Bài tập dài môn ngắn mạch

Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa ĐỀ BÀI (Số đề: 02) Cho sơ đồ HTĐ sau: ND1 D4 TN B1 B3 TD D1 D3 D2 B2 ND2 Thông số: ND1, ND2 : Sđm = 75MVA; Uđm = 10,5kV; Cosϕ = 0,8; X = X2 = 0,146; TDK TD : Sđm = 117,7MVA; Uđm = 10,5kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,21; TDK B1, B2 : Sđm = 80MVA; Uđm = 10,5/115kV; 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: 80km; Cả dây có x0 = 0,4Ω/km, Xkh = 3,5Xth A NGẮN MẠCH BA PHA N(3) 1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb cấp, lập sơ đồ thay 2) Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản; 1 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa 3) Tính dòng ngắn mạch t = 0,2sec; 4) Xác định áp dòng đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1) 1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb cấp, lập sơ đồ thay thứ tự Thuận, Nghịch, Không; 2) Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản; 3) Tính dòng ngắn mạch siêu q độ I”; 4) Xác định áp dòng pha đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch BÀI LÀM A NGẮN MẠCH PHA N(3) Lập sơ đồ thay 2 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch I ND1 cb GS.TS Phạm Văn Hòa ND1 I NM 3.U cb 3.115 ND1 = = I NM = 1,125 = 2, 24 I cb Scb 100 Chọn Scb = 100 MVA Ucb = Utb cấp Ta có sơ đồ thay lưới điện sau: Giá trị điện kháng tính sau: S 100 X = X = X ND1 = X ND = X d" × cb = 0,146 × = 0,1947 SdF 75 X = X = X B1 = X B = U N % Scb 10,5 100 × = × = 0,13125 100 SdB 100 80 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch X = X B3 = GS.TS Phạm Văn Hòa U N % Scb 11 100 × = × = 0,088 100 SdB3 100 125 TN : CT U N % + U NCH % − U NTH % ) = ( 11 + 31 − 19 ) = 11,5% ( 2 1 U NT % = ( U NCT % + U NTH % − U NCH % ) = ( 11 + 19 − 31) = 0% 2 1 U NH % = ( U NCH % + U NTH % − U NCT % ) = ( 31 + 19 − 11) = 19,5% 2 U NC % = X = X C ( TN ) = U NC % Scb 11,5 100 × = × = 0,092 100 Sd ( TN ) 100 125 X = X H ( TN ) = U NH % Scb 19,5 100 × = × = 0,156 100 Sd ( TN ) 100 125 S 100 X = X D1 = x0 ×L1 × cb2 = 0,4 ×45 × = 0,3161 U cb 115 S 100 X = X D = x0 ×L2 × cb2 = 0, ×23 × = 0,0696 U cb 115 S 100 X 10 = X D = x0 ×L3 × cb2 = 0, ×40 × = 0,12098 U cb 115 L S 80 100 X 11 = X D = x0 × × cb2 = 0, × × = 0,0302 U cb 230 S 100 X 12 = X TD = X d" × cb = 0, 21 × = 0,1784 Sd ( TD ) 117,7 Biến đổi sơ đồ thay dạng đơn giản: Biến đổi tam giác 8,9,10 16,17,18: D = X + X + X 10 = 0,1361 + 0, 0696 + 0,12098 = 0,32668 4 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch X 16 = X ×X 0,0696 ×0,1361 = = 0,029 D 0,32668 X 17 = X ×X 10 0,1361 ×0,12098 = = 0,0258 D 0,32668 X 18 = X ×X 10 0,0696 ×0,12098 = = 0,0258 D 0,32668 GS.TS Phạm Văn Hòa X 13 = X + X 11 + X + X 12 = 0, 092 + 0, 0302 + 0, 088 + 0,1784 = 0,3886 X 14 = X + X = 0,13125 + 0,1947 = 0,32595 X 15 = X + X = 0,1947 + 0,13125 = 0,32595 Ta có sơ đồ tương đương: 5 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch ND1 15 0,32595 GS.TS Phạm Văn Hòa 16 0,029 17 0,0504 13 0,03886 18 0,0258 14 0,32595 ND2 X 19 = X 18 + X 14 = 0, 0258 + 0,32595 = 0, 35175 X 20 = X 17 + X 13 = 0, 0504 + 0,3886 = 0, 439 Biến đổi 16,19,20 thành tam giác thiếu 21,22 X 21 = X 16 + X 19 + X 16 ×X 19 0,029 ×0,35175 = 0,029 + 0,35175 + = 0, 404 X 20 0, 439 X 22 = X 16 + X 20 + X 16 ×X 20 0,029 ×0, 439 = 0,029 + 0,439 + = 0,504 X 19 0,35175 Sơ đồ: X 23 = X 15 / / X 21 = 0,32595 ×0, 404 = 0,1804 ( 0,32595 + 0, 404 ) 6 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực TD Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa 15 0,32595 ND1 22 0,504 TD 21 0,404 ND2 X 23 = X 15 / / X 21 = 0,32595 ×0, 404 = 0,1804 ( 0,32595 + 0, 404 ) Sơ đồ thay đơn giản: Xác định dòng ngắn mạch thời điểm t=0,2sec a, Nhánh Nhiệt điện X ttND ∑ SdND ×75 1,2 = X tdND × = 0,1804 × = 0, 2706 Scb 100 Tra đường cong tính tốn máy phát điện tua bin nước ta được: ∗ I CK ( 0, ) = 2, 7 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch ∑ I dm ( ND1,2 ) = Vậy ×Sdm( ND ) ×U tb− NM GS.TS Phạm Văn Hòa = ×75 = 0,753kA 3.115 I CKND ( 0, ) = 2,7 ×0,753 = 2,0331kA b, Nhánh Thủy điện Sd ( TD ) 117,7 X ttTD = X td ( TD ) × = 0,504 × = 0,593 Scb 100 Tra đường cong tính tốn máy phát tua bin thủy lực ta được: ∗ I CK ( 0, ) = 1, 675 I∑ dm( TD ) = ∑ Sdm ( TD ) ×U tb− NM = 117,7 = 0,591kA ×115 Như I CKTD ( 0, ) = 1, 675 ×0,591 = 0,9899kA Vậy dòng điện ngắn mạch điểm ngắn mạch ứng với t=0,2sec là: I N ( 0, ) = I CKND ( 0, ) + I CKTD ( 0, ) = 2, 0331 + 0,9899 = 3,023kA Xác định áp dòng đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch • Dòng điện chạy từ NĐ1 tới điểm ngắn mạch: I NND1− NM = I ND (0, 2) • X 21 0, 404 = 2,0331 X 15 + X 21 0,32595 + 0,404 Dòng đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch: ND1− NM I NND1 = I NM K B1 = 1,125 • = 1,125 (kA) 115 = 12,32 10,5 (kA) Áp đầu cực máy phát xảy ngắn mạch: 8 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch - Dòng điện chạy từ NĐ1 tới điểm ngắn mạch dạng tương đối là: I - GS.TS Phạm Văn Hòa ND1 cb ND1 I NM 3.U cb 3.115 ND1 = = I NM = 1,125 = 2, 24 I cb S cb 100 Điện áp đầu cực máy phát NĐ1 dạng tương đối là: U cbND1 = I cbND1 X = 2, 24.0,13125 = 0,294 Điện áp dây đầu cực máy phát NĐ1ở dạng có tên là: U ND1 = U cbND1.U tb = 0, 294.10,5 = 3,087 (kV) Đáp số: Dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch với t= 0,2s: IN(0,2) = 3,023kA 4.Dòng ngắn mạch đầu cực máy phát NĐ1: IN(ND1) = 12,32kA Điện áp đầu cực máy phát ND1: UND1 = 3,087kV B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1,1) 1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb cấp, lập sơ đồ thay thứ tự Thuận, Nghịch, Không a Sơ đồ thay thứ tự Thuận: sơ đồ ngắn mạch pha: 9 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa b Sơ đồ thay thứ tự Nghịch: X = X nên sơ đồ thay thứ tự Nghịch giống sơ đồ thay thứ tự Thuận khơng có suất điện động E c.Sơ đồ thay thứ tự Không: 10 Nguyễn Văn Giáp 10 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa Tính lại điện kháng cho đường dây : XD1’ = X8’ = 3,5.X8 = 3,5.0,1361 = 0,47635 XD2’ = X9’ = 3,5.X9 = 3,5.0,0696 = 0,2436 XD3’ = X10’ = 3,5.X10 = 3,5.0,12098 = 0,42343 XD4’ = X11’ = 3,5.X11 = 3,5.0,0302 = 0,1057 H X TN = X7 = U NH % Scb 19,5 100 = = 0,156 100 SdmTN 100 125 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản: Sơ đồ thay đơn giản thứ tự Thuận: sơ đồ tính ngắn mạch pha có kết phần A: a 11 Nguyễn Văn Giáp 11 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa Sơ đồ thay đơn giản thứ tự Thuận b.Sơ đồ thay đơn giản thứ tự Nghịch: Biến đổi sơ đồ tính ngắn mạch pha có kết phần A ta có: Vì khơng có suất điện động nên nhập song song hai nhánh ND TD X = X24 = X23 // X22 = X 23 X 22 X 23 + X 22 = 0,1804.0,504 = 0,1804 + 0,504 0,1328 Sơ đồ thay đơn giản thứ tự Nghịch c.Sơ đồ thay đơn giản thứ tự Không:  Bước 1: 12 Nguyễn Văn Giáp 12 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa X28 = X6 + X11 + X5 = 0,092 + 0,1057 + 0,088 = 0,2857 Biến đổi ∆ 8’, 9’, 10’ thành 25, 26, 27 D = X8’ + X9’ + X10’ = 0,47635 + 0,2436 + 0,42343 = 1,14338 X 25 = X 26 = X 27 =  X 8' X 9' D X 8' X 10' D X 9' X 10' D = 0, 47635.0,2436 = 0,1015 1,14338 = 0, 47635.0, 42343 = 0,1764 1,14338 = 0, 2436.0, 42343 = 0,0902 1,14338 Bước 2: 13 Nguyễn Văn Giáp 13 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa 25 0,1015 0,13125 26 0,1764 28 0,2857 0,156 27 0,0902 0,13125 X29 = X4 + X27 = 0,13125 + 0,0902 = 0,22145 X30 =X7//X28 = X X 28 0,156.0,2857 = = 0,1009 X + X 28 0,156 + 0,2857 0,13125 25 0,1015 26 0,1764 30 0,1009 29 0,22145 X31 = X26 + X30 = 0,1764 + 0,1009 = 0,2773 0,13125 25 0,1015 31 0,2773 29 0,22145 X32 = X29 // X31 = 0,22145.0, 2773 = 0,1231 0, 22145 + 0, 2773 X33 = X25 + X32 = 0,1015 + 0,1231 =0,2246 14 Nguyễn Văn Giáp 14 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch X34 = X2 // X33 =  GS.TS Phạm Văn Hòa 0,13125.0, 2246 = 0,0828 0,13125 + 0,2246 Sơ đồ thay đơn giản thứ tự khơng Tính dòng ngắn mạch siêu q độ I” điểm ngắn mạch: • Vì ngắn mạch pha chạm đất, N(1) nên ta có: X∆= X 2∑ + X 0∑ = 0,1328 + 0,0828 = 0,2156 m=3 • Sơ đồ phức hợp : Biến đổi sơ đồ phức hợp dạng đơn giản 15 Nguyễn Văn Giáp 15 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa X 23 + X ∆ + X 23 X ∆ 0,1804.0,2156 = 0,1804 + 0,2156 + = 0, 473 X 22 0,504 X 22 + X ∆ + X 22 X ∆ 0,504.0,2156 = 0,504 + 0, 2156 + = 1,322 X 23 0,1804 Xtd1 = X35 = Xtd2 = X36 = Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận dạng tương đối điểm ngắn mạch là: I a"1 = 1 1 + = + = 2,87 X 35 X 36 0,473 1,322 Dòng ngắn mạch siêu độ là: 3.2,87 I = m(1).I = 100 = 4,32 3.115 (kA) Tính áp dòng pha đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch a Tính dòng Vì ngắn mạch N(1) nên ta có: Ia1 = Ia2 = Ia0 = 2,87 Để xác định dòng đầu cực máy phát ND1 trước hết ta phải xác định thành phần dòng thứ tự thuận nghịch phía máy phát ND1 từ sơ đồ thay thứ tự thuận nghịch( không tồn dòng thứ tự khơng máy phát có trung tính cách điện) Phần trước ta có sơ đồ thay thuận nghịch sau: 16 Nguyễn Văn Giáp 16 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa Dòng nhánh phía máy phát ND thứ tự thuận thứ tự nghịch sau: I aND = I a1 X 22 0,504 = 2,87 = 2,1135 X 23 + X 22 0,1804 + 0,504 Dòng nhánh phía máy phát ND1 thứ tự thuận thứ tự nghịch sau: I aND = I aND 1 X 21 0, 404 = 2,1135 = 1,17 X 15 + X 21 0,32595 + 0,404 Dòng pha A,B,C đầu cực máy phát ND1 có xét tới tổ nối dây máy biến áp B1 không-tam giác-11 tính sau: Pha A: - j j j 300 − j 300 I&A = I&aND + I&aND = 1,17.( + + − ) = 1,17 = 2,03 e e 2 2 Vậy IA = 2,03 Dạng đơn vị có tên là: I AkA = I A I cb = 2,03 100 = 11,16( kA) 3.10,5 Pha B: - j 300 − j 300 j 2400 j 1200 − j 300 I&B = I&bND + I&bND = I&aND e j 30 + I&aND e e e e e 17 Nguyễn Văn Giáp 17 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa 0 2, 03.( e j 270 + e j 90 ) = = Pha C: - I&C j 300 − j 300 j1200 j 2400 − j 300 I&cND + I&cND = I&aND e j 30 + I&aND e e e e e = 0 1,17.(e j150 + e j 210 ) = −1,17 = Vậy IC = 2,03 Dạng đơn vị có tên là: I CkA = I C I cb = 2.03 b = -2,03 100 = 11,16( kA) 3.10,5 Tính điện áp Giá trị điện áp dạng tương đối điểm ngắn mạch tính sau: U&a1 = jI&a1.( X 2∑ + X 0∑ ) = j, 2,87(0,1328 + 0,0828) = j0,6188 U&a = − jI&a X 2∑ = − j.2,87.0,1328 = − j 0, 381 Giá trị điện áp tương đối đầu cực máy phát ND1: 1 U&aND = U&a1 + jI&aND 1 X3 U& ND1 a2 = U&a + jI& X ND1 a2 =j0,6188 + j1,17.0,13125 = j0,77 = -j0,381+ j1,17.0,13125 = -j0,227 Pha A: - j j j 300 − j 300 U&aND1 = U&aND + U&aND = j 0,77.( + ) − j 0, 227.( − ) e e 2 2 = -0,5 + j0,47 U ND1 a = ( −0,5) + 0, 47 = 0,686 Điện áp pha A dạng có tên đầu cực máy phát ND1: U aND1 = 0,686 10,5 = 4,16kV Pha B: - j 300 − j 300 j 2700 j 900 U&bND1 = U&bND + U&bND = U&aND + U&aND e e e e =j0,77.(-j) –j0,227.(+j) = 0,997 U ND1 b = 0,997 Vậy Điện áp pha B dạng có tên đầu cực máy phát ND1: U bND1 = 0,997 18 Nguyễn Văn Giáp 10,5 = 6,04kV 18 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa Pha C: - j 300 − j 300 j1500 j 2100 U&cND1 = U&cND + U&cND = U&aND + U&aND e e e e j 0,77( − j j + ) − j 0, 227( − − ) 2 2 = = -0,5 – j0,47 U cND1 = ( −0,5) + ( −0,47) = 0,686 Điện áp pha C dạng có tên đầu cực máy phát ND1: U cND1 = 0,686 10,5 = 4,16kV Kết luận: -Khi bình thường: Ia = Ib = Ic = ND1 Sdm 75 = = 4,124kA 3.U dm 3.10,5 Ua = Ub = Uc = Khi ngắn mạch: - U dm 10,5 = = 6,062kV 3 I aND1 = I cND1 = 11,16kA I bND1 = U aND1 = U cND1 = 4,16kV U bND1 = 6,04kV 19 Nguyễn Văn Giáp 19 Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch 20 Nguyễn Văn Giáp GS.TS Phạm Văn Hòa 20 Trường Đại Học Điện Lực ... ngắn mạch siêu q độ I”; 4) Xác định áp dòng pha đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch BÀI LÀM A NGẮN MẠCH PHA N(3) Lập sơ đồ thay 2 Nguyễn Văn Giáp Trường Đại Học Điện Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch. . .Bài Tập Dài Mơn Ngắn Mạch GS.TS Phạm Văn Hòa 3) Tính dòng ngắn mạch t = 0,2sec; 4) Xác định áp dòng đầu cực máy phát ND1 xảy ngắn mạch B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1)... Lực Bài Tập Dài Môn Ngắn Mạch X34 = X2 // X33 =  GS.TS Phạm Văn Hòa 0,13125.0, 2246 = 0,0828 0,13125 + 0,2246 Sơ đồ thay đơn giản thứ tự khơng Tính dòng ngắn mạch siêu q độ I” điểm ngắn mạch: