Chuong 2 MO HINH CAC PHAN TU TRONG HTD

SINH VIÊN: 8/24/2011 Đại học quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Company LOGO GV : ĐẶNG TUẤN KHANH ngắn mạch ổn định HTĐ Chương II Mơ hình phần tử HTĐ ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SINH VIÊN: 8/24/2011 Chương II Mơ hình phần tử Bài tập ngắn mạch ổn định HTĐ Mơ hình phần tử a) Máy phát điện b) Máy biến áp c) Đường dây d) … ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp 2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp 3) Máy phát điện có trung tính cách ly ngắn mạch ổn định HTĐ a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp Ia a • • • • • ZS I gn = I a + Ib + I c = I a Ign • • •    E  Z + Z U ag gn S    a   •  •   •   U b  =  Ebg  −  Z gn  •   •   • U c   Ecg   Z gn      • • • Z gn • • Z S + Z gn • Z gn •  • • ⇔ U  =  E  −  Z    abc   abc   abc • Z gn   I a    •  • Z gn   Ib   • • • Z S + Z gn   Ic     zgn Eag g n c ZS Ecg Ebg ZS Ib b Ic •  I  abc ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp • • • • •  •  •  =  A   E  −  Z   A   I   A  U      a012   abc     a012 a 012 −1 • •  •   •   •  • U = E −      A   Z   A   I  a 012 a 012 ab c a 012 •  Z  a 012 •  • Z S + 3Z gn  −1 • • •  = A   Z  A =      abc      • ZS Nhân vế cho ma trận A-1   •   Z0   0=0 •   ZS     • Z1  0  0 •  Z2   ngắn mạch ổn định HTĐ a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp Vì sức điện động máy phát điện cân nên có thành phần thứ tự thuận •  E  a 012 •   E a0    •  •  =  E a1  =  E ag  •      E a      • •  •  •  Z = Z S + Z gn U a      •   •   ⇔ U a1  =  Eag  −   •       U a       •   •    I a0    •    I a1  • •   •  Z = Z S   I a2     • Z1 = Z S ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp Mơ hình thứ tự thuận • • • • • • • U a1 = Eag − Z1 I a1 Eag − Z S I a1 • I a1 • • Z1 = Z S • U a1 • Eag ngắn mạch ổn định HTĐ a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp Mơ hình thứ tự nghịch • • • • • U a = − Z I a = Z S I a • Ia • • Z2 = ZS • Ua2 ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 10 SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp Mơ hình thứ tự khơng • • • • • U a = − Z I a =  Z S + Z gn  I a0 •   • Ia0 • • • Z0 = Z S + Z gn  •  ZS  • 3 Z gn  • U a0 ngắn mạch ổn định HTĐ 11 a Máy phát điện 2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp Ia a ZS • Z gn = Eag Ign g n b ZS Ecg Ebg ZS Ib c Ic •  •   • U a0     Z = Z S  •   •   U a1  =  Eag  −     •   U a        • • Z1 = Z S   •    Ia0    •    I a1  • •   •  Z2 = ZS   I a2     ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 12 SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp Mơ hình thứ tự thuận • • • • • • • U a1 = Eag − Z1 I a1 = Eag − Z S I a1 • I a1 • • Z1 = Z S • U a1 • Eag ngắn mạch ổn định HTĐ 13 a Máy phát điện 2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp Mơ hình thứ tự nghịch • • • • • U a = − Z I a = Z S I a • • Z2 = ZS • Ua2 ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 14 SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp Mơ hình thứ tự khơng • • • • • U a = − Z I a = Z S I a • Ia0 • • Z0 = Z S • U a0 ngắn mạch ổn định HTĐ 15 a Máy phát điện 3) Máy phát điện có trung tính cách ly Ia a ZS • Z gn = ∞ Eag g b ZS Ecg Ebg ZS Ib c Ic •  •   • U a     Z = Z S + ∞ • •  •   •   Z1 = Z S U a1  =  Eag  −     •   0 U a          •    I a0    •    I a1  • •   •  Z = Z S   I a2     ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 16 SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 3) Máy phát điện có trung tính cách ly Mơ hình thứ tự thuận • • • • • • • U a1 = Eag − Z1 I a1 = Eag − Z S I a1 • I a1 • • Z1 = Z S • U a1 • Eag ngắn mạch ổn định HTĐ 17 a Máy phát điện 3) Máy phát điện có trung tính cách ly Mơ hình thứ tự nghịch • • • • • U a = − Z I a = Z S I a • Ia • • Z2 = ZS • Ua2 ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 18 SINH VIÊN: 8/24/2011 a Máy phát điện 3) Máy phát điện có trung tính cách ly Mơ hình thứ tự khơng • • • • • U a = − Z0 I a0 = −  Z S + ∞  I a0   • • Ia0 Ia0 • • • • U a0 Z0 = Z S + ∞ Z0 = ∞ ngắn mạch ổn định HTĐ • U a0 19 c Máy biến áp lực MBA cuộn dây () a Đấu dây Y/Y b Đấu dây Δ/ Δ c Đấu dây Y/ Δ d Đấu dây Δ/Y MBA cuộn dây MBA tự ngẫu ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 20 10 SINH VIÊN: 8/24/2011 b Máy biến áp lực Máy biến áp cuộn dây v MBA cuộn dây mơ hình hóa tổng trở rò hay tổng trở ngắn mạch nối tiếp Do MBA thiết bị tĩnh nên tổng trở rò khơng thay đổi thứ tự pha thay đổi Tổng trở thứ tự thuận nghịch Nếu MBA cho dòng thứ tự khơng chạy qua tổng trở thứ tự khơng tổng trở rò vKhi tính tổng trở thứ tự không cần quan tâm thêm cách đấu dây MBA • • • • • Z = Z1 = Z = Z ro = ZT ngắn mạch ổn định HTĐ 21 b Máy biến áp lực v Mơ hình thứ tự thuận • Z1 N1 v Mơ hình thứ tự nghịch • Z2 N2 v Mơ hình thứ tự khơng (phụ thuộc vào cách đấu dây MBA) ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 22 11 SINH VIÊN: 8/24/2011 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Y TTnđ gián tiếp a b A B N1 : N2 G • ZG • • • • • g Zg c C U A0 = U AG0 + Z G I A0 • • • • • N1  • •  N1 • I a0 =  I a + I b + I c  = I A0  I A + I B + IC  = 3 •  • • • N2   • • U a = U ag − Z g I a ⇔U a = U ag − N2 N1 • • Z g I A0 N2 • N  • • N • ⇔ U a = U ag −   Z g I A0 N2  N2  ngắn mạch ổn định HTĐ 23 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Y TTnđ gián tiếp • • • • U A0 = U AG + ZG I A0 • N  • • N1 • N U a = U ag −   Z g I A0 N2 N2  N2   •  N1  •  N1 •   • N1 •  •  •  U  = U − U  + I Z +   Z g   U A0 −  N a   AG N ag  A0  G  N     •  • • N  •  = I A0  Z ro + Z G +   Z g     N2    Tổng trở thứ tự khơng qui phía sơ cấp ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 24 12 SINH VIÊN: 8/24/2011 b Máy biến áp lực Mơ hình TTK  • •  N1  •   Z = ZT + Z G +   Z g     N2    • •  • • • N0 • ZT   • Z *0 N0 ZG •  Z0 N0 • Z *0 =  Z *T + Z *G + Z * g  • N  • 3  Z g  N2  N0 Z *G • • Z *T Z *g ngắn mạch ổn định HTĐ 25 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Y TTnđ trực tiếp a b A B N1 : N2 g G c C •  • • •  •  N1  •  N1 •   •   U − U = I Z + Z +  A0   Z g  = I A0  ZT + +  a0  A0  T G N N      2   • N0 • Z0 N0 ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Z *0 26 13 SINH VIÊN: 8/24/2011 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Y TTnđ cách ly a b A B N1 : N2 g G c C •  • •  •  N1   N1 •   •   U − U = I Z + ∞ +  A0   ∞  = I A0  ZT + ∞ + ∞  a0  A0  T N N     2    • • Z0 Z *0 ngắn mạch ổn định HTĐ 27 b Máy biến áp lực Đấu dây Δ / Δ • • U AB =U ab0 = • • I A0 = I a = Trong mạch đấu tam giác không tồn thành phần thứ tự khơng • • • Z0 = ZT • Z *0 = Z *T ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 28 14 SINH VIÊN: 8/24/2011 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Δ A B G • ZG C • • • • • • U A =U AG + U G • • • • • U A0 + U A1 + U A2 = U AG + U AG1 + U AG + ZGN I A0 ngắn mạch ổn định HTĐ 29 b Máy biến áp lực A B MBA đấu Y/Δ G • ZG C • • • • • • • • • U A0 = U AG + ZGN I A0 = I A0 ( ZT + Z GN ) • N • N U A1 = U AG1 = U ab1 = 3.U a1 300 N2 N2 • • • • N N U A =U AG = U ab = 3.U a −300 N2 N2 ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com • • • • U * A1 =U *a1 300 U * A2 = U *a −300 30 15 SINH VIÊN: 8/24/2011 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Δ A B G • ZG C • • • • Z0 =  ZT + ZGN    • •  Z *0 =  Z *T + Z *GN    •  • Z0 Z *0 ngắn mạch ổn định HTĐ 31 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha khơng • • Ia • • • U bn • In • Z ca Z ab Ib • U an • Z aa • Ic U cn • Z bc • • Z an Z bb • Z cc • Z nn • U a 'n ' • • Z bn Z cn • • U a'n' U a'n' Giả sử hỗ cảm ba dây pha đối xứng, tổng trở tưởng hỗ hai dây pha Zab=Zbc=Zca tổng trở tương hỗ dây trung tính dây pha Zan=Zbn=Zcn ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 32 16 SINH VIÊN: 8/24/2011 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha khơng Phương trình điện áp • • • • • • • • •  • • • • • •  U an = Z aa I a + Z ab  I b + I c  + Z an I n +U a 'n ' −  Z nn I n + Z an  I c + I b + I c    • U bn • U cn    • • • • • •      = Z aa I b + Z ab  I a + I c  + Z an I n + U b 'n ' −  Z nn I n + Z an  I c + I b + I c        • • • • • • • • • • • • • •      = Z aa I c + Z ab  I b + I a  + Z an I n +U c ' n ' −  Z nn I n + Z an  I c + I b + I c        • • •  • • • • • ngắn mạch ổn định HTĐ 33 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha khơng Độ sụt áp • • • • • • • • •  • • • • • •  U an − U a 'n ' = Z aa I a + Z ab  I b + I c  + Z an I n −  Z nn I n + Z an  I c + I b + I c        • • • • • • • • •  • • • • • •  U bn − U b 'n ' = Z aa I b + Z ab  I a + I c  + Z an I n −  Z nn I n + Z an  I c + I b + I c        • • • • • • • • •  • • • • • •  U cn −U c ' n ' = Z aa I c + Z ab  I b + I a  + Z an I n −  Z nn I n + Z an  I c + I b + I c        Biến đổi rút gọn lưu ý • • • • I n = −  I a + I b + I c    ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 34 17 SINH VIÊN: 8/24/2011 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha khơng Ta có: • • • • • • • • • • • • • • • •  U an − U a ' n ' =  Z aa + Z nn − Z an  I a +  Z ab + Z nn − Z an   I b + I c  =  Z s  I a +  Z m   I b + I c            • • • •  • •  •  • •   •  •  •   • •  U bn − U b ' n ' =  Z aa + Z nn − Z an  I b +  Z ab + Z nn − Z an  I a + I c  =  Z s  I b +  Z m  I a + I c            • • • • • • • • • • • • • • • • • •       U an − U a ' n ' =  Z aa + Z nn − Z an  I c +  Z ab + Z nn − Z an   I a + I b  =  Z s  I c +  Z m  I a + I b            Suy tổng trở tự thân tương hỗ dây pha: • • • • • • • • Z s = Z aa + Z nn − Z an Z m = Z ab + Z nn − Z an ngắn mạch ổn định HTĐ 35 c Mô hình đường dây v Đường dây pha khơng Viết dạng ma trận: •  • •  • U aa '  U an − U a 'n '   Z s • •  •  • U bb '  = U bn − U b 'n '  =  Z m •  • •  • U cc '  U cn − U c ' n '   Z m      • • • • • •  Z m Z m   I a  • • •  Z s Z m  Ib  Z m Z s  I c    Ta thấy khơng có phụ thuộc vào dòng dây trung tính In, nên xem thơng số riêng dây pha • •   • U aa '0    Z s − Z m  •   [ A] U bb '1  =   •   U cc '2        • • Zs− Zm  •  Z m  •  + Z m • •  • Z s − Z m  Z m   • •  • •  • Z m Z m    I a  • •  •  Z m Z m   [ A]  I a1  Z m Z m  ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com   •  I a2    36 18 SINH VIÊN: 8/24/2011 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha khơng Nhân hai vế cho A-1: • •  • U Z s− Zm aa '0    •   U  bb '1  =  •   U cc '2      •    I a0  •    I a1  • • •  Z s − Z m   I a2    • • Z1 • Zs− Zm N1 • Z2 N2 Ta có tổng trở thứ tự sau: • • • • • • • • • Z0 • Z = Z s + Z m = Z aa + Z ab + Z nn − Z m • • • • Z = Z = Z s − Z m = Z aa − Z ab N0 ngắn mạch ổn định HTĐ 37 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha không Xác định Zs Zm đường dây đơn • Z s = R + 0.000988 f + j 0.0029 log • Z m = 0.000988 f + j 0.0029 log Dd ( Ω / km) r' Dd (Ω / km) D R: điện trở dây dẫn D: khoảng cách dây r’: bán kính trung bình hình học Dd: khoảng cách trung bình hình học Dd = 216 ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ρ f 38 19 SINH VIÊN: 8/24/2011 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha không ρ f Dd = 216 ρ điện trở đất Tình trạng ρ Nước biển 0.01 – Đất ẩm 10 – 100 Đất ẩm 100 Đất khô 1000 Đất đá 107 Cát sỏi 109 ngắn mạch ổn định HTĐ 39 c Mơ hình đường dây v Đường dây pha khơng Như ta tính tổng trở thứ tự • • • • • Z = Z s + Z m = R + j 0.0145 f log • Dd r' • Z = Z = Z s − Z m = R + 0.148 + j 0.434 log ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Dd r' 40 20 SINH VIÊN: 8/24/2011 Bài tập v Bài tập mẫu v Bài tập sinh viên tự làm ngắn mạch ổn định HTĐ 41 Kết thúc chương ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TUẤN KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 42 21 ...  U      a0 12   abc     a0 12 a 0 12 −1 • •  •   •   •  • U = E −      A   Z   A   I  a 0 12 a 0 12 ab c a 0 12 •  Z  a 0 12 •  • Z S + 3Z gn...   •  Z2 = ZS   I a2     ngắn mạch ổn định HTĐ NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH GV:ĐẶNG TU N KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 12 SINH VIÊN: 8 /24 /20 11 a Máy... ĐỊNH GV:ĐẶNG TU N KHANH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 22 11 SINH VIÊN: 8 /24 /20 11 b Máy biến áp lực MBA đấu Y/Y TTnđ gián tiếp a b A B N1 : N2 G • ZG • •