BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCHGiáo viên hướng dẫn: PGS TS.
Trang 1BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Phạm Văn Hòa
Cho sơ đồ HTĐ như sau:
D3 D2
B2
ND2
Thông số:
ND1, ND2 : Sđm = 176,5MVA; Uđm = 18kV; Cos = 0,85; X = X2 = 0,213; TDK
TD : Sđm = 117,7MVA; Uđm = 13,8kV; Cos = 0,85; X = X2 = 0,21; TDK B1, B2 : Sđm = 200MVA; Uđm = 18/121kV; UN% = 10,5%;
B3 : Sđm = 125MVA; Uđm = 13,8/242kV; UN% = 11%;
TN : Sđm = 125MVA; Uđm = 230/121/13,8kV;
U = 11%; U = 31%; U = 19%;
D1: 45km; D2: 23km; D3: 40km; D4: 100km;
Cả 4 dây đều có x0 = 0,4/km, Xkh = 3,5X0
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 TD khi xảy ra ngắn mạch
1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không 2) Biến đổi các 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 máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch
Trang 2A NGẮN MẠCH BA PHA N (3)
Trang 31) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế
Sơ đồ thay thế:
ND1
ND2
TD 0,121
1
0,0525
2
0,136 3
0,07
4
0,121 5
0,0525 6
0,121 7
0,092
8
0,0378
9
0,088
10
0,1784 11
Giá trị các điện kháng được tính như sau:
XD4 = X9 = x0 = 0,4 0,0378
Trang 42) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản
Bước 1:
ND1
ND2
TD 0,121
1
0,0525
2
0,136 3
0,07
4
0,121 5
0,0525 6
0,121 7
0,092
8
0,0378
9
0,088
10
0,1784 11
15
16
17 12
13 14
X15 = X1 + X2 = 0,121 + 0,0525 = 0,1735
Biến đổi 3, 4, 5 thành sao 12, 13, 14
D = X3 + X4 + X5 = 0,136 + 0,07 + 0,121 = 0,327
X16 = X6 + X7 = 0,0525 + 0,121 = 0,1735
X17 = X9 + X10 + X11 = 0,0378 + 0,088 + 0,1784 = 0,3042
Bước 2:
Trang 5ND2
0,1735 15
0,029
12
0,05 14
0,026 13
0,1735 16
0,092
8
0,3042
17
TD
18
19
20
X18 = X15 + X12 = 0,1735 + 0,029 = 0,2025
X19 = X13 + X16 = 0,026 + 0,1735 = 0,1995
X20 = X8 + X14 = 0,092 + 0,05 = 0,142
Bước 3:
ND2
0,1995 19
0,142
20
0,3042
17
TD
21
X21 = X18 // X19 = = 0,1
Bước 4:
Trang 6ND 0,121 0,14220 0,34217 TD
22
X22 = X21 + X20 = 0,1 + 0,142 = 0,242
Sơ đồ thay thế đơn giản
3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s
Nhánh nhiệt điện:
Xtt ND = X22 = 0,242 0,854
Iđm ND = = 0,886
Tra đường cong tính toán được: I(0,2) 1,07
IND(0,2) = 1,07.0,886 0,948 (kA)
Nhánh thủy điện:
Xtt TD = X17 = 0,3042 0,358
Iđm TD = = 0,296
Tra đường cong tính toán được I(0,2) 2,9
ITD(0,2) = 2,9.0,296 = 0,8584 (kA)
Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t = 0,2s là:
IN(0,2) = IND(0,2) + ITD(0,2) = 0,948 + 0,8584 = 1,8064 (kA)
4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch
Dòng tại đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
INM TD = 0,8584 (kA)
I = INM TD = 0,8584 (kA)
I = 0,8584 = 15,053 (kA)
Áp tại đầu cực máy phát khi xảy ra ngắn mạch:
I = 0,8584 3,42
U = INM TD.(X9 + X10) = 3,42.(0,0378 + 0,088) 0,43
Trang 7 U = 0,43.13,8 = 5,934 (kV)
1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không
Sơ đồ thay thế thứ tự Thuận: như sơ đồ ngắn mạch 3 pha
ND1
ND2
TD 0,121
1
0,0525
2
0,136 3
0,07
4
0,121 5
0,0525 6
0,121 7
0,092
8
0,0378
9
0,088
10
0,1784 11
Sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch: vì X = X2 nên sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch giống như sơ đồ thay thế thứ tự Thuận nhưng không có suất điện động E
Trang 8ND2
TD 0,121
1
0,0525
2
0,136 3
0,07
4
0,121 5
0,0525 6
0,121 7
0,092
8
0,0378
9
0,088
10
0,1784 11
Sơ đồ thay thế thứ tự Không:
ND1
ND2
TD 0,0525
2
0,476 3'
0,245
4'
0,4235 5'
0,0525 6
0,092
8
0,1323
9'
0,088 10
0,156 23
Tính lại điện kháng cho các đường dây và tính thêm cho MBA TN phía hạ áp:
XD1’ =X3’ = 3,5.X3 = 3,5.0,136 = 0,476
XD2’ =X4’ = 3,5.X4 = 3,5.0,07 = 0,245
XD3’ =X5’ = 3,5.X5 = 3,5.0,121 = 0,4235
Trang 9XD4’ =X9’ = 3,5.X9 = 3,5.0,0378 = 0,1323
2 Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản:
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Thuận: như sơ đồ tính ngắn mạch 3 pha và có kết quả như ở phần A
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Thuận
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch:
Biến đổi như sơ đồ tính ngắn mạch 3 pha và có kết quả như phần A ta có:
ND
0,242
22
0,3042 17
TD
24
Vì không có suất điện động nên có thể nhập song song hai nhánh ND và TD
0,135 24
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch
X = X24 = X22 // X17 = = 0,135
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không:
Bước 1:
Trang 10ND2
TD 0,0525
2
0,476 3'
0,245
4'
0,4235 5'
0,0525 6
0,092
8
0,1323
9'
0,088 10
0,156 23 25
26
27
28
Biến đổi 3’, 4’, 5’ thành sao 25, 26, 27
D = X3’ + X4’ + X5’ = 0,476 + 0,245 + 0,4235 = 1,1445
X28 = X9’ + X10 = 0,1323 + 0,088 = 0,2203
Bước 2:
ND1
ND2
0,0525 2
0,102
25
0,176 27
0,091 26
0,0525 6
0,092
8
0,2203 28
TD
29
30
0,156 23
X29 = X2 + X25 = 0,0525 + 0,102 = 0,1545
Trang 11X30 = X26 + X6 = 0,091 + 0,0525 = 0,1435
Bước 3:
ND1
0,1545
29
0,092
8
0,2203 28
TD
0,156 23
0,176 27
0,1435 30
ND2 31
X31 = X29 // X30 = = 0,0744
Bước 4:
ND
0,0744
31
0,092
8
0,2203 28
TD
0,156 23
0,176 27
32
X32 = X31 + X27 = 0,0744 + 0,176 = 0,2504
Bước 5:
ND
0,092
8
0,2203 28
TD
0,156 23
0,2504 32
33
X33 = X32 // X23 = = 0,088
Bước 6:
Trang 128
0,2203
28 0,088
33
34
X34 = X33 + X8 = 0,088 + 0,092 = 0,18
Bước 7:
0,18
34
0,2203 28
35
Bước 8:
X = X35 = X34 // X28 = = 0,099
0,099 35
Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không
3 Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I” tại điểm ngắn mạch:
Vì ngắn mạch 2 pha chạm đất nên:
X = = 0,057
m = = 1,506
Sơ đồ phức hợp :
Trang 13ND 0,24222 0,304217 TD
0,057 X
Biến đổi sơ đồ phức hợp về dạng đơn giản
Xtd1 = X36 = X22 + X + = 0,242 + 0,057 + 0,344
Xtd2 = X37 = X17 + X + = 0,3042 + 0,057 + 0,433
I = + 5,22
Dòng ngắn mạch siêu quá độ là:
I = m.I = 1,506.5,22 1,973 (kA)
4 Tình áp và dòng các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
Dòng các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
I = 5,22 Ia2 = – Ia1 = – 5,22 – 3,012
5,22
2,313
I = 5,22 2,313
ND
0,242
22
0,3042 17
TD
I = – 3,012 – 1,34
Dòng trên các pha A,B,C đầu cực máy phát TD có xét đến tổ đấu dây của MBA B3 (tổ đầu dây 11 giờ):
Pha A:
I = I.e j30 + I.e -j30
= 2,313.( + j ) + ( – 1,34).( – j )
= 0,843 + j1,8265
= 2,012
Trang 14I (kA) = 2,012 8,42 (kA)
Pha B:
I = I.e j30e j240 + I.e -j30e j120
= I.e j270 + I.e j90
= 2,313.(– j) + (– 1,34).j
= – j3,653
= 3,653
I (kA) = 3,653 15,283 (kA)
Pha C:
I = I.e j30e j120 + I.e -j30e j240
= I.e j150 + I.e j210
= 2,313.( – + j ) + (– 1,34).( – – j )
= – 0,843 + j1,8265
= 2,012
I (kA) = 2,012 8,42 (kA)
Điện áp các pha đầu cực máy phát TD khi xảy ra ngắn mạch:
X 2 å
X 0 å
I a1
I a2
I a0
U a1
U a2
U a0
I = 5,22; I = – 3,012;
I = 2,313; I = – 1.34;
X = 0,057
Trang 15ND 0,24222 0,0756 TD
9
0,088
10
0,1784 11
E
L
0,3
0,591
0,132
UTDa1
UTDa2
U a1
U a2
Phân bố điện áp khi ngắn mạch
Ua1 = jIa1.X = j5,22.0,057 j0,3; Ua2 = Ua1 = j0,3;
U = Ua1 + j.I.(X9 + X10)
= j0,3 + j2,313.(0,0378 + 0,088)
j0,591
U = Ua2 + j.I.(X9 + X10)
= j0,3 + j(– 1.34).(0,0378 + 0,088)
j0,132
Điện áp trên các pha A,B,C đầu cực máy phát TD có xét đến tổ đấu dây của MBA B3 (tổ đầu dây 11 giờ):
Pha A:
U = U.e j30 + U.e -j30
= j0,591.( + j ) + j0,132.( – j )
= – 0,2295 + j0,626
Trang 16= 0,67
U (kV) = 0,67 5,338 (kV)
Pha B:
U = U.e j30e j240 + U.e -j30e j120
= U.e j270 + U.e j90
= j0,591.(– j) + j0,132.j
= 0,459
= 0,459
U (kV) = 0,459 3,657 (kV)
Pha C:
U = U.e j30e j120 + U.e -j30e j240
= U.e j150 + U.e j210
= j0,591.( – + j ) + j0,132.( – – j )
= – 0,2295 – j0,626
= 0,67
U (kV) = 0,67 5,338 (kV)