Z,,— 5 2 i917! J Jal

= j0,16

55 70,45 J 2.2 0,13).0 _

“ưng: ¬ mm = j0,16

ws 25-254 _ jg 95— (1013) (= 50.13) — a2

Như vậy ta có ma trận Z mới sau khi suy biến là:

Z= en ng '3) J013¿|4)5.70,13670/216 70/16: J0,166(2)2.70,160.)0/16¿0,26701623)0 70,

- Đóng nút 5 vào nút 4 qua tổng trở j0,12:

0,12j

T Đây là trường hợp 2 (thêm 1 nút mới và đóng vào 1 nút cũ qua 1 tổng trở) nên ta có

ma trận Z mới là:

(1) j0,29 7013 7016 i 70,13 ¿|4)¿ 70,13¿ 70,21¿70,16¿70,16¿.70,21¿2)¿ j0,16¿70,16¿ 70,22 70, ¿

10

elt) H| 029 8 j013 2j j016 BỊ BỊ ¿ 7013614 60,136 70,21270,166.70,166.70,/21612)2.70,166 70,166 70,22,

Thực hiện quy tắc như sau: ma trận kích thước (4x4) bên trong là ma trận Z cũ lấy từ bước trước, hàng (4) chuyển sang hang (5) cột (4) chuyển sang cột (5), riêng phần tử cuối cùng 2¿¿=Z+/0,12=70,21+70,12= 70,33

- Đóng nút 5 xuống đất qua tổng trở j0,80:

Đây là trường hợp 3 (đóng 1 nút cũ xuống đất qua 1 tổng trở) nên ta có ma trận Z mới ban đầu là:

z=01l 14) 2) (3) LBÌ- Í6Ì 0 13¿la; j0/13¿7021270/16670/16670216 7021212)2 70,

Thực hiện quy tắc như sau: ma trận kích thước (5x5) bên trong là ma trận Z cũ lấy từ bước trước, hàng (5) chuyển sang hàng (ó) cột (5) chuyển sang cột (6), riêng phần tử cuối cùng 244=Z.,+j0,80= j0,33+/0,80= 71,13

Tiếp theo cần phải suy biến ma trận Z mới kích thước (óxó) về ma trận Z mới kích thước (5x5) Áp dụng công thức suy biến (5) ta có:

#4

Lưu ý: k, m - chỉ số hàng và cột theo thứ tự thật của hàng và cột mà phần tử đứng trong ma trận

Ta lần lượt tính từng phần tử:

2 =Z _ fie: aL 59,299 10.13 j 013 _ ig 97 Loe 71,13

11

7X7 16 5=j01a- T2” =j010

12 Zee

an = 6-4 ; ; ZRa7 oe 8_ jg jg 10:13.j0.16 _ i914 Lee 1,13

x _ 2 r6-Zea

ANF _ -; _J70,13./0,16 _„ 1

“la “Z4 Loc j0,13 j 113 J0,

Lis 15 Zs 79/13 ji 70,09

gA_y _— 28:2 j0,21.70,13 2= 21— “21 Los = j0,13- PS = 50,10 J jL13 J

guig _2-4e_, j0,21.j0,21_

7"_7 226" 62 0.21 -4% +jY;, =j017

22 22 Zea JY, j113 J9,

Z =z 26°83 _ 5g 1 _JU,21.JU,lO _ 0,13

Dag Dag

66

=/0,14

—y = Ly.Z ; ;

zx =7,,- 5 = j9.21- pes

—y — Ly.Z ; ;

ZX -7F 36 Am

31 7 Leg

ZN =Z,,— 36° %— 594g 10:16 j0,21 _

= /0,13

* * j0 16 j0 16

N_ L35-% 63 _ 70,16 70,

Zo La 33 33 2% =¡02-*———— J9, i113 J9, 17

12

—: 56 ~ ig 16—

Leg

Z4 —~~ — =j0,16~

66

avg Luc-Z Za=Za=—— =j0/13~

66

on =_ 2:2 Z„=Z„¿— 7 = 0,16—

= =_ 24.2

Za=Z4T—T— =j0,16=

66

66

—y = 2Z„.2

Z=ZuT 5 =j013~

66

Za=Za¿~ TT =J021~

66

LAI =Z„— T “= j0,16-

j0,16.70,21 j113

=Z “1

j0,33 70,13 J1,13

70,16 j0,16 _ j0,13 j0,16 j

“it L83 = j0,11

(0,16 0,13 — ¡0 1ị j1,13

=j0,13 j0,16 j0,16 9 1

j0,16 j0,16 =j0,18

— 708

=/0,09 j0,33 j9.21— ¡014

j1,13

j0,33 J0,16 _ 011

j1,13

j0,33 9,16 — ¡011

j1,13 j0,33.j0,33_

Tan 7/03

¿[1 [4| (2) (3) B na 2n 2n 120472219712 181 201221217 121222n18272ng ra

Đây chính là ma trận Z cuối cùng khi tất cả các nút và các tổng trở đều đã đóng vào hệ thống Ta có

dòng ngắn mạch 3 pha tại nút 2 là:

I=.L=-_L =j5,882(tdcb F7 7017 7 (deb

Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch là: 1,=5,882 (tđcb)

Dòng trên các nhánh giữa 2 nút khi ngắn mạch xảy ra tại nút 2 được tính như sau:

T -i ẨnTZu

Trong đó 2 - tổng trở phức của nhánh giữa 2 nút ¡ và j trong sơ đồ thay thế ban đầu của hệ thống điện

ipa 2 _ 1 ; j0,17 9:12 _ 9.982

; 1 Zn7Zy 1 70,13— 70,17

[,.==- —> + = SS a 72" 7 J0177 j017 = J 1,384

1 Zsa Zan 1 j0,11—70,13_—_ ;0qg

: 1 Z2»; 1 ¡0,13— 70,17

14