bai tập ngắn mạch

Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa Đề số 18: Cho sơ đồ hệ thống điện sau Thông số: ND1,ND2: Sđm=75MVA;Udm=10,5kV; Cosφ=0,8; X’’d=X2=0,146; TDK TD : Sdm=117,7MVA;Udm=13,8kV; Cosφ=0,85;X’’d=X2=0,21;TDK B1,B2 :Sdm=80MVA;Udm=10,5/115kV;UN%=10,5%; B3 TN :Sdm=125MVA;Udm=13,8/242kV;UN%=11%; :Sdm=125MVA;Udm=230/121/13,8kV; U NCT = 11%,U NCH = 31%,U NTH = 19% D1 :45Km;D2 :23Km;D3 :40Km;D4 :80Km Cả dây có x0=0,4 Ω /Km,Xkh=3,5Xkh A NGẮN MẠCH BA PHA N(3) 1) Chọn Scb=100MVA,Ucb=Utb cấp ,lập sơ đồ thay ; SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa 2) Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản; 3) Tính dòng ngắn mạch t=0,2s; 4)Xác định dòng áp đầu cực máy phát NDD2 xảy ngắn mạch 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; 2)Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản; 3)Tính dòng ngắn mạch siêu q độ I’’; 4)Xác định dòng áp pha xảy ngắn mạch đầu cực máy phát ND2 Bài làm:K A.Tính tốn ngắn mạch pha N(3) 1.Lập sơ đồ thay SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa -Chọn Scb = 100 MVA Ucb = điện áp trung bình cấp (230;115;13,8;10,5)kV Gíá trị điện kháng tính sau: Scb X1 = X5 = XNĐ1 = XNĐ2 = Xd’’ S = 0,146 đmNĐ X2= X4 = XB1 = XB2 = U N % Scb 10,5 100 S = = 0,131 100 100 80 đmB1 Scb X3 = Xdây2 = x0.L2 U = 0,4.23 tb Scb X6 = Xdây1 = x0.L1 U = 0,4.45 tb Scb X7 = Xdây3 = x0.L3 U = 0,4.40 tb SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - 100 = 0,195 75 100 = 0,07 115 100 = 0,136 115 100 = 0,121 115 Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa U CN = CT CH TH ( U N +U N -U N ) = ( 11 + 31 – 19) = 11,5 U TN = CT TH CH ( U N +U N -U N ) = (11 + 19 -31) = -1 U HN = CH TH CT ( U N +U N -U N ) = ( 31 + 19 – 11 ) = 19,5 X8 = U C TN % U CN % Scb 11,5 100 = = 0,092 = 100 SdmB 100 125 X9 = Xd4 = X0 L Scb = 0, 80 100 = 0, 03 2 U tb 230 X10 = XB3 = UN% Scb = 11 100 = 0, 088 SdmB3 Scb X11 = XTĐ = Xd’’ S đmTĐ 100 125 100 = 0,21 117 ,7 = 0,178 2)Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản -Biến đổi mạch tam giác (3,6,7) thành mạch sao(12,13,14) SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa X X 0,07.0,136 X12 = X +X +X = 0,07+0,136+0,121 = 0,029 X X 0, 07.0,121 X13 = X +X +X = 0, 07 + 0,136 + 0,121 = 0, 026 X X 0,121.0,136 X14 = X +X +X = 0,07+0,136+0,121 = 0,05 X15 = X1 + X2 + X12 = 0,195 + 0,131 + 0,029 = 0,355 X16 = X4 + X5 = 0,131 + 0,195 = 0,326 X17 = X8 + X9 +X10 + X11 + X14 = 0,092 + 0,03 + 0,088 +0,178 +0,05 = 0,438 SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa - Biến đổi sao(13,15,17) thành tam giác thiếu (18,19) : X18 = X15 + X13 + X13 X15 0,026.0,355 = 0,026 + 0,355 + =0,402 X17 0,438 XtđTĐ= X19 = X13 + X17 + X13 X17 0, 026.0, 438 = 0,026 + 0,438 + =0,496 X15 0,355 X18 X16 0, 402.0,326 XtđNĐ = X20 = X +X = 0, 402 + 0,326 =0,18 18 16 *Vậy sơ đồ đơn giản SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa 3) Tính dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch với t = 0,2s -Nhánh nhiệt điện: ∑ SđmNĐ 2.75 = 0,18 XttNĐ = X20 =0,27 Scb 100 I ∑ đmNĐ ∑ SđmNĐ 2.75 = = =0,753 (kA) 3.U tb 3.115 Tra đường cong tính tốn I*N (0,2) =2,3 Vậy INĐ ( 0,2) = 0,753.2,3 = 1,732(kA) -Nhánh thủy điện : XttTĐ = XtđTĐ ∑ IđmTĐ = ∑ SđmTĐ 117, = 0, 496 =0,584 Scb 100 ∑ SđmTĐ 3.U tb = 117, = 0,591 (kA) 3.115 Tra đường cong tính tốn I*N (0,2) =1,38 Vậy ITĐ ( 0,2) = 0,591.1,38 = 0,816 (kA) * Cuối dòng ngắn mạch t = 0,2 s là: IN (0,2) = INĐ + ITĐ = 1.732+0,816 = 2,548 (kA) 4) Xác định áp dòng đầu cực máy phát NĐ2 xảy ngắn mạch I'NĐ =I NĐ (0,2) X 21 0,402 =1,732 =0,956 (kA) X14 +X 21 0,402+0,326 ' I'NĐ =I 'NĐ K=0,956 SV:Nguyễn Huy Tiến 115 =10,47 (kA) 10,5 -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa I'NĐ 10,47 U NĐ = X U đm = 0,131.10,5 100 Icb = 2,619 ( kV ) 3.10,5 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 -Sơ đồ thay thứ tự Thuận: sơ đồ ngắn mạch pha -Sơ đồ thay thứ tự Nghịch: X = X2 nên sơ đồ thay thứ tự Nghịch giống sơ đồ thay thứ tự Thuận khơng có suất điện động E SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa -Sơ đồ thay thứ tự khơng: X 3' = 3,5.X3 = 3,5.0,07 = 0,245 X '6 = 3,5.X6 = 3,5.0,136 = 0,476 SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa X '7 = 3,5.X7 = 3,5.0,121 = 0,424 X 9' = 3,5.X9 = 3,5.0,027 = 0,095 H X '21 =U N 0 Scb 19,5 100 = = 0,156 S dmB 100 125 2) Biến đổi sơ đồ thứ tự thuận ,nghịch ,không dạng đơn giản -Sơ đồ biến đổi đơn giản thứ tự thuận : sơ đồ ngắn mạch ba pha có kết phần trên: -Sơ đồ biến đổi đơn giản thứ tự nghịch :Vì khơng có suất điện động nên nhập song song hai nhánh tương đương sơ đồ thuận X X 0,18.0, 496 19 20 Ta có: X ∑2 = X22 = X +X = 0,18 + 0, 496 =0,132 19 20 Vậy có sơ đồ đơn giản sau: -Biến đổi sơ đồ thứ tự không: Biến đổi tam giác (3’,6’,7’) thành hình sao(23,24,25): X 3' X 6' 0,245.0,476 X23 = X +X +X = 0,245+0,476+0,424 = 0,102 3' 6' 7' X X 0, 245.0, 424 3' 7' X24 = X +X +X = 0, 245 + 0, 476 + 0, 424 = 0, 091 3' 6' 7' SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page 10 Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa X 6' X 7' 0,476.0,424 X25 = X +X +X = 0,245+0,476+0,424 = 0,176 3' 6' 7' X26 = X2+X23 = 0,131 + 0,102 = 0,233 (0, 03 + 0, 095 + 0,088).0,156 X27 = (X8 + X9’ + X10)// X21 + X25 = 0,03 + 0, 095 + 0, 088 + 0,156 + 0,176 = 0,266 X 28 = X 26.X 27 0,233.0,266 +X 24 = +0,091 = 0,215 X 26 +X 27 0,233+0,266 SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page 11 Bài tập dài ngắn mạch X∑ =X 29 = GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa X 28 X 0,215.0,131 = =0,081 X 28 +X 0,215+0,131 Tính dòng I” thời điểm ngắn mạch -Vì ngắn mạch hai pha chạm đất nên ta có: M(1,1) = 1XΔ = X X 0,132.0, 081 = − = 1,514 (X +X ) (0,132 + 0, 081) X2X0 0, 312.0, 081 = = 0, 05 X +X 0,312 + 0, 081 Sơ đồ phức hợp: -Dựa vào biến đổi sao-tam giác (thiếu) ta có: Xtđ1 = X20 + X + X 20Δ.X X19 =0,18+0,05+ 0, 493 Xtđ2 = X19 + X + X19Δ.X X 20 =0,493+0,05+ SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - 0,18.0, 05 =0,248 0, 493.0, 05 = 0,68 0,18 Trường ĐH Điện Lực Page 12 Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa -Dòng điện pha A thứ tự thuận I”a1 dạng tđcb: 1 I"a1 = ( 0, 248 + 0, 68 ) = 5,503 tdcb I"N =m (1,1) I"a1 Scb 100 = 1,514.5,503 = 4,183 3.U tb 3.115 4, Xác định dòng áp pha đầu cực máy phát NĐ2 xảy ngắn mạch -Dòng pha đầu cực máy phát NĐ2 ngắn mạch: + Dòng pha A thành phần thứ tự nghịch: Ia1 = 5,503 Ia2 =- Ia1 ∑ X0 ∑ ∑ X0 + X2 =-5,503 0,081 = -2,093 0,081+0,132 Để xác định dòng đầu cực máy phát ,trước hết theo sơ đồ thứ tự thuận nghịch xác định dòng thành phần Ia1 Ia2 phía NĐ1 Theo biến đổi sơ đồ thay thứ tự thuận dạng đơn giản trước có sơ đồ ( dạng tđcb ) +Xét dòng thứ tự thuận : 0,496 Dòng nhánh phía nhiệt điện = 5,503 0,496 + 0,18 = 4,038 ⇒ Dòng nhánh phía nhiệt điện : Ia1NĐ2 = 4,038 0,402 = 2,23 0,402 + 0,326 +Xét dòng thứ tự nghịch : 0,496 Dòng nhánh phía nhiệt điện = -2,093 0,496 + 0,18 = -1,536 ⇒ Dòng nhánh phía nhiệt điện : Ia2NĐ2 = -1,536 0,402 = -0,848 0,402 + 0,326 Dòng pha A,B,C đầu cực máy phát có xét đến tổ đấu dây MBA B2- Tổ đấu dây 11 tính sau: SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page 13 Bài tập dài ngắn mạch Pha A : GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa IaF = Ia1NĐ2.ej30 + Ia2NĐ2.e-j30 = 2,23 ( 3 +j ) – 0,848.( -j ) 2 2 =1,197+j.1,539 I aF = 1,197 +1,539 = 1,95 ⇒ Dạng đơn vị có tên : IaFkA= 1,95 100 = 10,722 ( kA ) 3.10,5 Pha B: IbF = Ia1NĐ2.ej30 ej240+ Ia2NĐ2.e-j30 ej120 = 2,23(-j ) – 0,848(j ) = -j3,078     I bF  = 02 + (−3, 078)   = 3, 078 ⇒ Dạng đơn vị có tên : IbFkA= 3,078 100 * 10,5 = 16,925 ( kA ) Pha C: IcF = Ia1NĐ2.ej30 ej120+ Ia2NĐ2.e-j30 ej240 = 2,23.(- 3 +j ) –0,848 (-j ) = -1,197 + j1,539 2 2 ⇒ Dạng đơn vị có tên : IcFkA= 1,95 100 = 10,722 ( kA ) 3.10,5 *) Tính điện áp đầu cực máy phát NĐ2 ngắn mạch - Phân bố thành phần ngắn mạch N(1,1) + Điện áp điểm ngắn mạch: Ua1 =Ua2= j.Ia1 X ∆ = j 5,503.0,05 = j 0,275 +Dạng tđđm chưa qui đổi theo tổ đấu dây MBA phía NĐ2: Ua1F = Ua1 + j Ia1NĐ2.X4 = j0,275 + j 2,23.0,131 = j 0,567 Ua2F = Ua2 + j Ia1NĐ2.X4 = j0,275 - j 0,848.0,131 = j 0,164 SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page 14 Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa Hình1: phân bố điện áp ngắn mạch + Dạng tđđm qui đổi theo tổ đấu dây MBA UaF=UAF1+UAF2 = Ua1F ej30+ Ua2F e-j30 = j 0,567 ( 3 +j ) + j 0,164 ( -j ) = 0,633+ j0,202 2 2 U aF = 0,6332 +0,2022 = 0,664 ⇒ Đổi thành đơn vị có tên kV : UaFkV= 0,664 10,5 = 4,025 ( kV ) UbF =UBF1+UBF2= Ua1F ej30 ej240+ Ua2F e-j30 ej120 = Ua1F ej270+ Ua2F ej90 = j 0,567 (- j ) + j 0,164 ( j ) = 0,403 U bF = 0,4032 +02 = 0,403 ⇒ Đổi thành đơn vị có tên kV : UbFkV= 0,403 10,5 = 2,443 ( kV ) UcF =Ua1F ej30 ej120+ Ua2F e-j30 ej240 = Ua1F ej150+ Ua2F ej210 = j 0,567 (- 3 +j ) + j 0,164 (-j ) = -0,633 - j 0,202 2 2 U cF = (-0,633) +(-0,202) = 0,664 SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page 15 Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa ⇒ Đổi thành đơn vị có tên kV : UcFkV= 0,664 10,5 = 4,025( kV ) Tóm lại : -Khi bình   Ia = Ib = Ic == 4,12 ( kA )                                        thường:  U = U = U == 6, 062 kV ( )  a b c -Khi ngắn mạch: SV:Nguyễn Huy Tiến  IaN = IcN  = 10, 722 ( kA )    ;  I bN = 16,925 ( kA )                                          U aN = U cN = 4, 025 ( kV )   ; U bN = 2, 443 ( kV) -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page 16 ...Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa 2) Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản; 3) Tính dòng ngắn mạch t=0,2s; 4)Xác định dòng áp đầu cực máy phát NDD2 xảy ngắn mạch B NGẮN MẠCH KHÔNG... SV:Nguyễn Huy Tiến -Đ4H1 - Trường ĐH Điện Lực Page Bài tập dài ngắn mạch GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa 3) Tính dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch với t = 0,2s -Nhánh nhiệt điện: ∑ SđmNĐ 2.75 = 0,18... Điện Lực Page 11 Bài tập dài ngắn mạch X∑ =X 29 = GV hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa X 28 X 0,215.0,131 = =0,081 X 28 +X 0,215+0,131 Tính dòng I” thời điểm ngắn mạch -Vì ngắn mạch hai pha chạm