BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 I/ Tính ngắn mạch pha: Cho Scb = 100 MVA Ucb = điện áp trung bình cấp tức 230kV, 115kV 10,5kV Ta có sơ đồ thay sơ đồ lới điện nh sau: 0,156 0,084 F1 0,181 -0,002 0,136 0,046 10 0,038 11 0,069 0,091 0,084 0,156 Giá trị điện kháng F sơ đồ đợc tính nh sau: S cb 100 = 0,183 = 0,156 S dmF 117,5 U % S cb 10,5 100 = = 0,084 X2 = X4 = XB1 = N 100 S dmB 100 125 S 100 X3 = Xdây2 = xth.L cb2 = 0,4.45 = 0,136 U tb 115 S 100 X7 = Xdây3 = xth.L cb2 = 0,4.30 = 0,091 U tb 115 S 100 X6 = Xdây1 = xth.L cb2 = 0,4.60 = 0,181 U tb 115 X1 = X5 = XF1 = Xd'' U NT % S cb S = (U NCT + U NTH U NCH ) cb = X8= X = 100 S dmTN 2.100 S dmTN 100 = (11 + 20 32) = 0,002 2.100 250 UC% S S C = N cb = (U NCT + U NCH U NTH ) cb = X9= X TN 100 S dmTN 2.100 S dmTN 100 = (11 + 32 20) = 0,046 2.100 250 100 100 L S = 0,038 X10 = Xdây4 = xth cb2 = 0,4 230 2 U tb U % S cb 11 100 = = 0,069 X11 = XB3 = N 100 S dmB 100 160 T TN -1- 12 0,117 F3 Bài tập dài môn ngắn mạch X12 = XF3 = Xd'' Đề số: 02 S cb 100 = 0,15 = 0,117 S dmF 127,8 Biến đổi sơ đồ thay dạng đơn giản: Biến đổi tam giác 3, 6, 15, 16, 17: D = X3 + X6 + X7 = 0,136 + 0,181 + 0,091 =0,408 X X 0,136.0,181 = = 0,060 D 0,408 X X 0,136.0,091 = 0,030 X16 = = D 0,408 X X 0,181.0,091 = 0,040 X17 = = D 0,408 X15 = 13 0,24 15 0,06 F1 17 0,040 18 0,44 19 0,224 F3 16 0,03 14 0,24 X13 = X1 + X2 = 0,156 + 0,084 = 0,24 F2 = 0,24 X14 = X5 + X4 = 0,156 + 0,084 X18 = X8 +X9 = -0,002 + 0,046 = 0,044 X19 = X10 + X11 + X12 = 0,038 + 0,069 + 0,117 = 0,224 20 0,3 F1 22 0,084 19 0,224 F3 21 0,27 F2 X20 = X13 + X15 = 0,24 + 0,06 = 0,3 X21 = X14 + X16 = 0,03 + 0,24 = 0,27 X22 = X17 + X18 = 0,04 + 0,044 = 0,084 23 0,142 22 0,084 F1, F2 19 0,224 F3 -2- Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 X23 = X20//X21 = X 20 X 21 0,30.0,27 = = 0,142 X 20 + X 21 0,30 + 0,27 Vậy sơ đồ dạng đơn giản hệ thống nh sau: XtđNĐ 0,226 XtđTĐ 0,224 F1, F2 F3 x 117,5MVA 127,8MVA XtđNĐ = X22 + X23 = 0,142 + 0,084 = 0,226 XtđTĐ = X19 = 0,224 Tính dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch nói với t = 0,2 giây: + Nhánh nhiệt điện:(F1 F2) S dmND 2.117,5 = 0,226 = 0,531 XttNĐ= X tdND S cb 100 I dmND = S dmND 3.U tb = 2.117,5 3.230 = 0,589kA Tra đờng cong tính toán máy phát tuabin đợc với XttNĐ = 0,531 ta có: * I NND (0,2) = 1,55 * Vậy: INNĐ(0,2) = I NND = 1,55.0,589 = 0,913 kA I dmND + Nhánh thuỷ điện:(F3) XttTĐ= X tdTD = I dmTD S dmTD 127,8 = 0,224 = 0,286 S cb 100 S dmTD 127,8 = = 0,321kA 3.U tb 3.230 Tra đờng cong tính toán nhà máy tuabin nớc với XttTĐ = 0,286 ta có: * I NTD (0,2) = 3,6 * Vậy: INTĐ(0,2) = I NTD = 3,6.0,321 = 1,156 kA I dmTD Dòng điện ngắn mạch điểm ngắn mạch ứng với t = 0,2s IN(0,2) = INNĐ(0,2) + INTĐ(0,2) = 0,913 + 1,156 = 2,069 kA Tính dòng điện ngắn mạch đầu cực máy phát điện F3: -3- Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 ta biết dòng điện điểm ngắn mạch I N = 2,069 kA dòng điện chạy từ F3 đến điểm ngắn mạch là: INF3 - NM = IN X tdND 0,226 = 2,069 = 1,039kA X tdND + X tdTD 0,226 + 0,224 Dòng điện ngắn mạch đầu máy phát F3 là: INF3 = INF3 - NM KB3 = 1,039 242 = 18,22kA 13,8 Tính điện áp đầu cực máy phát F3: Từ có INF3 - NM = 1,039 kA, dòng điện chạy từ F đến điểm ngắn mạch dạng tơng đối là: I cbF3 = I NF3- NM 3.230 = 1,039 = 4,139 I cb 100 Điện áp đầu cực máy phát F3 dạng tơng đối là: UF3cb= IF3cb.(X10 + X11) = 4,139.(0,038 + 0,069) = 0,443 Cuối cùng, điện áp dây đầu cực máy phát F3 dạng có tên là: UF3 = UF3cb.Utb = 0,443.10,5 = 4,625 kV Đáp số: Dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch với t=0,2s: IN(0,2) = 2,069 kA Dòng ngắn mạch đầu cực máy phát F3: IN(F3) = 18,22 kA Điện áp đầu cực máy phát F3: UF3 = 4,652 kV II/ Tính ngắn mạch loại ngắn mạch N(1): Lập sơ đồ thay thứ tự thuận, nghịch không: a) Sơ đồ thay thứ tự thuận: Tơng tự nh ngắn mạch pha trên: 0,156 F1 0,084 0,181 0,136 -0,002 0,091 0,084 0,156 F2 -4- 0,046 10 0,038 11 0,069 12 0,117 F3 Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 a) Sơ đồ thay thứ tự nghịch: Tơng tự nh sơ đồ thứ tự thuận X''d= X2 khác không tồn sức điện động E 0,156 0,084 0,181 0,136 -0,002 0,046 10 0,038 11 0,069 12 0,117 0,091 0,084 0,156 a) Sơ đồ thay thứ tự không: Dòng I0 chạy qua cuộn dây đấu có nối đất chạy quẩn cuộn dây đấu tam giác ta có sơ đồ thứ tự không nh sau: 0,084 6' 0,543 3' 0,408 -0,002 7' 0,273 0,046 10' 0,114 11 0,069 24 0,082 0,084 Trong đó: Vì Xkh=3.Xth nên: X'6 = 3.X6 = 3.0,181 = 0,543 X'3 = 3.X3 = 3.0,136 = 0,408 X'7 = 3.X7 = 3.0,091 = 0,273 X'10 = 3.X10 = 3.0,038 = 0,114 U NH % S cb S = (U NCH + U NTH U NCT ) cb = 100 S dmTN 2.100 S dmTN 100 = (32 + 20 11) = 0,082 2.100 250 H = X24= X TN Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản: a) Sơ đồ thứ tự thuận: Tơng tự nh phần I đợc: XtđNĐ 0,226 F1, F2 x 117,5MVA -5- XtđTĐ 0,224 F3 127,8MVA Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 b) Sơ đồ thứ tự nghịch: Tơng tự nh sơ đồ thứ tự thuận nhng không tồn E nên ta gộp nhánh lại với đợc: 0,112 Trong đó: X = X tdND // X tdTD = 0,226.0,224 = 0,112 0,226 + 0,224 c) Sơ đồ thứ tự không: Chuyển tam giác X'3, X'6, X'7 thành 24, 25, 26: D = X'3 + X'6 + X'7 = 0,408 + 0,543 + 0,273 = 1,224 X ,3 X 6, 0,408.0,543 X24 = = = 0,181 D 1,224 X , X , 0,408.0,273 X25 = = = 0,091 D 1,224 X , X , 0,543.0,273 X26 = = = 0,121 D 1,224 X27 = X'10 + X11 = 0,114 + 0,096 = 0,183 0,084 24 0,181 26 0,121 -0,002 27 0,183 0,046 24 0,082 25 0,091 0,084 X28 = X2 + X24 = 0,084 + 0,181 = 0,265 X29 = X25 + X4 = 0,091 + 0,084 = 0,175 X30 = X26 + X8 = 0,121 - 0,002 = 0,119 28 0,265 29 0,175 30 0,119 0,046 -6- 24 0,082 27 0,183 Bài tập dài môn ngắn mạch X31 = Đề số: 02 X 28 X 29 0,265.0,175 = = 0,105 X 28 + X 29 0,265 + 0,175 31 0,105 30 0,119 0,046 27 0,183 24 0,082 X32 = X31 + X30 = 0,105 + 0,119 = 0,224 X33 = 32 0,224 X 32 X 24 0,224.0,082 = = 0,06 X 32 + X 24 0,224 + 0,082 0,046 33 0,06 27 0,069 24 0,082 0,046 27 0,183 34 0,046 27 0,183 X34 = X33 + X9 = 0,06 + 0,046 = 0,106 X = X 34 X 27 0,106.0,183 = = 0,067 X 34 + X 27 0,106 + 0,183 0,067 Tính dòng siêu độ I'' điểm ngắn mạch: Vì xét ngắn mạch N(1) nên ta có: X = X + X = 0,112 + 0,067 = 0,179 m(1) = Ta có sơ đồ phức hợp sau: XtđNĐ 0,226 F1, F2 2x117,5 MVA Xtđ1 0,586 XtđTD 0,224 X F3 127,8 MVA F1, F2 2x117,5 MVA 0,179 Với : -7- Xtđ2 0,580 F3 127,8 MVA Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 X tdND X 0,226.0,179 = 0,226 + 0,179 + = 0,586 X tdTD 0,224 X X 0,224.0,179 + X + tdTD = 0,224 + 0,179 + = 0,580 X tdND 0,226 Xtđ1= X tdND + X + Xtđ2= X tdTD Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận I''a1 dạng tơng đối điểm ngắn mạch là: I''a1= 1 1 + = + = 3,431 X td1 X td2 0,586 0,580 Dòng siêu độ điểm ngắn mạch dạng có tên là: I''N = m (1) I a,,1 S cb 3.U tb = 3.3,431 100 3.230 = 2,584kA Dòng qua dây trung tính máy biến áp: Phần ta biết Ia1 = 3,431, xét ngắn mạch N(1) nên dòng điện ngắn mạch thứ tự không dạng tơng đối là: Ia0 = Ia1 = 3,431 Dòng thứ tự không điểm ngắn mạch là: I0 = 3.Ia0 = 3.3,431 = 10,293 Ta có sơ đồ phân bố dòng sơ đồ thứ tự không nh sau: 0,084 24 0,181 26 0,121 -0,002 24 0,082 25 0,091 27 0,183 0,046 I0 0,084 Từ sơ đồ thay thứ tự không ta có: + Dòng chạy nhánh 10' - 11 là: I 010' 11 = I X 34 0,106 = 10,293 = 3,775 X 34 + X 27 0,106 + 0,183 + Dòng chạy nhánh 33-9 là: I 0339 = I I 010' 11 = 10,293 3,775 = 6,518 + Dòng chạy nhánh 24 là: -8- Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 I 024 = I 0339 X 32 0,224 = 6,518 = 4,771 X 32 + X 24 0,224 + 0,082 + Dòng chạy nhánh 26-8 là: I 026 = I 0339 I 024 = 6,518 4,771 = 1,747 + Dòng chạy nhánh 4-25 là: I 04 25 = I 026 X 28 0,265 = 1,747 = 1,052 X 28 + X 29 0,265 + 0,175 + Dòng chạy nhánh 2-24 là: I 02 24 = I 0268 I 04 25 = 1,747 1,052 = 0,695 Ta biểu diễn kết tính toán đờng dòng thứ tự không sơ đồ thứ tự không nh sau: 0,695 6,518 1,747 N(1) 3,775 I0=10,293 4,771 1,052 Tại điểm ngắn mạch theo định luật Kirhoff có: I = 4,771 + 1,052 + 0,695 + 3,775 - 10,293 = * Tính dòng điện chạy qua dây trung tính dòng chạy quẩn cuộn dây nối tam giác máy biến áp sơ đồ thứ tự không: + Máy biến áp B1:(ứng với nhánh sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: I 0BTT1 = I 02 24 S cb 3.U tb = 0,695 100 = 0,349kA 3.115 - Dòng chạy quẩn cuộn dây nối tam giác: I 0B1 = I 02 24 S cb 0,695 100 = = 1,274kA 3 3.U tb 3.10,5 + Máy biến áp B2:(ứng với nhánh sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: I 0BTT2 = I 04 25 S cb 3.U tb = 1,052 100 3.115 = 0,528kA - Dòng chạy quẩn cuộn dây nối tam giác: I 0B2 = I 04 25 S cb 1,052 100 = = 1,928kA 3 3.U tb 3.10,5 -9- Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 + Máy biến áp B3:(ứng với nhánh 11 sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: I 0BTT3 = I 010' 11 S cb 3.U tb = 3,775 100 3.115 = 1,895kA - Dòng chạy quẩn cuộn dây nối tam giác: I 0B3 = I 010' 11 S cb 3,775 100 = = 6,919kA 3 3.U tb 3.10,5 + Máy biến áp TN:(ứng với nhánh 24 sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: S cb I 0TNTT = I 024 3.U tb = 4,771 100 3.115 = 2,395kA - Dòng chạy quẩn cuộn dây nối tam giác: I 0TN = I 024 S cb 4,771 100 = = 8,745kA 3 3.U tb 3.10,5 Tính dòng pha đầu cực máy phát F3 ngắn mạch: Vì ngắn mạch N(1) nên ta có: Ia2 = Ia1 = Ia0 = 3,431 Để xác định dòng đầu cực F 3, trớc hết ta phải xác định thành phần dòng thứ tự thuận nghịch phía máy phát F từ sơ dồ thay thứ tự thuận nghịch (Không tồn dòng thứ tự không máy phát có trung tính cách điện) Phần trớc ta có sơ đồ thay thuận nghịch nh sau: XtđNĐ 0,226 + F1, F2 x 117,5MVA Dòng nhánh XtđNĐ 0,226 XtđTĐ 0,224 Ia1 phát phía máy F3 F127,8MVA thứ tự I aF31 = I aF23 = 3,431 XtđTĐ 0,224 Ia2 thuận thứ tự nghịch bằng: 0,226 = 1,723 0,224 + 0,226 Dòng pha A, B, C đầu cực máy phát F có xét đến tổ đấu dây máy biến áp B3 không - tam giác - 11 đợc tính nh sau: - Pha A: I A = I aF13 e j 30 + I aF23 e j 30 = 1,723.( + j + j ) = 1,723 = 2,984 Dạng đơn vị có tên là: 2 I AKA = 2,984 - Pha B: 100 3.10,5 = 16,408kA I B = I aF13 e j 30 e j 240 + I aF23 e j 30 e j120 -10- Bài tập dài môn ngắn mạch - Pha C: Đề số: 02 = 1,723.(e j 270 + e j 90 ) = 1,723.( j + j ) = I C = I aF13 e j 30 e j120 + I aF23 e j 30 e j 240 = 1,723.(e j150 + e j 210 ) = 1,723.( + j j ) = 1,723 = 2,984 Dạng đơn vị có tên là: I CKA = 2,984 2 100 3.10,5 = 16,408kA Tính điện áp pha đầu cực máy phát F3 ngắn mạch: Giá trị điện áp dạng tơng đối điểm ngắn mạch đợc tính nh sau: U a1 = j I a1 ( X + X ) = j.3,431.(0,112 + 0,067) = j.0,614 U a = j I a X = j.3,431.0,112 = j.0,384 sau: Giá trị điện áp dạng tơng đối đầu cực máy phát F3 đợc tính nh U aF31 = U a1 + j I aF31 ( X 10 + X 11 ) = j.0,614 + j.1,723(0,038 + 0,069) = j.0,798 U a2F3 = U a2 + j I aF32 ( X 10 + X 11 ) = j.0,384 + j.1,723(0,038 + 0,069) = j.0,202 Điện áp đầu cực máy phát F3 đợc tính nh sau: * Pha A: U AF3 = U aF31 e j 30 + U aF32 e j 30 = j.0,798.e j 30 j.0,202.e j 30 = = ( 0,399 0,101) + j.(0,691 0,175) = 0,500 + j.0,516 U AF = 0,500 + 0,516 = 0,719 Điện áp pha A dạng có tên đầu cực máy phát F3 là: U KV A = U AF * Pha B: U tb = 0,719 10,5 = 4,359kV U BF3 = U aF31 e j 30 e j 240 + U aF32 e j 30 e j120 = j.0,798.e j 270 j.0,202.e j 90 = = j.0,798( j ) j.0,202.( j ) = U BF = Điện áp pha B dạng có tên đầu cực máy phát F3 là: U * Pha C: KV B = U BF 3 U tb = 10,5 = 6,062kV U CF3 = U aF31 e j 30 e j120 + U aF32 e j 30 e j 249 = j.0,798.e j150 j.0,202.e j 210 = = ( 0,399 0,101) j.(0,691 0,175) = 0,500 j.0,516 U CF = 0,500 + 0,516 = 0,719 Điện áp pha C dạng có tên đầu cực máy phát F3 là: -11- Bài tập dài môn ngắn mạch U Đáp số: KV C Đề số: 02 = U CF 3 U tb = 0,719 10,5 = 4,359kV Dòng siêu độ điểm ngắn mạch là: I''N = 2,584 kA Dòng qua dây trung tính dòng chạy quẩn cuộn dây máy biến áp là: + Máy biến áp B1: B1 I TT = 0,349kA I B1 = 1,274kA + Máy biến áp B2: B2 I TT = 0,528kA I B = 1,927kA + Máy biến áp B3: B3 I TT = 1,895kA I B = 6,919kA + Máy biến áp TN: TN I TT = 2,395kA I TN = 8,745kA Dòng pha đầu cực máy phát F3: + Pha A: I AKA = 16,408kA + Pha B: I BKA = 0kA + Pha C: I CKA = 16,408kA Điện áp pha đầu cực máy phát F3: + Pha A: U AKV = 4,359kV + Pha B: U BKV = 6,062kV + Pha C: U CKV = 4,359kV -12- Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 -13- [...].. .Bài tập dài môn ngắn mạch - Pha C: Đề số: 02 = 1,723.(e j 270 + e j 90 ) = 1,723.( j + j ) = 0 I C = I aF13 e j 30 e j120 + I aF23 e j 30 e j 240 = 1,723.(e j150 + e j 210 ) = 1,723.( 3 + j 1 3 j 1 ) = 1,723 3 = 2,984 2 Dạng đơn vị có tên là: I CKA = 2,984 2 2 100 3.10,5 2 = 16,408kA 6 Tính điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3 khi ngắn mạch: Giá trị điện áp ở dạng tơng đối cơ bản tại điểm ngắn. .. 0,399 0,101) j.(0,691 0,175) = 0,500 j.0,516 U CF 3 = 0,500 2 + 0,516 2 = 0,719 Điện áp pha C dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là: -11- Bài tập dài môn ngắn mạch U Đáp số: KV C Đề số: 02 = U CF 3 3 U tb = 0,719 3 10,5 = 4,359kV 3 Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch là: I''N = 2,584 kA 4 Dòng qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây các máy biến áp là: + Máy biến áp B1: B1 I TT = 0,349kA... A: I AKA = 16,408kA + Pha B: I BKA = 0kA + Pha C: I CKA = 16,408kA 6 Điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3: + Pha A: U AKV = 4,359kV + Pha B: U BKV = 6,062kV + Pha C: U CKV = 4,359kV -12- Bài tập dài môn ngắn mạch Đề số: 02 -13- ... = 1,723 3 = 2,984 2 Dạng đơn vị có tên là: I CKA = 2,984 2 2 100 3.10,5 2 = 16,408kA 6 Tính điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3 khi ngắn mạch: Giá trị điện áp ở dạng tơng đối cơ bản tại điểm ngắn mạch đợc tính nh sau: U a1 = j I a1 ( X 2 + X 0 ) = j.3,431.(0,112 + 0,067) = j.0,614 U 2 a = j I a 2 X 2 = j.3,431.0,112 = j.0,384 sau: Giá trị điện áp ở dạng tơng đối cơ bản tại đầu cực máy phát