BT ngắn mạch trong htđ

Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản tính hệ số biên đổi MBA theo đầu phân áp 2 Tính dòng ngắn mạch tại t=0,2 s.. 3 Xác định áp và dòng đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch.. Biến đổi

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH – Đề số 1

A = 39

Thông số:

NĐ1, 2 : Sđm= A MVA; Uđm = 10,5kV; Cos ϕ = 0,85; X = X2= 0,22; TĐK

TD : Sđm= (A+3)MVA; Uđm = 13,8kV; Cos ϕ = 0,85; X = X2 = 0,21 ; TDK

B1, B2 : Sđm = (A+5) MVA; Uđm = 10,5/115kV; UN% = 10,5%;

B3 : Sđm = (A+7) MVA; Uđm = 13,8/242kV; UN% = 11,5%;

TN : Sđm = (A+40) MVA; Uđm = 230/121/13,8kV; UCTN = 11,5%; CH

N

U = 13%;UTHN = 19%.

Các thông số đường dây: D1: A km; D2: (A+1) km; D3 : (A+2) km; 4

D : (A+3) km Cả 4 dây đều có x0 = 0,4 Ω /km, X kh = 3,5.X th

Trước khi Ngắn Mạch, các MPĐ làm việc ở chế độ định mức và Cosφ

định mức.

A NGẮN MẠCH BA PHA N(3)

1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = 115 kV, lập sơ đồ thay thế Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản ( tính hệ số biên đổi MBA theo đầu phân áp )

2) Tính dòng ngắn mạch tại t=0,2 s.

3) Xác định áp và dòng đầu cực máy phát NĐ1 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 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

2) Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’.

3) Xác định dòng và áp các pha tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn

mạch.

Thay A=39 vào ta được số liệu như sau:

Thông số:

NĐ1, 2 : Sđm= 39 MVA; Uđm = 10,5kV; Cos ϕ = 0,85; X = X2= 0,22; TĐK

TD : Sđm= 42 MVA; Uđm = 13,8kV; Cos ϕ = 0,85; X = X2 = 0,21 ; TDK B1, B2 : Sđm = 44 MVA; Uđm = 10,5/115kV; UN% = 10,5%;

B3 : Sđm = 46 MVA; Uđm = 13,8/242kV; UN% = 11,5%;

TN : Sđm = 79 MVA; Uđm = 230/121/13,8kV; UCTN = 11,5%; UCHN

= 13%;UTHN = 19%.

Các thông số đường dây: D1: 39 km; D2: 40 km; D3 : 41 km; D4: 42 km.

Cả 4 dây đều có x0 = 0,4 Ω /km, X kh = 3,5.X th

Trước khi Ngắn Mạch, các MPĐ làm việc ở chế độ định mức và Cosφ định mức.

A NGẮN MẠCH BA PHA N(3)

1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = 115 kV, lập sơ đồ thay thế Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản ( tính hệ số biên đổi MBA theo đầu phân áp )

+ Sơ đồ thay thế

Giá trị các điện kháng được tính như sau:

10,5 100 115 2

" 0, 22 0,564

1 5 1, 2 2 115 -10,5 39 115 10,52 2

dmND cb

dmND cb

% 10,5 115 100

2 4 1, 2 100 2 100 44 115 2

U N U dmB S cb

dmB cb

100 0, 4.40 0,121

3 2 0 2 2 1152

S cb

1

100

0, 4.39 0,118

2

D

D

S cb

x L

U cb

3

100

0, 4.41 0,124

D

S cb

x L

U cb

230 121

0, 474 230

T

C

C

U

C H U T H

U U

α

−

−

1 1 19 13

α

C H T H

α

−

Ở đây MBA tự ngẫu có U N H% 28,3% 25%= >

=> Bỏ hệ số α tính lại giống hệt MBA 3 cuộn dây.

Ta có:

U N = U N− +U N− −U N− = + − =

N = N− + N− − N− = + − =

N = N− + N− − N− = + − =

8 100 2 121 230 100 79 115 230 2 2

T

S dmTN U

cb

9 100 2 121 230 100 79 115 230 2 2

C

dmTN cb

. 121 230 0,147

H

S dmTN U

cb

Vì

H

X

N treo lơ lửng nên trong sơ đồ thay thế ta không cần thiết phải vẽ vào

2

.0, 4.42 0, 0176

10 4 2 0 4 2 121 230 2 1152 2302

S cb

D U cb

% 3 2 11,5 242 100 121

11 3 100 3 2 121 230 100 46 115 230 2 2

U N U dmB S cb

dmB cb

2

12 2 121 230 242 13,8

U dmTD S cb

TD d S dmTD U

cb

13,8 100 121 242

0, 21 0,613

0,564 0, 24 0,804

13 1 2

X =X +X = + =

0, 24 0,564 0,804

14 4 5

X =X +X = + =

0,119 0,035 0, 0176 0,3064 0, 613 1, 091

15 8 9 10 11 12

Biến đổi ∆ (3, 6, 7) thành Y (16, 17, 18)

0,121 0,118 0,124 0,363

3 6 7

D=X +X +X = + + =

. 0,121.0,118

X X

X

D

17

. 0,118.0,124

0,363

X X

X

D

18

. 0,121.0,124

0,363

X X

X

D

Bước 2:

0,804 0,0413 0,8453

19 14 18

0, 04 1,091 1,131

20 17 15

Bước 3:

Biến đổi Y 16, 19, 20 thành tam giác thiếu 21, 22

16 19

21 16 19

20

0

1,131

X X

X X X

16 20

22 16 20

19

0,8453

X X

X X X

Ta có: X23 = X13 // X21 nên:

13 21

23

13 21

0,804.0,914

0, 43 0,804 0,914

X X

X

Khi đó sơ đồ thay thế đơn giản:

2 Tính dòng ngắn mạch tại t = 0.2 s

- Nhánh nhiệt điện:

23. 0,43. 2.39 0,3354

100

đm

tt ND

cb

S

S Σ

2.39 0,4

đm

đmND

tbND

S

UΣ

Từ đường cong tính toán: (vì có cuộn cản nên ta + 0,07 vào X ttND

* (0,2) 1,95

ND

*

(0,2) (0,2) 1,95.0,4 0,78

- Nhánh thủy điện:

42

100

đmTD

tt TD

cb

S

S

42 0,211

đmTD đmTD

tbTD

S

I

U

Từ đường cong tính toán: (có cuộn cản : +0,07 vào X ttTD)

* (0,2) 1,47

TĐ

*

(0,2) (0,2) 1,47.0,211 0,31017

Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t = 0,2 sec là:

(0,2) (0,2) (0,2) 0,78 0,31017 1,09017

3) Xác định áp và dòng đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch.

- Dòng điện đầu cực phía cao tại máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

ND ND ND

.

ND ND

X X

21 1

0,914

0.804 0,914

ND

ND

X

- Dòng điện đầu cực phía hạ tại máy phát ND1khi xảy ra ngắn mạch là:

115 10,5

115

10,5

H

ND ND

- Điện áp đầu cực phía hạ tại máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

Ta có:

100

U I

1 1. 2 0,83.0,24 0,1992

ND ND

- Điện áp tại đầu cực máy phát NĐ1:

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 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

- Sơ đồ thay thế Thứ Tự Thuận: Giống như sơ đồ ngắn mạch 3 pha, tính lại

các giá trị điện kháng.

Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = Utb các cấp( 230, 115, 10.5 ) kV

Giá trị các điện kháng được tính như sau:

100

" 0, 22 0,564

S cb

% 10,5 100

2 4 1, 2 100 100 44

dmB

100 0, 4.40 0,121

3 2 0 2 2 1152

S cb

1

100

0, 4.39 0,118

2

D

D

S cb

x L

U cb

3

100

0, 4.41 0,124

D

S cb

x L

U cb

% 8,5 100

T

dmTN

% 2,5 100

C

dmTN

.0, 4.42 0,0159

10 4 2 0 4 2 2 2302

S cb

D U cb

% 11,5 100

11 3 100 100 46

3

X X B

S dmB

100 '' 0, 21 0,5

S cb

X X TD X

d S dmTD

+ Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

0,564 0, 24 0,804

13 1 2

X = X +X = + =

0, 24 0,564 0,804

14 4 5

X =X +X = + =

0,1076 0, 03165 0, 0159 0, 25 0,5 0,90515

15 8 9 10 11 12

Biến đổi ∆ (3, 6, 7) thành Y (16, 17, 18) Tương tự như ở phần A.1 ta có được

kết quả như sau:

0,804 0,0413 0,8453

19 14 18

0, 04 0,90515 0,94515

20 17 15

Biến đổi Y 16, 19, 20 thành tam giác thiếu 21, 22

16 19

21 16 19

20

0

0,94515

X X

X X X

16 20

22 16 20

19

. 0,0393 0,94515 0,0393.0,94515 1,03

0,8453

X X

X X X

Ta có: X23 = X13 // X21 nên:

13 21

23

13 21

0,804.0,92

0,429 0,804 0,92

X X

X

X X

Khi đó sơ đồ thay thế đơn giản Thứ Tự Thuận:

- Sơ đồ thay thế Thứ Tự Nghịch:

Sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch giống như sơ đồ thay thế thứ tự Thuận nhưng không có suất điện động E.

Biến đổi tương tự như ngắn mạch ba pha và có kết quả như phần B.1 ở sơ đồ

thứ tự Thuận:

Ta có sơ đồ:

Do không có Suất điện động nên ta nhập 2 nhánh ND và TD lại Khi đó sơ đồ đơn giản thứ tự Nghịch là:

Ta có: X24 = X23 // X22 nên:

23 22

24

23 22

0,429.1,03

0,303

0, 429 1,03

X X

X

X X

- Sơ đồ thay thế Thứ Tự Không:

Ta tính lại điện kháng đường dây và MBA TN phía hạ áp

3' D2' 3,5 3 3,5.0,121 0, 4235

6' D1' 3,5 6 3,5.0,118 0, 413

7' D3' 3,5 7 3,5.0,124 0, 434

10' D4' 3,5 10 3,5.0,0159 0,05565

13

% 10,5 100

100 100 79

H

TN

đmTN

S

Ta có sơ đồ thay thế thứ tự Không

14

0,133.(0,03165 0,05565 0,25)

0,133 (0,03165 0,05565 0,25)

Biến đổi sơ đồ ∆(3’,6’,7’) →Y(15’,17’,16’)

D=X3’+X6’+X7’=0,4235+0,413+0,434=1,2705

3' 6' 15'

0, 4235.0, 413

0,138

1, 2705

X X X

D

3' 7' 16'

0, 4235.0, 434

0,145

1, 2705

X X X

D

6' 7' 0, 413.0, 434

0,141

X X

18' 16' 4 0,145 0, 24 0,385

X =X +X = + =

19' 17' 14 0,141 0, 203 0,344

Biến đổi Y(15’,18’,19’) thành tam giác thiếu 20’, 21’ ta được:

19'

0,138 0,385 0,138.0,385 0,68

0,344

X

18'

0,138 0,344 0,138.0,344 0,6053

0,385

X

Ta có: X22’ = X2 // X20’ nên:

2 20'

22'

2 20'

0,24.0,68

0,1774 0,24 0,68

X X

X

Khi đó sơ đồ thay thế đơn giản:

Do không có suất điện động nên ta có thể nhập song song 2 nhánh lại

Với

0,1774.0,6053

0,1774 0,6053

Khi đó

Sơ đồ thay thế dạng đơn giản

2) Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’.

- Do đây là ngắn mạch 1 pha nên:

2 0 0,303 0,1372 0,4402

X∆ = X∑+ X∑= + =

Trong đó:

2 , 0

XΣ XΣ

lần lượt là điện kháng tổng thứ tự Nghịch và thứ tự Không

Biến đổi sơ đồ phức hợp về dạng đơn giản:

Trong đó:

23

22

0,429 0,4402 0,429.0,4402 1,053

1,03

X X

X ∆

∆

22

23

1,03 0,4402 1,03.0,4402 2,527

0,429

X X

X ∆

∆

- Trong đơn vị tương đối cơ bản ta có:

+ Đối với nhánh Nhiệt Điện :

+ Đối với nhánh Thủy Điện:

Dòng điện pha A thành phần thứ tự Thuận dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch là:

*'' 1

1,05 1,05 1,05 1,05 1,413

1,053 2,527

A I

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ là:

(1)

1

100

cb

tb

S

U

3) Xác định dòng và áp các pha tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch.

a) Xác định dòng:

- Dòng các pha đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:

IA1 = IA2 = 1,413

+ Xác định dòng pha A thứ tự thuận, nghịch tại đầu cực máy phát NĐ1

Từ sơ đồ thay thế thứ tự thuận ta có:

22

1,03

0,998

0, 429 1, 03

ND

X

- Dòng pha A TTT tại đầu cực máy phát NĐ1:

0,92

0,804 0,92

ND ND

X

- Dòng pha A TTN tại đầu cực máy phát NĐ1: IA ND1 1=IA ND21= 0,533

+ Dòng trên các pha A, B, C đầu cực máy phát NĐ1 có xét đến tổ đấu dây của MBA B1- tổ đấu dây 11 giờ được tính như sau:

- Pha A:

2

1 (0,533 3) 0.923

ND

A

Dạng đơn vị có tên:

ND ND cb

S

U

30 120 30 240 150 210

1 j j 2 j j 0,533.( j j ) 0,533 3

1 ( 0,533 3)2 0,923

ND

C

Dạng đơn vị có tên:

ND ND cb

S

U

b) Xác định áp:

- Điện áp tại điểm ngắn mạch:

1 1.( 2 ) 1,413.(0,303 0,4402) 1,05

U = − jI X∑ = − j ≈ − j

- Tại đầu cực máy phát ND1:

Điện áp trên các pha A,B,C đầu cực máy phát ND1 có xét đến tổ đấu dây của MBA B1(tổ đầu dây 11 giờ):

- Pha A:

0,74 0,76

j

−

≈ − +

1 ( 0,74)2 0,762 1,06

ND A

Đổi thành đơn vị có tên (kV)

1( ) 1. 1,06.10,5 6,426

U

- Pha B:

1 . j . j 2 . j . j 1,17792. j 0,3. j 1,47792

1 1,477922 1, 47792

ND

B

Đổi thành đơn vị có tên (kV)

1( ) 1. 1,47792.10,5 8,96

U

-Pha C:

1 . j . j 2 . j . j 1,17792. j 0,3 j 0,74 0,76

1 ( 0,74)2 ( 0,76)2 1,06

ND

C

Đổi thành đơn vị có tên (kV)

1( ) 1. 1,06.10,5 6,426

U

Tóm lại: Khi ngắn mạch