BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch... Xác định áp và dòng các pha tại đầu cực MF ND1 khi xảy ra ngắn mạch... Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ 1

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Thông số :

ND1, ND2 : Sđm = 75 MVA; Uđm = 10,5kV; Cosφ= 0,8; Xd’’ = X2 = 0,146 ; TDK

TD : Sđm = 117,7 MVA ; Uđm = 13,8kV;Cosφ= 0,85 ;Xd’’ = X2 = 0,21; TDK B1, B2 : Sđm = 80 MVA ; Uđm = 10,5/115 kV ; UN% = 10,5%

B3 : Sđm = 125 MVA ; Uđm = 13,8/242 kV ; UN% = 11%

TN : Sđm = 125 MVA ; Uđm = 230/121/13,8kV; UNCT= 11%;

Các thông số đường dây : D1 : 45km; D2 : 23km; D3 : 40km; D4 : 80km Cả 4 dây

có x0 = 0,4Ω/km ; Xkh = 3,5Xth

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 ND1 khi xảy ra ngắn mạch

B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N (1)

1 Chọn Scb = 100MVA, Ucb =Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không

2 Biến đổi 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 MF ND1 khi xảy ra ngắn mạch

PHẦN A : NGẮN MẠCH BA PHA N (3)

1 Lập sơ đồ thay thế

Chọn Scb = 100MVA; Ucb = Utb các cấp Ta có sơ đồ thay thế dạng tương đối cơ bản :

Tính toán giá trị các điện kháng dạng tương đối cơ bản

X1 = X7 = XNĐ1 = xd’’

1

cb dmND

S

= 0,146 10075 = 0,195

X2 = X6 = XB1 = U100N%

1

cb dmB S

S = 10,5100 10080 = 0,1313

X3 = XD1 = 0 1 sb2

tb

S

X L

U = 0,4 45 2

100

115 = 0,136

X4 = XD2 = 0 2 sb2

tb

S

X L

U = 0,4 23 2

100

115 = 0,0696

X5 = XD3 = 0 3 sb2

tb

S

X L

U = 0,4 40 2

100

115 = 0,121

X10 = XD4 = 4

0 2

2

sb tb

S L X

U = 0,4

80

100

230 = 0,0302

Xét máy biến áp (MBA) tự ngẫu ta có :

 9

C

TN

dmTN

S

 X8 ≈ 0

 U N H =12(U N C H− +U T H N− −U N C T− )=12(31 19 11) 19,5+ − =

X11 = XB3 =

% 100

N

U

3

cb dmB

S

11

100

100

125 = 0,088

X = X = x ’’

cb dmTD

S

S = 0,21

100 117,7 = 0,1784

2 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

- Ghép nối tiếp các điện kháng (X1 , X2); (X6 , X7); (X8, X9 , X10 , X11 , X12)

X13 = X14 = X13 + X13 = 0,195 + 0,1313 = 0,3263

X15 = X8 +X9 +X10 +X11 +X12 = 0+0,092+0,0302+0,088+0,1784=0,3886

- Biến đổi tam giác (3 ,4, 5) thành hình sao (16, 17, 18)

Đặt D X= 3 +X4 +X5 = 0,136 0,0696 0,121 0,3266 + + =

3 4 16

0,136.0,0696

0,029 0,3266

X X X

D

3 5 17

0,136.0,121

0,05 0,3266

X X X

D

4 5 18

0,0696.0,121

0,0258 0,3266

X X X

D

- Ghép nối tiếp các điện kháng (15, 17) ; (18, 14)

19 15 17 0,3886 0,05 0, 4386

20 14 18 0,3263 0, 0258 0,3521

Biến đổi hình sao (16, 19, 20) thành tam giác thiếu (21, 22)

16 20

21 16 20

19

0, 4386

X X

X

16 19

22 16 19

20

0,3521

X X

X

- Ghép song song 2 nhánh nhiệt điện, ta được sơ đồ dạng đơn giản gồm có 2 nguồn :

13 21 23

13 21

0,1805 0,3263 0, 404

X X X

3 Tính dòng ngắn mạch tại thời điểm t = 0,2s

- Xét nhánh nhiệt điện :

Điện kháng tính toán nhiệt điện tổng :

23

2.75

100

dmND ttND

cb

S

S

∑

Tra đường cong tính toán được I*

N (0,2) = 2,71

2.75

0, 753( )

dmND dmND

tb

S

U

∑

 I ND(0, 2) =2, 71.0, 753=2, 04(kA)

- Xét nhánh thủy điện :

Điện kháng tính toán nhánh thủy điện :

22

117, 7 0,5037 0,5928

100

dmTD ttTD

cb

S

S

∑

Tra đường cong tính toán của máy phát thủy lực có TĐK ta được :

I

N*

(0,2) = 1,71 Xét quy về cấp điện áp chứa điểm ngắn mạch là 115kV, ta có :

117, 7

0,59( )

3 3.115

dmTD dmTD

tb

S

U

∑

 I TD(0, 2) 1, 71.0,59 1,0089( )= = kA

Vậy dòng ngắn mạch tại thời điểm t = 0,2s là :

IN (0,2) = IND(0,2) + ITD (0,2) = 2,04 + 1,0089 = 3,0489 (kA)

4 Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ 1 khi xảy ra ngắn mạch

a Xác định dòng

Ta có : I

N

(0,2) = 3,0489 (kA)



22

0,5037

0,5037 0,1805

ND

TD

Σ

Σ

21 1

0, 404

0,3263 0, 404

ND ND

X

Σ

b Xác định điện áp

Xét quy về cấp điện áp 115 kV ta có :

1

1, 2416

2, 473 100

3 115 3

ND

cb cb

tb

I

S

I

U

×

 tdcb1 tdcb1 13 2, 473 0,3263 0,807

ND ND

 Điện áp đầu cực máy phát :

115

0,807 10,5 8, 4735( ) 115

10,5

kV tdcb

ND ND

PHẦN B TÍNH NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N (1)

1 Lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không.

a Sơ đồ thứ tự Thuận

Sơ đồ thứ tự Thuận tương tự như sơ đồ thay thế của ngắn mạch ba pha

b Sơ đồ thứ tự Nghịch

c Sơ đồ tứ tự không

Do các máy phát đều nối với các MBA đấu sao – tam giác có trung tính nối đất nên phần còn lại của sơ đồ xem như hở mạch Ta có sơ đồ thứ tự không như sau:

Theo giả thiết có Xkh = 3,5Xth nên ta có :

3 3,5 3 3,5.0,136 0, 476

'

4 3,5 4 3,5.0, 0696 0, 2436

'

5 3,5 5 3,5.0,121 0, 4235

' 3,5 3,5.0,0302 0,1057

24

0,156

H

TN

dmTN

S

2 Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản

a Sơ đồ thứ tự thuận

Các phép biến đổi và tính toán trong sơ đồ thứ tự thuận đã thực hiện trong phần tính toán ngắn mạch 3 pha (phần A) vì thế ta không cần trình bày lại dưới đây

b Sơ đồ thứ tự nghịch

- Các biến đổi và tính toán tương tự với sơ đồ thuận, ta có sơ đồ :

- Ghép song song (X22, X23) ta được sơ đồ đơn giản như sau :

22 23 25

22 23

0,1329 0,1805 0,5037

X

c Sơ đồ thứ tự không

- Ghép nối tiếp các điện kháng (X9, X10, X11, X12)

26 9 '10 11 0, 2857

- Bỏ qua điện kháng X8 , ghép song song (X24, X26)

27

0,156 0, 2857

0,1 0,156 0, 2857

X

- Biến đổi hình tam giác (3’; 4’ ; 5’) thành hình sao (28, 29, 30)

Đặt D = X3’ + X4’ + X5’ = 0,476 + 0,2436 + 0,4235 = 1,1431

28

0, 476 0, 2436

0,1014 1,1431

X X X

D

29

0, 476 0, 4235

0,1764 1,1431

X X X

D

30

0, 2436 0, 4235

0, 0902 1,1431

X X X

D

- Ghép nối tiếp (X29 , X27) :

X31= X27 +X29 = 0,1 + 0,1764 = 0,2764

Ta được sơ đồ như sau :

- Ghép song song (X30 , X31) :

32

0,0902 0, 2764

0,068 0,0902 0, 2764

X

- Ghép nối tiếp (X28, X32) :

X33 = X28 + X32 = 0,1014 + 0,068 = 0,1694

- Ghép song song (X2, X33) :

34

0,1313 0,1694

0,074 0,1313 0,1694

X X X

Ta có sơ đồ dạng đơn giản :

• Kết quả : Sau khi biến đổi ta có các sơ đồ tương đương như hình vẽ

- Sơ đồ thứ tự Thuận :

- Sơ đồ thứ tự Nghịch :

- Sơ đồ thứ tự Không :

3 Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ

Tổng điện kháng thứ tự Nghịch : X2Σ =0,1329

Tổng điện kháng thứ tự Không : X0Σ =0, 074

- Ngắn mạch một pha trạm đất nên theo sơ đồ phức dạng đơn giản ta có :

N(1) : m = 3 , X∆ = X2Σ + X0Σ =0,1329 0,074 0, 2069+ =

- Biến đổi hình sao(23 , 22 , ∆) thành tam giác thiếu (35 , 36)

23

22

0, 2069 0,1805

0,5037

X

∆

∆

22

23

0, 2069 0,5037

0,1805

X

∆

0, 4615 1, 288

a

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ :

IN’’ = 3 2,943 = 4,4325 (kA)

4 Xác định dòng và áp tại đầu cực MF ND1 khi xảy ra ngắn mạch

a Xác định dòng

- Ngắn mạch một pha trạm đất N(1) nên ta có : I a1= I a2= I a0 =2,943(kA)

Từ hai sơ đồ thứ tự Thuận và nghịch ở trên ta thấy :

22 1

22 23

0,5037

0,5307 0,1805

ND a

X

Lần ngược sơ đồ ta có :

21

1 2

13 21

0, 404

0,3263 0, 404

F F

a a ND

X

Σ

- Do MBA B1 sử dụng tổ đấu dây sao – tam giác 11 nên dòng điện đầu cực MF được xác định như sau :

+ Pha A : 1 1 30 1 30

1,1987.( ) 1,1987.( ) 2,076

+ Pha B : F1 F11 j30 j240 F21 j30 j120 1,1987.( j270 j90) 0

I =I e e +I e− e = e +e =

+ Pha C : F1 F11 j30 j120 F21 j30 j240 1,1987.( j150 j210) 2,076

I =I e e +I e− e = e +e = −

- Chuyển sang dạng đơn vị có tên với cấp điện áp 10,5 kV

tb

S

I kA I

U

3

tb

S

I kA I

U

×

1 1 100

tb

S

I kA I

U

b Xác định điện áp

Phân bố điện áp :

2 2 2 2,943 0,1329 0,391

U & = − jI XΣ = − j × = − j

Từ sơ đồ thay thế :

1

1 1 1 2 0,609 1,1987 0,1313 0,766

U & = U & + jI X = j + j × = j

A

1 ( 0,5)2 0, 462 0,6794

F A

1 0,766 30 240 0, 234 30 120 (0, 766 270 0, 234 90) 1,01

B

F B

U =

C

1 ( 0,5)2 ( 0, 46)2 0,6794

F

C

Chuyển sang hệ đơn vị có tên :

U

U

• Kết quả :

Dòng điện tại đầu cực MF ND1 khi xảy ra ngắn mạch là :

1 11, 415

F A

I = (kA) ; F1 0

B

I = ; F1 11, 415

C

I = − (kA) Điện áp đầu cực MF :

1 4,1186

F A

U = (kV) ; F1 6,1228

B

U = (kV) ; F1 4,1186

C