Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

HCM ---NGUYỄN LONG ĐĂNG VƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM DÒNG NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP... BỘ GI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

-NGUYỄN LONG ĐĂNG VƯƠNG

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM DÒNG NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI ĐIỆN

TRUYỀN TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số ngành: 60520202

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

-NGUYỄN LONG ĐĂNG VƯƠNG

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM DÒNG NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI ĐIỆN

TRUYỀN TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số ngành: 60520202

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HUỲNH CHÂU DUY

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc

- Nghiên cứu tổng quan dòng điện ngắn mạch trên lưới điện truyền tải.

- Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

- Áp dụng các giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

III- Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2016

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/8/2016

V- Cán bộ hướng dẫn: TS HUỲNH CHÂU DUY

CÁN BỘ HUỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quảnghiên cứu được trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố ở bất

kỳ đâu

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn.Tôi cũng xin cam đoan các nội dung tham khảo trong Luận văn đã được trích dẫn đầy

đủ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

Nguyễn Long Đăng Vương

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, xin chân thành cám ơn Thầy TS HUỲNH CHÂU DUY đã tận tình hướng

dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho quá trình thực hiện Luận văn này

Xin cám ơn quý Thầy, Cô đã trang bị cho tôi các kiến thức quý báu trong quá trình họctập giúp tôi đủ năng lực để thực hiện Luận văn này

Xin cảm ơn tập thể lớp 14SMĐ21 đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiệnLuận văn này

Cuối cùng, xin cám ơn Trường Đại học Công nghệ Tp HCM; Khoa Cơ - Điện - Điệntử; Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau Đại học và Cơ quan nơi tôi đang công tác đã tạocác điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện Luận văn này

Nguyễn Long Đăng Vương

TÓM TẮT

giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải mà bao gồm các nội dung như sau:

+ Chương 1: Giới thiệu chung

+ Chương 2: Tổng quan về ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

+ Chương 3: Nghiên cứu giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI C M N ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

ANH M C CÁC HÌNH viii

ANH M C CÁC NG x

Chương 1 1

Giới thiệu chung 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.6 Bố cục của luận văn 3

Chương 2 5

Tổng quan về dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải 5

2.1 Giới thiệu 5

2.2 Tương đương hệ thống điện 6

2.2.1 Xác định các thông số mạng hai cửa 8

2.2.2 Tổng trở tương đương từ thông số mạng hai cửa 10

2.2.3 Mạch tương đương đường dây khi ngắn mạch ba pha qua tổng trở chạm 11

2.3 Phân tích sự cố ba pha trên đường dây 12

2.3.1 Trước sự cố 12

2.3.2 Khi có sự cố 13

2.3.3 Khi có sự cố nhưng không xét đến dòng tải 14

2.4 Nguyên nhân dòng ngắn mạch tăng cao 15

2.5 Thông số ảnh hưởng đến sự tăng dòng ngắn mạch 15

2.5.1 Khi ngắn mạch 3 pha (ngắn mạch đối xứng) 15

2.5.2 Khi ngắn mạch không đối xứng N(1), N(1,1), N(2) 15

2.5.3 Điện kháng thứ tự nghịch (TTN) và thứ tự không (TTK) của các phần tử 16 2.5.4 Sơ đồ thay thế (song song, nối tiếp, ) 18

CHƯ NG 3 21

NGHIÊN CỨU GI I PHÁP GI M DÒNG NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN T I 21

3.1 Nguyên nhân tăng cao dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải 21

3.2 Giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải 21

3.2.1 Giải pháp sử dụng hệ thống truyền tải điện DC 21

3.2.2 Giải pháp sử dụng bộ DVR (Dynamic Voltage Restorer) 24

3.2.3 Giải pháp gỡ bỏ cuộn tam giác trong máy biến áp 26

3.2.4 Giải pháp ứng dụng thiết bị điện tử công suất kết hợp thiết bị kháng hạn chế dòng ngắn mạch 26

3.2.5 Giải pháp sử dụng thiết bị điện tử công suất kết hợp thiết bị kháng hạn dòng và tụ điện bù dọc 27

3.3 Đánh giá và lựa chọn giải pháp 29

3.4 Lựa chọn kháng hạn dòng ngắn mạch 31

3.4.1 Giới thiệu 32

3.4.2 Các sơ đồ lắp kháng 32

3.4.3 Tính toán lựa chọn thông số kháng hạn dòng 34

3.5 Kiểm tra giá trị TRV và RRRV máy cắt ngăn lắp đặt kháng hạn chế dòng ngắn mạch 3

5 3.6 Hạn chế TRV và RRRV cho máy cắt có lắp kháng hạn chế dòng ngắn mạch 36

CHƯ NG 4 38

ÁP D NG GI I PHÁP GI M DÒNG NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN T I 38

4.1 Giới thiệu 38

4.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch trên lưới điện truyền tải 38

4.2.1 Thông số của lưới điện 38

4.2.2 Trường hợp ngắn mạch 3 pha cân bằng 43

4.2.3 Trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất 51

4.2.4 Trường hợp ngắn mạch 2 pha 56

4.2.5 Trường hợp ngắn mạch 2 pha chạm đất 60

4.3 Áp dụng giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch 65

4.3.1 Giải pháp lắp đặt kháng điện hạn chế dòng ngắn mạch 65

4.3.2 Trường hợp ngắn mạch 3 pha cân bằng 67

4.3.3 Trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất 72

4.3.4 Trường hợp ngắn mạch 2 pha 77

4.3.5 Trường hợp ngắn mạch 2 pha chạm đất 81

CHƯ NG 5 88

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ NG LAI 88

5.1 Kết luận 88

5.2 Hướng phát triển tương lai 89

TÀI LIỆU THAM KH O 90

ANH MỤC C C H NH

Hình 2.1 Đường dây khảo sát và tương đương hệ thống 7

Hình 2.2 Thông số mạng hai cửa tương đương 9

Hình 2.3 Sơ đồ tương đương hai cửa 9

Hình 2.4 Mạng hai cửa đường dây sự cố 11

Hình 2.5 Hệ thống trước sự cố 12

Hình 2.6 Hệ thống bị sự cố qua tổng trở chạm 13

Hình 2.7 Hệ thống bị sự cố không xét đến dòng tải 14

Hình 3.1 Mô tả truyền sóng của MAXWELL 22

Hình 3.2 Giới hạn chiều dài ổn định nhiệt 22

Hình 3.3 Sử dụng vỏ bọc bằng chì để kiểm soát trường điện cáp ngầm 23

Hình 3.4 nh hưởng tụ kí sinh đối với cáp ngầm 23

Hình 3.5 Giới hạn chiều dài khi truyền tải với cáp ngầm 23

Hình 3.6 Truyền tải điện một chiều 24

Hình 3.7 Sơ đồ tính ngắn mạch được đơn giản hóa 24

Hình 3.8 Sơ đồ vectơ dòng và áp sự cố 25

Hình 3.9 Sơ đồ tính ngắn mạch đơn giản hóa có lắp đặt bộ DVR 25

Hình 3.10 Sơ đồ vectơ dòng và áp sự cố khi có DVR 26

Hình 3.11 Giải pháp ứng dụng thiết bị điện tử công suất kết hợp thiết bị kháng hạn chế dòng ngắn mạch 27

Hình 3.12 Giải pháp sử dụng thiết bị điện tử công suất kết hợp thiết bị kháng hạn dòng và tụ điện bù dọc 28

Hình 3.13 Phương án 1: Lắp ngăn phân đoạn mới có kháng điện phân đoạn song song với ngăn phân đoạn hiện hữu 33

Hình 3.14 Phương án 2: Lắp như PA1 và thêm kháng ngăn máy biến áp 33

Hình 3.15 Phương án 3: Lắp kháng phân đoạn giữa các thanh cái 220 kV hiện hữu 33

Hình 3.16 Phương án 4: Lắp kháng tại ngăn phân đoạn hiện hữu, kèm dao nối tắt DS .34

Hình 3.17 Sử dụng 1 bộ tụ mắc shunt 1 bên cuộn kháng hạn dòng phía đường dây 36

Hình 3.18 Sử dụng 1 bộ tụ mắc shunt 1 bên cuộn kháng hạn dòng phía máy cắt 36

Hình 3.19 Sử dụng 2 bộ tụ mắc shunt 2 bên cuộn kháng hạn dòng 37

Hình 3.20 Sử dụng 1 bộ tụ mắc song song (paralell) với cuộn kháng hạn dòng 37Hình 3.21 Sử dụng 1 bộ tụ (grading capacitor) mắc song song (paralell) với máy cắt37Hình 4.1 Sơ đồ lưới điện khảo sát 40Hình 4.2 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận 41Hình 4.3 Sơ đồ thay thế thứ tự không 41

ANH MỤC C C ẢNG

ảng 2.1 Giá trị trung bình x2 và x0 của máy điện đồng bộ 17ảng 4.2 Kết quả tính toán dòng ngắn mạch 65ảng 4.3 Kết quả tính toán dòng ngắn mạch sau khi đã đặt thêm các kháng điện hạn dòngtrên các đường dây 4A, D4B và D5 86ảng 4.4 Kết quả hạn chế dòng ngắn mạch 87

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu

Hệ thống điện là một hệ thống được liên kết bởi các nhà máy điện và các lướiđiện Trong thời gian gần đây, cùng với sự phát triển nhanh của nguồn và lưới điệnđáp ứng cho sự phát triển nhanh của phụ tải đã dẫn đến dòng ngắn mạch trong lướiđiện, đặc biệt là lưới điện truyền tải tăng cao làm ảnh hưởng xấu đến các phần tử trong

hệ thống điện ở chế độ sự cố Vấn đề này đặt ra yêu cầu cao hơn trong quan hệ điện động lực học cũng như độ bền nhiệt của các phần tử trong hệ thống điện Đồng thời,yêu cầu cao về độ tin cậy của thiết bị đóng cắt và bảo vệ rơ le o đó, cần thiết phảinghiên cứu tìm giải pháp hạn chế dòng điện ngắn mạch để nâng cao tính vận hành antoàn của thiết bị đóng cắt và các phần tử trong hệ thống điện

-Bên cạnh đó, đề tài nghiên cứu này cũng hoàn toàn phù hợp với các cơ sở pháp

lý sau:

+ Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính phủ phêduyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xétđến năm 2030 (QHĐ 7 HC) [1] ;

+ Quyết định số 3134/QĐ-BCT, ngày 13/6/2014 của Bộ Công Thương về việcphê duyệt kế hoạch đầu tư phát triển lưới điện truyền tải năm 2015, có xét đến năm

+ Công văn số 0187/NPT-KH-KT ngày 19/01/2011 của Tổng công ty truyền tảiđiện quốc gia về việc lập giải pháp tổng thể hạn chế dòng ngắn mạch cho lưới điệntruyền tải [7];

+ Công văn số 1077/NPT-QLĐT ngày 05/04/2012 của Tổng công ty truyền tảiđiện quốc gia về việc báo cáo giải pháp tổng thể hạn chế dòng ngắn mạch cho lướitruyền tải [8];

+ Công văn số 704/EVNNPT-KT ngày 11/03/2013 của Tổng công ty truyền tảiđiện quốc gia về việc báo cáo nghiên cứu giải pháp tổng thể hạn chế dòng ngắn mạchcho lưới truyền tải điện giai đoạn 2011-2020 [9];

+ Công văn số 3281/EVNNPT-KT ngày 17/09/2013 của Tổng công ty truyềntải điện quốc gia báo cáo nghiên cứu giải pháp tổng thể hạn chế dòng ngắn mạch cholưới truyền tải điện giai đoạn 2011-2020 [10];

+ Thông báo số 98/TB-EVN ngày 05/4/2016 của EVN kết luận của Phó Tổnggiám đốc Ngô Sơn Hải tại cuộc họp về đề án nghiên cứu và đề xuất giải pháp tổng thểhạn chế dòng ngắn mạch cho lưới điện truyền tải Việt Nam giai đoạn 2011-2020 củaTổng công ty truyền tải điện quốc gia [11];

+ Công văn số 1362/EVNNPT-KT+KH ngày 12/04/2016 của Tổng công tytruyền tải điện quốc gia về việc thực hiện đề án nghiên cứu giải pháp tổng thể hạn chếdòng ngắn mạch cho lưới truyền tải điện [12];

+ Công văn số 2934/EVNNPT-ĐTX ngày 12/04/2016 của PTC4 về việc tiếptục hoàn thiện đề án nghiên cứu giải pháp tổng thể hạn chế dòng ngắn mạch cho lướitruyền tải giai đoạn 2011-2020 [13];

+ Công văn số 1418/EVNNPT-KT-KH ngày 15/04/2016 của Tổng công tytruyền tải điện quốc gia về việc thực hiện đề án nghiên cứu giải pháp tổng thể hạn chếdòng ngắn mạch cho lưới truyền tải điện [14];

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Đề tài “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điệntruyền tải” sẽ được thực hiện với các mục tiêu và nội dung như sau:

- Nghiên cứu tổng quan dòng điện ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

- Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điệntruyền tải

- Áp dụng các giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải.

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tưởng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là:

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện truyền tải

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đề xuất các giải pháp giảm dòng ngắn mạchtrên lưới điện truyền tải Đồng thời, tìm giải pháp hợp lý để hạn chế dòng ngắn mạchcho lưới điện truyền tải của Việt Nam

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài mang lại các ý nghĩa khoa học và thực tiễn như sau:

- Các giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải là cơ sở tínhtoán các chế độ vận hành và sự cố hệ thống điện

- Xác định được điện áp các nút, công suất truyền tải trên các đường dây ở cácchế độ vận hành của hệ thống

- Các giải pháp này cũng nhằm khắc phục các ảnh hưởng xấu của dòng ngắnmạch đến các phần tử trong hệ thống điện

- Ý nghĩa thực tiễn lớn nhất là giúp các cơ quan quản lý và vận hành lưới điệnvạch ra chiến lược quy hoạch, thiết kế và vận hành lưới điện an toàn, hiệu quả

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu về hiện trạng và quy hoạch phát triển của hệ thống điện

- Nghiên cứu các giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

- Phân tích và lựa chọn giải pháp thích hợp để triển khai

- Áp dụng các giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

1.6 Bố cục của luận văn

Bố cục của luận văn gồm 5 chương:

+ Chương 1: Giới thiệu chung

+ Chương 2: Tổng quan về ngắn mạch trên lưới điện

+ Chương 3: Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải

+ Chương 4: Áp dụng giải pháp giảm dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải+ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ DÒNG NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI ĐIỆN

TRUYỀN TẢI

2.1 Giới thiệu

Ngắn mạch trong hệ thống điện là không thể tránh khỏi, ngắn mạch xuất hiện từ cácyếu tố tự nhiên khách quan hoặc yếu tố vận hành chủ quan, ngắn mạch làm dòng điện tăngcao và điện áp giảm thấp, các dạng ngắn mạch trong hệ thống điện gồm có ngắn mạch 1 phachạm đất, ngắn mạch 2 pha hoặc 2 pha chạm đất, ngắn mạch 3 pha, trong đó ngắn mạch 3 pha

là nguy hiểm nhất do thường gây ra dòng điện ngắn mạch là cao nhất òng ngắn mạch cao

có thể làm hỏng hóc các thiết bị như máy biến áp, thiết bị đóng cắt, đường dây trên không,cáp ngầm

òng ngắn mạch trong hệ thống điện có xu hướng tăng do nhiều nguồn điện mới đưavào vận hành và liên kết lưới điện tăng òng ngắn mạch có thể vượt quá khả năng chịu đựngcủa các thiết bị Vì vậy, vấn đề tìm nguyên nhân và giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch trong

hệ thống điện ngày càng trở nên quan trọng và cấp bách

Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm dòng ngắn mạch cho lưới điện truyền tải nhằmxem xét giải pháp tổng thể để hạn chế dòng ngắn mạch đang tăng quá cao Từ đó, đưa ra tiếntrình thực hiện giải pháp tổng thể để đạt yêu cầu quy định tiêu chuẩn hoá về dòng điện ngắnmạch cho thiết bị

Đối với hệ thống điện Việt Nam từ quy hoạch điện VI đến quy hoạch điện VII và quyhoạch điện VII điều chỉnh, dòng ngắn mạch tại các nút tập trung nguồn điện hoặc phụ tải lớn

có dòng ngắn mạch tăng nhanh Theo báo cáo tổng kết của Tổng công ty truyền tải điện quốcgia trong trường hợp vận hành các sơ đồ điện của các trạm điện đúng thiết kế thì dòng ngắnmạch tại các nút này tăng quá giá trị dòng chịu đựng ngắn mạch định mức của thiết bị là 40kA

ở cấp 500kV và 220kV; 31,5kA ở cấp 110kV do ộ Công thương quy định Thậm chí, hiệnnay tại một số trạm có dòng ngắn mạch lớn hơn 63kA

òng ngắn mạch trong hệ thống điện có xu hướng tăng do:

+ Nhiều nguồn điện mới đưa vào vận hành;

+ Liên kết lưới điện tăng

òng sự cố có thể vượt quá khả năng chịu đựng của các thiết bị Vì vậy, vấn đề giảmdòng ngắn mạch trong hệ thống điện ngày càng trở nên quan trọng và cần thiết

Hầu hết, việc tính toán sự cố trong lưới điện truyền tải được thực hiện trong đơn vịtương đối với ma trận tổng trở nút Khi tính toán, thông thường giả thiết rằng dòng tải khôngđáng kể so với dòng sự cố hay cho hở mạch tại các nút tải Khi ấy:

Thevenin nhìn từ nút i vào hệ thống khi nút i bị sự cố Điện áp tương đương Thevenin là điện

áp hở mạch tại nút i hay điện áp danh định trước sự cố Thông thường, điện áp này được giả

sử bằng 1,0 đvtđ Mặc dù, giá trị này có thể được điều chỉnh như mong muốn vì mạng là

áp tại nút i với dòng điện đổ vào nút k.

Ma trận tổng trở nút của mạng thứ tự nghịch và thứ tự không cũng được sử dụng trongtính toán ngắn mạch trong lưới điện truyền tải Thông thường, giả thiết rằng mạng thứ tựnghịch giống như mạng thứ tự thuận, ngoại trừ các kháng trở máy phát Như vậy, khi biếtđược các mạng thứ tự, bằng việc sử dụng ma trận tổng trở nút hay biến đổi mạch tương đươngThevenin, có thể tính toán được bất cứ dòng sự cố yêu cầu nào tại các nút truyền tải

2.2 Tương đương hệ thống điện

Giả sử rằng cần tính toán bảo vệ cho một đường dây truyền tải hay một phần tử nào đótrong hệ thống truyền tải Mạng kết nối với phần tử là một mạng tích cực có chứa nguồn cũngnhư các nhánh tải song song, tụ điện, cuộn kháng… Trong các mạng lớn, số phương trình mô

tả mạng điện tương đương với số nút Trong nhiều trường hợp, yêu cầu biết thông tin tại bất

kì nút nào của mạng, cần phải giải số lượng lớn phương trình mô phỏng hệ thống

Trong lĩnh vực bảo vệ, thông thường quan tâm đến ảnh hưởng của hệ thống lên phần

tử cần bảo vệ, nên cần thu gọn mạng đơn giản hơn để phục vụ cho yêu cầu tính toán bảo vệ.Giả sử rằng khảo sát phần tử bảo vệ là đường dây hay máy biến áp trong nhánh nào đó nốigiữa hai nút của hệ thống Khi ấy, xét đường dây truyền tải nối giữa hai nút trong hệ thốngđiện Giả thiết rằng cần biết dòng, áp tại vị trí hai đầu đường dây Để xác định các giá trị nàycần tương đương hệ thống trừ đường dây đang khảo sát thành một mạng tương đương hai cửatích cực chứa nguồn và các tổng trở tương đương như hình 2.1

Hình 2.1 Đường dây khảo sát và tương đương hệ thống

Mạng hình 2.1 được mô tả bởi phương trình mạng hai cửa mạch hở như sau:

diễn ảnh hưởng của nguồn trong hệ thống Xác định sơ đồ tương đương hai cửa của hệ thống



điện áp mạch hở tại các cửa 1 và 2 khi đường dây được tháo bỏ Các giá trị này thể hiện ảnhhưởng của nguồn trong hệ thống Có thể xem đây như là các điện áp Thevenin tương đương

và được xác định từ việc giải bài toán phân bổ dòng công suất trong hệ thống khi tháo bỏđường dây ra khỏi hệ thống

Mặt khác, trong trường hợp không có các nguồn trong hệ thống Khi ấy:

 

V S1  V S 2 

0

(2.6)

Mạng 2 cửa trở thành mạng thụ động và các thông số mạng hai cửa được xác địnhbằng cách lần lượt bơm dòng vào mỗi cửa.

Trong điều kiện bơm nguồn vào, điện thế tại hai cửa được đo hoặc tính và so sánh vớidòng điện bơm vào Các thông số mạng hai cửa là như sau:

.Z

.Z

2.2.1 Xác định các thông số mạng hai cửa

Thông số mạng hai cửa có thể được xác định từ các phương trình mô tả mạng điện.Các phương trình có thể ở dạng tổng trở nút hay tổng dẫn nút o hệ thống điện thực tế cónhiều nút, nhiều nhánh nên số lượng phương trình rất lớn và giải hệ phương trình cần sự hỗtrợ của máy tính o các chương trình tính tóan ngắn mạch thường sử dụng ma trận tổng trởnên người ta thường xác định thông số mạng hai cửa từ các phương trình ở dạng tổng trở nút

Chúng ta mô tả mạng điện bằng ma trận tổng trở nút, để đơn giản, ta bỏ qua nguồnđiện thế:

Giả sử rằng nhánh được khảo sát nối giữa nút i và k, dòng điện bơm vào mạng là

Nếu chọn nút i, k là 1 và 2 thì :

Lưu ý rằng ma trận (2.13) được xác định khi nhánh đường dây khảo sát được tháo ra

khỏi mạng Sơ đồ thay thế tương đương nhìn từ hai nút i, k của mạng điện cho bởi hình 2.2

khi không kể đường dây khảo sát

Hình 2.2 Thông số mạng hai cửa tương đương

Một mạng tương đương hai cửa đơn giản nhất của hệ thống 3 nút, nút 1 (cửa 1), nút 2(cửa 2), và nút tham chiếu (nút gốc) gồm 3 tổng trở tương đương như trình bày trên hình 2.2

và vẽ lại hình 2.3 Các sức điện động tượng trưng cho ảnh hưởng của các nguồn trong mạng,

+ Đầu tiên ta tính điện áp tại các nút trong tình trạng hở mạch đường dây (ảnh hưởng của

22 

2 I 0  1

2.2.2 Tổng trở tương đương từ thông số mạng hai cửa

Thông số mạng hai cửa có thể được xác định từ việc đơn giản hoá ma trận tổng trở nút

mô tả mạng như biểu thức (2.12) Để xác định các tổng trở và nguồn trong mạng tươngđương 2 cửa, dựa vào các phương trình trên và nhận được:

trong biểu thức (2.24) bởi các biểu thức (2.21), (2.22) và (2.23),

Hình 2.4 Mạng hai cửa đường dây sự cố

Hình 2.4 biểu diễn mạng thứ tự thuận khi đường dây xảy ra sự cố qua tổng trở chạm

cũng

có thể được thành lập để tính ngắn mạch bất đối xứng ở phần sau và h là tỉ lệ khoảng cách từ

đầu đường dây tới chỗ sự cố so với chiều dài đường dây

Thay thế các giá trị này vào biểu thức (2.1), khi ấy: