Dòng ngắn mạch trong các nhánh riêng lẻ của hệ thống tăng lên so với các dòng điện ở chế độ làm việc bình thường, gây nên giảm áp trong hệ thống (giảm áp nhiều khi gần vị trí ngắn mạch[r]
(1)Biên soạn: Phạm Khánh Tùng
Bộ môn Kỹ thuật điện – Khoa Sư phạm kỹ thuật hnue.edu.vn\directory\tungpk
CHƯƠNG VIII
(2)1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NGẮN MẠCH
Khái niệm:
Ngắn mạch chạm chập pha với pha với đất hay dây trung tính
Mạng có trung tính khơng trực tiếp nối đất (hoặc nối đất qua thiết bị bù) có chạm đất pha dịng điện ngắn mạch dòng điện qua điện dung pha đất
Đặc điểm dòng ngắn mạch:
(3)Dòng ngắn mạch nhánh riêng lẻ hệ thống tăng lên so với dịng điện chế độ làm việc bình thường, gây nên giảm áp hệ thống (giảm áp nhiều gần vị trí ngắn mạch)
Tại vị trí ngắn mạch có điện trở độ (điện trở hồ quang, điện trở phần tử đường dòng điện từ pha tới pha khác từ pha tới đất) thường có gá trị nhỏ
(4)1.1 Nguyên nhân hậu ngắn mạch
Nguyên nhân ngắn mạch:
Chủ yếu cách điện bị hư hỏng, cịn số ngun nhân khác như:
• Sét đánh trực tiếp • Quá điện áp nội
• Cách điện bị già cối (do thời gian sử dụng q lớn) • Trơng mon, bảo dưỡng thiết bị khơng qui định
• Các ngun nhân học trực tiếp thao tác sai nhân
(5)Hậu ngắn mạch:
• Tăng dịng điện, dẫn đến phát nóng cục nơi có dịng ngắn
mạch qua, gây nhiệt
• Gây hiệu ứng dây dẫn, dịng xung kích ixk lớn
làm hỏng khí cụ điện, vỡ sứ
• Điện áp giảm xuống thấp, động ngừng quay dẫn đến ngừng
trệ hỏng sản phẩm, cháy động cơ, khơng khởi động
• Có thể phá hoại ổn định làm gián đoạn hệ thống điện
• Ngắn mạch gây dịng thứ tự không gây nhiễu loạn đường dây
(6)Biện pháp hạn chế:
• Dùng sơ đồ nối dây hợp lý, đơn giản, rõ dàng gây nhầm lẫn • Khi có cố có phần tử cố bị cắt, phần tử khác
phải làm việc bình thường
• Các thiết bị phận có dịng ngắn mạch qua phải
chọn để có khả chịu tác dụng nhiệt dòng ngắn mạch
• Dùng biện pháp hạn chế dịng ngắn mạch (dùng kháng
điện)
• Dùng thiết bị tự động biện pháp bảo vệ ngắn mạch
(7)1.2 Phân loại dạng ngắn mạch xác suất
- Ngắn mạch ba pha: kí hiệu N(3), xác suất chiếm 5%
(8)1.2 Phân loại dạng ngắn mạch xác suất
- Ngắn mạch pha: kí hiệu N(1), xác suất chiếm tới 65%
(9)Nhận xét:
+ Ngắn mạch ba pha ngắn mạch đối xứng + Các dạng ngắn mạch khác không đối xứng
+ Ngắn mạch ba pha xảy với xác suất nhỏ (5%) cần nghiên cứu, dạng ngắn khác đưa dạng ngắn mạch ba pha (phương pháp thành phần khơng đối xứng)
+ Q trình ngắn mạch từ lúc xảy đến cắt phần tử bị hỏng + Ngắn mạch trình độ phức tạp, mang tính chất dao động điện từ, biến thiên điện áp, dịng điện, từ thơng dao động cơ-điện, biến thiên công suất, mômen quay,
(10)Dịng ngắn mạch phân thành hai thành phần + Thành phần chu kỳ (ick) giống ba pha
+ Thành phần tắt dần (itd, ikck) khác pha biến đổi theo thời điểm bắt đầu ngắn mạch
Thành phần ick thường xác
định theo
(11)Tại thời điểm t = i0 = ick0 + ikck0
(12)Nội dung tính tốn ngắn mạch: xác định đại lượng
(1) I” - giá trị ban đầu thành phần chu kỳ, gọi dòng ngắn mạch siêu độ
(2) ixk - dịng điện xung kích (trị số cực đại dịng ngắn mạch tồn phần)
Giá trị cần thiết cho việc chọn thiết bị, góp, sứ (kiểm tra ổn định động thiết bị)
(13)Nội dung tính tốn ngắn mạch:
(4) I0,2 - trị số hiệu dụng thành phần chu kỳ sau 0,2 giây → kiểm tra khả cắt máy cắt (phần lớn máy cắt tác động thời gian này)
(5) I∞ - trị số hiệu dụng thành phần chu kỳ ổn định (t = ∞) dùng để kiểm tra ổn định nhiệt thiết bị, cái, sứ xuyên
(14)Nội dung tính tốn ngắn mạch:
(7) tN - Thời gian xảy ngắn mạch: tN = tbv + tMC
Trong đó: tbv - thời gian tác động thiết bị bảo vệ, tMC - thời gian làm việc máy cắt
(8) tqđ - thời gian qui đổi: khoảng thời gian cần thiết để dòng ngắn mạch xác lập phát lượng nhiệt lượng nhiệt dòng ngắn mạch thực tế gây thời gian tN
tqđ = tqđck + tqđkck
(15)Xác định tqđck:
+ Khi tN < s, tqđck xác định theo đường cong tqđck = f(β”) với β”=I”/I∞
+ Khi tN > s, tqđck = tqđck5 + (tN – 5) Xác định tqđkck:
+ Khi tN ≥ 1,5.T → tqđkck 0,005.(β”)2≅
+ Khi tN < 1,5.T → tqđkck = T (β”)2.(1 - e-2t/T) Trong đó: T - số thời gian T = X / 314.R
(16)2 QUI TẮC CHUNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 2.1 Giả thiết
• Tính xác IN vấn đề khó khăn, sơ
đồ phức tạp, có nhiều nguồn cung cấp
• Khi giải tốn thực tế khơng địi hỏi độ xác
cao sử dụng phương pháp tính tốn thực dụng, gần đúng, nhằm giảm bớt phức tạp đơn giản tính tốn
• Các tính tốn với giả thiết đơn giản có độ xác đủ phù hợp
(17)Các giả thiết bản:
1 Trong trình ngắn mạch s.đ.đ máy điện coi
trùng pha với nhau, nghĩa không xét tới dao động công suất máy phát
2 Khơng xét tới bão hồ mạch từ, nghĩa cho phép
coi mạch tuyến tính sử dụng ngun tắc xếp chồng
3 Bỏ qua dịng điện từ hố máy biến áp Coi hệ thống ba pha đối xứng
5 Không xét đến điện dung trừ có đường dây cao áp tải điện
(18)Các giả thiết bản:
6 Chỉ xét tới điện trở tác dụng r∑ ≥ 0,3.x∑ Trong trường hợp
đó r∑ x∑ điện trở điện kháng đẳng trị từ nguồn đến điểm ngắn mạch
7 Phụ tải xét gần thay tổng trở cố định tập
trung nút chung
8 Sức điện động tất nguồn xa điểm ngắn mạch
(19)2.2 Hệ đơn vị tương đối
Khi tính tốn ngắn mạch dùng hệ đơn vị có tên hệ đơn vị tương đối Thực tế thường dùng hệ đơn vị tương đối nhằm tính tốn nhanh chóng, đơn giản thuận tiện
Để biểu diễn hệ đơn vị tương đối cần phải chọn đại lượng khác tính dựa biểu thức liên quan Các đại lượng S; U, I; x r có liên quan:
Như chọn đại lượng làm đại lượng khác xác định theo
(20)Thông thường, chọn S U làm lượng (chỉ phụ thuộc vào thiết bị không phụ thuộc vào chế đô làm việc):
Công suất bản: Scb công suất ba pha công suất
thường chọn 100, 1000 kVA, chọn công suất định mức máy phát điện tất máy phát điện tham gia hệ thống