Bài tập dài môn ngắn mạch (Đề số 2)

Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 I/ TÍNH NGẮN MẠCH 3 PHA: 1. Cho S cb = 100 MVA và U cb = điện áp trung bình các cấp tức là bằng 230kV, 115kV và 10,5kV Ta có sơ đồ thay thế của sơ đồ lưới điện như sau: Giá trị các điện kháng trong sơ đồ được tính như sau: X 1 = X 5 = X F1 = X d ''. 156,0 5,117 100 .183,0 == dmF cb S S X 2 = X 4 = X B1 = 084,0 125 100 . 100 5,10 100 % == dmB cbN S SU X 3 = X dây2 = x th .L. 136,0 115 100 .45.4,0 22 == tb cb U S X 7 = X dây3 = x th .L. 091,0 115 100 .30.4,0 22 == tb cb U S X 6 = X dây1 = x th .L. 181,0 115 100 .60.4,0 22 == tb cb U S X 8 = =−+== dmTN cb CH N TH N CT N dmTN cb T N T TN S S UUU S SU X ) ( 100.2 1 . 100 % 002,0 250 100 ).322011( 100.2 1 −=−+= X 9 = =−+== dmTN cb TH N CH N CT N dmTN cb C N C TN S S UUU S SU X ) ( 100.2 1 . 100 % 046,0 250 100 ).203211( 100.2 1 =−+= -1- 1 0,156 5 0,156 4 0,084 2 0,084 3 0,136 7 0,091 6 0,181 8 -0,002 9 0,046 10 0,038 11 0,069 12 0,117 F 1 F 2 F 3 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 X 10 = X dây4 = x th . 2 L . 038,0 230 100 . 2 100 .4,0 22 == tb cb U S X 11 = X B3 = 069,0 160 100 . 100 11 100 % == dmB cbN S SU X 12 = X F3 = X d ''. 117,0 8,127 100 .15,0 == dmF cb S S 2. Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản: Biến đổi tam giác 3, 6, 7 về sao 15, 16, 17: D = X 3 + X 6 + X 7 = 0,136 + 0,181 + 0,091 =0,408 X 15 = 060,0 408,0 181,0.136,0 . 63 == D XX X 16 = 030,0 408,0 091,0.136,0 . 73 == D XX X 17 = 040,0 408,0 091,0.181,0 . 76 == D XX X 13 = X 1 + X 2 = 0,156 + 0,084 = 0,24 X 14 = X 5 + X 4 = 0,156 + 0,084 = 0,24 X 18 = X 8 +X 9 = -0,002 + 0,046 = 0,044 X 19 = X 10 + X 11 + X 12 = 0,038 + 0,069 + 0,117 = 0,224 -2- 13 0,24 14 0,24 16 0,03 15 0,06 17 0,040 18 0,44 19 0,224 F 1 F 2 F 3 21 0,27 20 0,3 22 0,084 19 0,224 F 1 F 2 F 3 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 X 20 = X 13 + X 15 = 0,24 + 0,06 = 0,3 X 21 = X 14 + X 16 = 0,03 + 0,24 = 0,27 X 22 = X 17 + X 18 = 0,04 + 0,044 = 0,084 X 23 = X 20 //X 21 = 142,0 27,030,0 27,0.30,0 . 2120 2120 = + = + XX XX Vậy sơ đồ dạng đơn giản của hệ thống như sau: X tđNĐ = X 22 + X 23 = 0,142 + 0,084 = 0,226 X tđTĐ = X 19 = 0,224 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch nói trên với t = 0,2 giây: + Nhánh nhiệt điện:(F 1 và F 2 ) X ttNĐ = 531,0 100 5,117.2 .226,0. == Σ cb dmND tdND S S X Σ dmND I = kA U S tb dmND 589,0 230.3 5,117.2 .3 == Σ Tra đường cong tính toán của máy phát tuabin hơi được với X ttNĐ = 0,531 ta có: 55,1)2,0( * = NND I Vậy: I NNĐ (0,2) = Σ dmNDNND II . * = 1,55.0,589 = 0,913 kA + Nhánh thuỷ điện:(F 3 ) -3- X tđNĐ 0,226 X tđTĐ 0,224 F 1 , F 2 2 x 117,5MVA F 3 127,8MVA 23 0,142 22 0,084 19 0,224 F 1 , F 2 F 3 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 X ttTĐ = 286,0 100 8,127 .224,0. == Σ cb dmTD tdTD S S X Σ dmTD I = kA U S tb dmTD 321,0 230.3 8,127 .3 == Σ Tra đường cong tính toán của nhà máy tuabin nước với X ttTĐ = 0,286 ta có: 6,3)2,0( * = NTD I Vậy: I NTĐ (0,2) = Σ dmTDNTD II . * = 3,6.0,321 = 1,156 kA Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch ứng với t = 0,2s là I N (0,2) = I NNĐ (0,2) + I NTĐ (0,2) = 0,913 + 1,156 = 2,069 kA 4. Tính dòng điện ngắn mạch tại đầu cực máy phát điện F 3 : Ở trên ta đã biết dòng điện tại điểm ngắn mạch là I N = 2,069 kA vậy dòng điện chạy từ F 3 đến điểm ngắn mạch là: I N F3 - NM = I N kA X tdTD 039,1 224,0226,0 226,0 .069,2 X X tdND tdND = + = + Dòng điện ngắn mạch tại đầu máy phát F 3 là: I N F3 = I N F3 - NM .K B3 = 1,039 . kA22,18 8,13 242 = 5. Tính điện áp tại đầu cực máy phát F 3 : Từ trên có I N F3 - NM = 1,039 kA, dòng điện chạy từ F 3 đến điểm ngắn mạch dạng tương đối cơ bản là: 139,4 100 230.3 039,1 1 . NM-F3F3 === cb Ncb I II Điện áp tại đầu cực máy phát F 3 ở dạng tương đối cơ bản là: U F3 cb = I F3 cb .(X 10 + X 11 ) = 4,139.(0,038 + 0,069) = 0,443 Cuối cùng, điện áp dây tại đầu cực máy phát F 3 ở dạng có tên là: U F3 = U F3 cb .U tb = 0,443.10,5 = 4,625 kV Đáp số: 3. Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch với t=0,2s: I N (0,2) = 2,069 kA 4. Dòng ngắn mạch tại đầu cực máy phát F 3 : I N (F 3 ) = 18,22 kA -4- Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 5. Điện áp tại đầu cực máy phát F 3 : U F3 = 4,652 kV II/ TÍNH NGẮN MẠCH LOẠI NGẮN MẠCH N (1) : 1. Lập sơ đồ thay thế các thứ tự thuận, nghịch và không: a) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tương tự như ở ngắn mạch 3 pha trên: a) Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: Tương tự như sơ đồ thứ tự thuận vì X'' d = X 2 chỉ khác là không tồn tại sức điện động E. -5- 1 0,156 5 0,156 4 0,084 2 0,084 3 0,136 7 0,091 6 0,181 8 -0,002 9 0,046 10 0,038 11 0,069 12 0,117 F 1 F 2 F 3 1 0,156 5 0,156 4 0,084 2 0,084 3 0,136 7 0,091 6 0,181 8 -0,002 9 0,046 10 0,038 11 0,069 12 0,117 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 a) Sơ đồ thay thế thứ tự không: Dòng I 0 chỉ chạy qua các cuộn dây đấu sao có nối đất và chạy quẩn trong cuộn dây đấu tam giác do đó ta có sơ đồ thứ tự không như sau: Trong đó: Vì X kh =3.X th nên: X' 6 = 3.X 6 = 3.0,181 = 0,543 X' 3 = 3.X 3 = 3.0,136 = 0,408 X' 7 = 3.X 7 = 3.0,091 = 0,273 X' 10 = 3.X 10 = 3.0,038 = 0,114 X 24 = =−+== dmTN cb CT N TH N CH N dmTN cb H N H TN S S UUU S SU X ) ( 100.2 1 . 100 % 082,0 250 100 ).112032( 100.2 1 =−+= 2. Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản: a) Sơ đồ thứ tự thuận: Tương tự như ở phần I được: b) Sơ đồ thứ tự nghịch: Tương tự như ở sơ đồ thứ tự thuận trên nhưng do không tồn tại E nên ta gộp 2 nhánh lại với nhau được: -6- 4 0,084 2 0,084 3' 0,408 7' 0,273 6' 0,543 8 -0,002 9 0,046 10' 0,114 11 0,069 24 0,082 X tđNĐ 0,226 X tđTĐ 0,224 F 1 , F 2 2 x 117,5MVA F 3 127,8MVA 0,112 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Trong đó: 112,0 224,0226,0 224,0.226,0 // 2 = + == Σ tdTDtdND XXX c) Sơ đồ thứ tự không: Chuyển tam giác X' 3 , X' 6 , X' 7 thành sao 24, 25, 26: D = X' 3 + X' 6 + X' 7 = 0,408 + 0,543 + 0,273 = 1,224 X 24 = 181,0 224,1 543,0.408,0 D .X , 6 , 3 == X X 25 = 091,0 224,1 273,0.408,0 D .X , 7 , 3 == X X 26 = 121,0 224,1 273,0.543,0 D .X , 7 , 6 == X X 27 = X' 10 + X 11 = 0,114 + 0,096 = 0,183 X 28 = X 2 + X 24 = 0,084 + 0,181 = 0,265 X 29 = X 25 + X 4 = 0,091 + 0,084 = 0,175 X 30 = X 26 + X 8 = 0,121 - 0,002 = 0,119 -7- 4 0,084 2 0,084 25 0,091 24 0,181 26 0,121 9 0,046 8 -0,002 27 0,183 24 0,082 29 0,175 28 0,265 9 0,046 30 0,119 27 0,183 24 0,082 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 X 31 = 105,0 175,0265,0 175,0.265,0 X .X 2928 2928 = + = + X X X 32 = X 31 + X 30 = 0,105 + 0,119 = 0,224 X 33 = 06,0 082,0224,0 082,0.224,0 X .X 2432 2432 = + = + X X X 34 = X 33 + X 9 = 0,06 + 0,046 = 0,106 Σ 0 X = 067,0 183,0106,0 183,0.106,0 X .X 2734 2734 = + = + X X 3. Tính dòng siêu quá độ I'' tại điểm ngắn mạch: Vì xét ngắn mạch N (1) nên ta có: X ∆ = 179,0067,0112,0X 02 =+=+ ΣΣ X và m (1) = 3 Ta có sơ đồ phức hợp sau: -8- 31 0,105 9 0,046 30 0,119 27 0,183 24 0,082 9 0,046 32 0,224 27 0,069 24 0,082 9 0,046 33 0,06 27 0,183 34 0,046 27 0,183 0,067 X tđNĐ 0,226 X tđTD 0,224 X ∆ 0,179 F 1 , F 2 2x117,5 MVA F 3 127,8 MVA X tđ1 0,586 X tđ2 0,580 F 1 , F 2 2x117,5 MVA F 3 127,8 MVA Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Với : X tđ1 = 586,0 224,0 179,0.226,0 179,0226,0 X .X tdTD tdND =++=++ ∆ ∆ X XX tdND X tđ2 = 580,0 226,0 179,0.224,0 179,0224,0 X .X tdND tdTD =++=++ ∆ ∆ X XX tdTD Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận I'' a1 dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch là: I'' a1 = 431,3 580,0 1 586,0 1 X 1 X 1 td2td1 =+=+ Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch dạng có tên là: I'' N = kA U Im tb a 584,2 230.3 100 .431,3.3 .3 S cb ,, 1 )1( == 4. Dòng qua dây trung tính của các máy biến áp: Phần trên ta đã biết I a1 = 3,431, do đang xét ngắn mạch N (1) nên dòng điện ngắn mạch thứ tự không dạng tương đối cơ bản là: I a0 = I a1 = 3,431 Dòng thứ tự không tại điểm ngắn mạch là: I 0 = 3.I a0 = 3.3,431 = 10,293 Ta có sơ đồ phân bố dòng trên sơ đồ thứ tự không như sau: -9- 4 0,084 2 0,084 25 0,091 24 0,181 26 0,121 9 0,046 8 -0,002 27 0,183 24 0,082 I 0 Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Từ sơ đồ thay thế thứ tự không ta có: + Dòng chạy trên nhánh 10' - 11 là: 775,3 183,0106,0 106,0 .293,10 X X 2734 34 0 11'10 0 = + = + = − X II + Dòng chạy trên nhánh 33-9 là: 518,6775,3293,10 11'10 00 933 0 =−=−= −− III + Dòng chạy trên nhánh 24 là: 771,4 082,0224,0 224,0 .518,6 X X 2432 32 933 0 24 0 = + = + = − X II + Dòng chạy trên nhánh 26-8 là: 747,1771,4518,6 24 0 933 0 826 0 =−=−= −− III + Dòng chạy trên nhánh 4-25 là: 052,1 175,0265,0 265,0 .747,1 X X 2928 28 826 0 254 0 = + = + = −− X II + Dòng chạy trên nhánh 2-24 là: 695,0052,1747,1 254 0 826 0 242 0 =−=−= −−− III Ta có thể biểu diễn kết quả tính toán đường đi của dòng thứ tự không trên sơ đồ thứ tự không như sau: Tại điểm ngắn mạch theo định luật Kirhoff 1 có: I Σ = 4,771 + 1,052 + 0,695 + 3,775 - 10,293 = 0 * Tính dòng điện chạy qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác của các máy biến áp trong sơ đồ thứ tự không: + Máy biến áp B 1 :(ứng với nhánh 2 trên sơ đồ thứ tự không) -10- N (1) I 0 =10,293 3,775 6,518 1,747 0,695 1,052 4,771 [...]... đầu cực máy phát F3 là: U KV C = F UC 3 3 U tb = 0,719 3 10,5 = 4,359kV Đáp số: 3 Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch là: I''N = 2,584 kA 4 Dòng qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây các máy biến áp là: + Máy biến áp B1: B I TT1 = 0,349kA B I ∆ 1 = 1,274kA + Máy biến áp B2: -13- Bài tập dài môn ngắn mạch 02 Đề số: B I TT2 = 0,528kA B I ∆ 2 = 1,927kA + Máy biến áp B3: B I TT3 = 1,895kA... máy phát có trung tính cách điện) Phần trước ta đã có sơ đồ thay thế thuận và nghịch như sau: XtđNĐ 0,226 F1, F2 2 x 117,5MVA XtđNĐ 0,226 XtđTĐ 0,224 XtđTĐ 0,224 -11- Ia1 F3 127,8MVA Ia2 Bài tập dài môn ngắn mạch 02 Đề số: + Dòng nhánh phía máy phát F3 thứ tự thuận bằng thứ tự nghịch và bằng: F3 F I a1 = I a 23 = 3,431 0,226 = 1,723 0,224 + 0,226 Dòng trên các pha A, B, C tại đầu cực máy phát F 3 có xét... j.1,723(0,038 + 0,069) = j.0,798 F3 F3 U a2 = U a2 + j I a 2 ( X 10 + X 11 ) = − j.0,384 + j.1,723(0,038 + 0,069) = − j.0,202 Điện áp tại đầu cực máy phát F3 được tính như sau: * Pha A: -12- Bài tập dài môn ngắn mạch 02 Đề số: F3 U A = U aF3 e j 30 + U aF3 e − j 30 = j.0,798.e j 30 − j.0,202.e − j 30 = 1 2 = ( − 0,399 − 0,101) + j.(0,691 − 0,175) = − 0,500 + j.0,516 F U A 3 = 0,500 2 + 0,516 2 = 0,719 Điện.. .Bài tập dài môn ngắn mạch 02 - Dòng qua dây trung tính: 1 2 I 0BTT = I 0 −24 Đề số: S cb = 0,695 3.U tb 100 3.115 = 0,349kA - Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác: 1 I 0B∆ = 2 I 0 −24 S cb 0,695 100 = = 1,274kA 3 3 3.U tb 3.10,5 + Máy... 3.U tb = 4,771 100 3.115 = 2,395kA - Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác: I TN 0∆ 24 I0 S cb 4,771 100 = = = 8,745kA 3 3 3.U tb 3.10,5 5 Tính dòng các pha tại đầu cực máy phát F3 khi ngắn mạch: Vì ngắn mạch N(1) nên ta có: Ia2 = Ia1 = Ia0 = 3,431 Để xác định dòng đầu cực của F3, trước hết ta phải xác định các thành phần dòng thứ tự thuận và nghịch phía máy phát F 3 từ các sơ dồ thay thế thứ... 1,723.( − 3 1 3 1 +j − − j ) = −1,723 3 = −2,984 2 2 2 2 Dạng đơn vị có tên là: KA I C = −2,984 100 3.10,5 = −16,408kA 6 Tính điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3 khi ngắn mạch: Giá trị điện áp ở dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch được tính như sau: Σ Σ U a1 = j I a1 ( X 2 + X 0 ) = j.3,431.(0,112 + 0,067) = j.0,614 Σ U 2 a = − j I a 2 X 2 = − j.3,431.0,112 = − j.0,384 Giá trị điện áp ở dạng . số: 3. Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch với t=0,2s: I N (0 ,2) = 2,069 kA 4. Dòng ngắn mạch tại đầu cực máy phát F 3 : I N (F 3 ) = 18,22 kA -4- Bài tập. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 I/ TÍNH NGẮN MẠCH 3 PHA: 1. Cho S cb = 100 MVA và U cb = điện áp