bai_4_1_khai_niem_chung.pdf

4.4.2 Caùc maïch thöù töï vaø toång trôû thöù töï cuûa caùc phaàn töû heä thoáng ñieän.. 2.4[r]

(1)

CHƯƠNG 4

NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Bài 4-1 Khái niệm chung

(2)

BÀi 4-1 KHÁI NI

Ệ

M CHUNG

1

Đị

nh ngh

ĩ

a và

đặ

c tính

Đị

nh ngh

ĩ

a

:

Ngắ

n m

ạ

ch ch

ỉ

hi

ệ

n t

ượ

ng

:

¾ Các dây pha chạm

(3)

Ệ

M CHUNG

1 Định nghĩa và

đặc tính

Đặ

c tính:

Khi x

ả

y ng

ắ

n m

ạ

ch:

T

ổ

ng tr

ở

h

ệ

th

ố

ng gi

ả

m xu

ố

ng

Dòng

đ

i

ệ

n t

ă

ng lên,

đ

i

ệ

n áp gi

ả

m xu

ố

ng

(4)

Ệ

M CHUNG

2 Phân lo

ạ

i

a.

Ng

ắ

n m

ạ

ch ba pha, N

b.

Ng

ắ

n m

ạ

ch hai pha, N

c.

Ng

ắ

n m

ạ

ch m

ộ

t pha, N

(5)

Ệ

M CHUNG

2 Phân lo

ạ

i

20 N(1,1)

Ngắn mạch hai pha nối đất

65 N(1)

Ngắn mạch pha

10 N(2)

Ngắn mạch hai pha

5 N(3)

Ngắn mạch ba pha

X.suất (%) Kí hiệu

(6)

Ệ

M CHUNG

3

Nguy

ê

n nhân v

à

h

ậ

u qu

ả

c

ủ

a ng

ắ

n m

ạ

ch

Nguy

ê

n nhân:

9 sét đánh vào đường dây

9 cành rơi vào đường dây

9 cách điện bị già cỗi

(7)

Ệ

M CHUNG

3

Nguy

ê

n nhân v

à

h

ậ

u qu

ả

c

ủ

a ng

ắ

n m

ạ

ch

H

ậ

u qu

ả

:

9 gây phát nóng cục

9 sinh lưc điện động gây hư hỏng khí cụ điện…

9 gây sụt áp

9 Gây đồng máy phát ⇒ ổn định hệ

thống

(8)

Ệ

M CHUNG

4 M

ụ

c

đ

ích tính to

á

n ng

ắ

n m

ạ

ch

a So sánh lựa chọn sơ đồ nối điện, trang thiết bị

b Tính tốn giá trị khởi động relay

c Xác định ảnh hưởng đường dây điện đường dây thông tin

d Giải dịng ngắn mạch phân tích loại cố hệ

(9)

Bài 4-2 ĐẶC ĐIỂM DÒNG ĐIỆN

NGẮN MẠCH

4.2.1

Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi (điểm

ngắn mạch xa nguồn)

4.2.2

Ngắn mạch xảy gần đầu cực phát phát đồng

bộ

4.2.3

Đặc tính ngắn mạch tải động cơ

(10)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

a H

ệ

th

ố

ng m

ộ

t pha không t

ả

i

b H

ệ

th

ố

ng m

ộ

t pha có t

ả

i

(11)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

a H

ệ

th

ố

ng m

ộ

t pha khơng t

ả

i

Phương trình vi phân mơ tả quan hệ u, i:

r

u=Umsin(ωt+α)

L

= +

di

(12)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

a Hệ thống pha khơng tải

Dịng điện ngắn mạch:

( ) Lr t

m

N N N

U

i sin t sin( ) e

Z ⎛ ⎞ −⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎡ ⎤ = ⎢ ω + α − ϕ − α − ϕ × ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦

( ) dc

t T

N N N

i = I sin t× ′′⎡⎢ ω + α − ϕ −sin(α − ϕ ×) e− ⎤⎥

⎢ ⎥

⎣ ⎦

Trong đó:

Um: điện áp mạng điện

: tổng trởn.m α: góc pha ban đầu điện áp ϕN: góc lệch pha u I

Tdc=L/r: số thờii gian n.m

iN: trị số tức thời dòng n.m

Iac: thành phần chu kỳ (x.chiều)

( )

= ω +

Z L r

(

)

t T

N N N

(13)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

a Hệ thống pha không tải

N

ế

ơ

ồ

ạ

Nếu α-ϕN=π/2 hay α-ϕN=-π/2 idc có giá trị ban đầu cực đại

(

)

t T

N N N

i = I sin t× ′′ ω + α − ϕ − I sin(× ′′ α − ϕ ×) e−

(

)

ac N

i = I sin t× ′′ ω + α − ϕ

dc

t T

dc N

(14)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

idc(0) iac(0)

i

t

ixk

iN i

dc

(15)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

Dòng điện ngắn mạch gồm có hai thành phần: Thành phần chu kỳ (xoay chiều)

(16)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

9 Dịng điện ngắn mạch xung kích ixk: xuất sau nửa chu kỳ (0.01s)

ixk= iac(0.01) + idc(0.01)

Giả thiết α=0; ϕN=π/2 ⇒sin(α-ϕN)=-1

dc

0.01 T

xk N

i I sin(′′ ) e⎛ − ⎞

⇒ = − × α − ϕ ⎜⎜ + ⎟⎟

⎝ ⎠

dc

0.01 T

xk xk

i I e′′⎛ − ⎞ k I′′

⇒ = × ⎜⎜ + ⎟⎟ = × ×

(17)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

9 Trị số hiệu dụng dịng điện nm tồn phần INt:

9 Hằng số thời gian Tdc:

2

Nt ac dc

I

=

I

+

I (t)

L

3 L

dc

X

L L r

T 3,18 10 s

r r r

−

⎛ ⎞

⎜ ⎟

ω ⎝ ⎠

= = = = × ×

(18)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

9 Công suất ngắn mạch:

SN dùng để:

Chọn lựa máy cắt SMC≥ SNt

Tính tổng trở hệ thống tới điểm có cơng suất nm SNt

2 tb Nt tb tt

HT

U S 3.U I

Z

= =

(19)

b Hệ thống pha có tải

Khi ngắn mạch N, mạch bị chia làm hai phần:

phía có nguồn r, L

phía nguồn r’, L’

u=Umsin(ωt+α)

r

L

r’

L’

N

(20)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

9 Xét mạch phía nguồn:

Phương trình:

Giải dòng điện mạch:

Lúc xảy ngắn mạch t=0 C=i0

r’

L’

N

di

u ir L dt ′ ′ = + = dc t T dc L i Ce với T

(21)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

Kết luận:

9 Dịng q độ cực đại dịng phụ tải (lúc t=0) nên khơng nguy hiểm

đối với mạch điện

9 Dòng độ tắt dần nhanh chóng với số thời gian T’dc

r’

L’

N

d c

t T

(22)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

b Hệ thống pha có tải Xét mạch phía có nguồn:

Phương trình:

u(t)=Umsin(ωt+α) điện áp nguồn Giải ra:

ϕ: góc lệch pha u I trước nm

di u ir L

dt

= +

u=Umsin(ωt+α)

r

L

N

(

)

t T

N N m N N

(23)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

idc(0) iac(0)

i

t

ixk

iN i

dc

iac

Quá trình độ

(24)

So sánh dòng ngắn

mạch có tải và

khi không tải

9 Thành phần dòng nm

xoay chiều

9 Thành phần chiều:

khi có tải nhỏ

⇒ixkkhi khơng tải lớn có tải

Trong tính tốn thường giả thiết hệ thống vận hành không tải

idc(0) iac(0)

i

t

ixk

iN i

dc

iac

Quá trình độ

Trước cố Trạng thái trì

Không tải

idc(0)

i

ixk

iN i

(25)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

b Hệ thống ba pha

Xét hệ thống ba pha hình vẽ

uA=Umsin(ωt+α)

r

L

r

L

(26)

4.2.1 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p khơng

đ

ổ

i

b Hệ thoáng ba pha

9 Giả thiết trước ngắn mạch, hệ thống vận hành không tải Khi ngắn mạch xảy ra, dòng ngắn mạch chạy pha:

(

)

t T

AN N N

i = I sin t× ′′ ω + α − ϕ − I sin(× ′′ α − ϕ ×) e−

(

)

t T

0

BN N N

i = I sin t× ′′ ω + α − ϕ −120 − I sin(× ′′ α − ϕ −120 ) e× −

t

(27)

4.2.4 Ng

ắ

n m

ạ

ch v

ớ

i ngu

ồ

n cung c

ấ

p không

đ

ổ

i

(28)

4.2.2

Ngắn mạch xảy gần đầu cực máy

phát điện đồng bộ

a

Kháng trở đồng bộ, độ, siêu độ máy

phát điện

b Trị hiệu dụng dòng điện ngắn mạch

(29)

4.2.2

a Kháng trở đồng bộ, độ, siêu độ của

máy phát điện

9

Khi ngắn mạch xảy gần đầu cực MFĐB, dòng điện

trong máy phát ban đầu có biên độ lớn nhất, sau đó

giảm dần, cuối đạt giá trị không đổi.

9

Giá trị khơng đổi gọi dịng ngắn mạch duy

(30)

4.2.2

máy phát điện

Người ta chia làm ba giai đoạn để nghiên cứu:

¾

Giai đoạn siêu độ: I”

¾

Giai đoạn độ: I’

(31)

4.2.2

máy phát điện

Để đơn giản q trình tính tốn, người ta đưa ra

giả thiết:

9 Sức điện động máy phát số

(32)

4.2.2

máy phát điện

Với ba giai đoạn khảo sát I”, I’, I Mơ hình

MFĐB là:

¾ Điện kháng siêu độ x”d tương ứng với dòng nm siêu

độ I”

(33)

4.2.2

b Trị hiệu dụng dòng điện ngắn mạch

¾

Trị hiệu dụng thành phần AC: I

=I

+

∆

I’+

∆

I”

I

là thành phần xác lập trì

∆

I’,

∆

I” độ gia tăng dòng thành phần dòng q độ

và siêu q độ

¾

Thành phần DC:

¾

Trị hiệu dụng dịng ngắn mạch toàn phần:

dc

t T dc

i

=

2.I e

′′

2

(34)

4.2.2

c Mô hình máy phát điện

Để tính tốn ngắn mạch, mơ hình MFĐ được

biểu diễn bởi

một sức điện động

mắc nối tiếp

với

một điện kháng

9

Điện kháng x”

, x’

, x

9

Sức điện động E lấy trị số máy

(35)

4.2.2

c Mô hình máy phát ñieän

′′

I

U

+

–

Si

êu quá

độ

′

I

U

+

–

Qu

á

độ

(36)

4.2.3

(37)

4.2.3

a Động đồng bộ, máy bù đồng bộ

9 Mô hình gống máy phát

9 Khi bị ngắn mạch đầu cực, động bị nguồn,

nguồn kích từ cịn rơto quay thời gian

ngắn

9 Do đó, động trở thành máy phát cung cấp dịng ngắn mạch

(38)

4.2.3

Sức điện động siêu độ độ động cơ:

Với Ug điện áp đầu cực động

m g ñm L

E

′

=

U

−

jX I

′

m g ñm L

(39)

4.2.3

Tính tốn dịng ngắn mạch hệ thống có chứa

máy phát động mang tải dựa trên

hai phương pháp:

(40)

Z

g

E

′′

jX

′′

m

E

′′

m

I

′′

I

′′

I

′′

Sau cố

Z

g

E

′′

jX

′′

m

E

′′

L

I

U

Trước cố

9 Tính tốn dựa sức điện động (E’ E”)

(

)

g N L ñg L

Sức điện động máy phát : E U Z jX I

Sức điện động động :

′′ = + + ′′

Dòng ngắn mạch:

g N

g L

L ñg L ñg

E U

I I

Z jX Z jX

(41)

9 Tính tốn dịng ngắn mạch sử dụng định lý Thevenin:

Z

g

E

′′

ñg

jX

′

jX

′

m

E

′′

m

I

′′

I

′′

I

′′

Sau cố

Z

g

E

′′

ñg

jX

′

jX

′

m

E

′′

L

I

U

Trước cố

Nguồn áp tương đương Thevenin là:

U

(

)

ñm L ñg

th

jX

Z

jX

Z

jX

Z

jX

′′

+

′′

=

′′

+

′′

Tổng trở tương đương Thevenin:

Doøng ngắn mạch:

U

(

)

(

)

ñm L ñg N

N N

Th ñm L ñg

jX Z jX U

U I

Z jX Z jX

(42)

4.2.3

Kết luận

¾ Động đồng bộ, máy bù đồng cung

cấp dòng ngắn mạch giai đoạn siêu độ độ

¾ Tính tốn dịng ngắn mạch hệ

(43)

4.2.3

b Động không đồng bộ

Cũng cung cấp dịng ngắn mạch Do máy khơng có cuộn kích từ nên

dòng ngắn mạch giảm nhanh

(44)

4.2.4

Đặc tính ngắn mạch mạng điện

công nghiệp

Mạng điện cơng nghiệp cấp điện từ:

Hệ thống điện (có điện áp khơng đổi)

Máy phát điện đồng (ở gần)

Phụ tải mạng điện công nghiệp gồm có:

Động đồng bộ

(45)

4.2.4

công nghiệp

Do có ngắn mạch xảy mạng điện cơng

nghiệp, dịng điện ngắn mạch cung cấp từ:

Hệ thống điện (có điện áp khơng đổi)

Máy phát điện đồng (ở gần) Động đồng

(46)

4.2.4

công nghiệp

Hệ thống điện

Máy phát

Đ.cơ đồng

(47)

Bài 4-3 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH ĐỐI XỨNG

4.3.1 Giới thiệu

Ngắn mạch ba pha ngắn mạch đối xứng

(48)

Theo định lý Thevenin, dòng cố:

trong đó:

9 UTh hay UN(0) điện áp chổ ngắn mạch thời điểm trước ngắn mạch

Z tổng trở vào tương đương nhìn từ chổ cố

( )

N (3) Th

N

Th N Th N

U 0

U

I

Z

=

+

(49)

Để tính dịng ngắn mạch, sụt áp…:

9 Xác định tổng trở phần tử (máy phát, máy biến áp, đường dây, cáp, kháng điện…)

9 Có thể dựa nhãn máy tra sổ tay

(50)

Có phương pháp tính ngắn mạch sử dụng:

9 Phương pháp đơn vị có tên

9 Phương pháp đơn vị tương đối hay phần trăm

Trong phương pháp đơn vị tương đối cho phép tính tốn đơn giản

nhất hệ thống có thật nhiều cấp điện áp

(51)

4.3.2 Phương pháp tính hệ đơn vị có tên

Các đại lương dịng điện, điện áp, công suất, tổng trở

đều biểu diễn theo đơn vị

Nếu hệ thống có nhiều cấp điện áp tổng trở thay

đổi bình phương tỉ lệ cấp điện áp.

(52)

(53)

4.3.3 Phương pháp tính hệ đơn vị tương đối

1 Hệ đại lương tương đối:

Giá trị tương đối đại lương định nghĩa:

9 Giá trị thực: véctơ hay phức Giá trị bản: luôn thực

Giá trị thực Giá trị tương đối

Giá trị

(54)

*(cb) *(cb)

cb cb

*(cb) *(cb)

cb cb

U I

S X

= =

(55)

Chọn trước hai đại lượng S

, U

, từ tính I

, Z

(hay

X

)

¾ Cơng suất Scb: Scb=10, 100, 1000…MVA Sđm nguồn

(56)

4.3.3 Phương pháp tính hệ đơn vị tương đối

¾ Dịng điện tổng trở bản:

Tổng trở hệ đơn vị tương đối:

2

cb cb cb

cb cb

cb

cb cb

S U U

I ; Z

S

3.U 3.I

= = =

cb *(cb)

S Z

Z Z

Z U

(57)

2 Chuyển đổi hệ đơn vị tương đối:

Thông số (Z) máy phát, máy biến áp, kháng điện thường cho hai dạng:

¾ phần trăm so với định mức máy

¾ giá trị tương định mức máy

(58)

Trong tính tốn ngắn mạch, tất thông số phải biểu diễn hệ đơn vị tương đối hệ chung

(59)

Công thức chuyển đổi: cũ cũ cũ

* cuõ * cb

cb

Z( )

Z

Z( ) Z

Z

Ω

=

⇒

Ω =

×

cũ cũ cb * *

cb cb

Z

Z( )

Z

Ω

⇒

=

S

U

Z

S

U

⎡

⎤

(60)

3 Tính điện kháng phần tử hệ thống:

Máy phát điện: có sẳn X”d

2

MF cb đm

*(cb) d

ñm cb

S

U

X

.

S

U

⎡

⎤

′′

=

⎢

⎥

(61)

Máy biến áp: có sẳn UN%

Máy biến áp ba cuộn dây:

2 %

MBA N cb ñm

*(cb)

ñm cb

S

U

X

.

100 S

U

⎡

⎤

=

⎢

⎥

⎣

⎦

(

)

(

)

% % % % % % % %

NC NC T NC H NT H NT NC T NT H NC H

1

U U U U ; U U U U

2 − − − − − −

(62)

Khaùng điện: có sẳn UKđm; IKđm; XK%

%

K K cb Kñm

*(cb)

Kñm cb

I

U

X

.

100 I

U

(63)

Đường dây không đường dây cáp: thông số thường cho dạng Ω/km

9 Đường dây khơng U=6÷200kV: x0=0,4Ω/km Đường dây khơng U<1000V: x0=0,3Ω/km Đường dây cáp U=6÷10kV: x0=0,08Ω/km

(64)

Đường dây không đường dây cáp: thông số thường cho dạng Ω/km

d cb

*(cb)

cb

S

R

r L.

U

S

(65)

4 Dòng điện, công suất ngắn mạch ba pha:

Bỏ qua điện trổ R, dòng ngắn mạch ba pha:

¾ U*k(0) điện áp nút k trước cố

¾ X*Th điện kháng tương đương Thevenin nhìn từ điểm cố (nút k)

hệ thống

( )

(3) *Nk

*Th

U 0

I

X

(66)

4 Dòng điện, công suất ngắn mạch ba pha:

Trong hệ đơn vị có tên: Công suất ngắn mạch:

Nếu Ucb=Uđm U*k=1; bỏ qua dịng tải trước cố thì: U*k(0)=1 Do đó:

(3) (3)

Nk *Nk cb

I

=

I

×

I

(3)

N *Nk *k cb

S

=

I

×

U

×

S

(67)

Các bước tính tốn ngắn mạch hệ đơn vị

tương đối theo định lý Thevenin

1 Vẽ sơ đồ sợi, ghi thông số phần tử, đánh số điểm nút củøa sơ đồ

2 Chọn công suất Scb Chọn tùy ý điện áp Ucb1 tính điện áp khác theo Ucb1 tỉ số biến áp k tương ứng

3 Tính tổng trở hệ tương đối Vẽ sơ đồ đẳng trị Xây dựng sơ đồ tương đương Thevenin cho điểm cố tính X*Th

(68)

Bài 4-4 SỰ CỐ BẤT ĐỐI XỨNG

4.4.1

Các thành phần đối xứng

4.4.2

Các mạch thứ tự tổng trở thứ tự các

phần tử hệ thống điện

(69)

4.4.1 Các thành phần đối xứng

1 Giới thiệu thành phần đối xứng

Ký hệu ba pha laø A, B, C

Thứ tự pha theo chiều kim đông hồ ABC.

(70)

Một hệ thống bất đối xứng phân tích

thành phần đối xứng.

(71)

Với đại lượng điện áp ban đầu bất kỳ

ta phân tích thành:

¾ Thành phần thứ tự thuận ¾ Thành phần thứ tự nghịch ¾ Thành phần thứ tự không

A B C

U ,U ,U

A1 B1 C1

U ,U ,U

A2 B2 C2

U ,U ,U

A0 B0 C0

(72)

A1

U

A A1 A2 A0

U

=

U

+

U

+

U

B B1 B2 B0

(73)

2 Biểu diễn thành phần đối xứng theo đại lượng pha không đối xứng

Để giảm bớt số lượng ẩn toán, thành phần UA, UB, Uc biểu diễn theo toán tử a=1∠1200:

B0 C0 A0

B1 A1 C1 A1

U U U

U a U ; U aU

U aU ; U a U

= =

(74)

2 Biểu diễn thành phần đối xứng theo đại lượng pha không đối xứng

Điện áp pha biểu diễn:

(

)

(

)

A0 A B C

2 A1 A B C

1

U U U U

3

U U aU a U

3

= + +

⇒ = + +

A A0 A1 A2

B A0 A1 A2

2

U U U U U U a U aU U U aU a U

(75)

2 Biểu diễn thành phần đối xứng theo đại lượng pha khơng đối xứng

Đối với dịng điện:

A A0 A1 A2

B A0 A1 A2 C A0 A1 A2

I I I I I I a I aI I I aI a I

= + + = + + = + +

(

)

(

)

(

)

A0 A B C

2 A1 A B C

2

A2 A B C

1

I I I I

3

I I aI a I

3

I I a I aI

(76)

3 Dùng thành phần đối xứng phân tích cố bất đối xứng

(77)

1∠00

1∠1200 1∠-1200

Ztaûi

Ztaûi Ztaûi Zg

Zd

a

b

c

Nguồn ba pha đối xứng - tải pha đối xứng

(78)

a’

b’

c’

ZN

1∠00

1∠1200 1∠-1200

Ztaûi

Ztaûi Ztaûi Zg

Zd

a

b

c

Nguồn ba pha đối xứng - tải pha đối xứng

Khi chạm đất pha A qua tổng trở chạm ZN

(79)

3 Dùng thành phần đối xứng phân tích cố bất đối xứng Nhận xét:

¾ Do pha A có thêm tổng trở ZNtại chổ chạm đất làm cho cấu trúc mạng

trở nên bất đối xứng

(80)

Như tốn ngắn mạch bất đối xứng:

9 Thơng số cấu trúc mạng bất đối xứng

9 Thông số đáp ứng dòng, áp nhánh bất đối xứng

(81)

Bước 1: làm cho thông số mạng trở đối xứng

9 Bỏ nhánh ZN đi ⇒ thông số mạng trở lại đối xứng

9 Thay chổ ngắn mạch nguồn dịng ba pha bất đối xứng có trị

số Inguồn=[IN, 0, 0]

(82)

Bước 2: làm cho đáp ứng mạng trở thành đối xứng

9 Phân tích nguồn dịng bất đối xứng Inguồn=[IN, 0, 0] thành phần

đối xứng thứ tự thuận, nghịch, không

9 Giải toán đối xứng cho thành phần

(83)

AN N I I 0 ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦

(

) (

)

(

) (

)

(

) (

)

NA0 A B C N

2 N

NA1 A B C N

2 N

NA2 A B C N

I

1

I I I I I 0

3 3

I

1

Pha A I I aI a I I 0

3 3

I

1

I I a I aI I 0

3 3

⎡ = + + = + + = ⎢ ⎢ ⎢ ⇒ ⎢ = + + = + + = ⎢ ⎢ = + + = + + = ⎢ ⎣ N NB0 NA0

2 N NB1 NA1

I

I I

3 I Pha B I a I a

3 ⎡ = = ⎢ ⎢ ⎢ = = ⎢ ⎢ N NC0 NA0 N NC1 NA1 I I I I

Pha C I aI a

(84)

a’

b’

c’

1∠00

1∠1200 1∠-1200

Ztaûi

(85)

Trình tự giải tốn sau:

B1 Giải tìm dịng ngắn mạch nguồn thứ tự thuận tạo

B2 Giải tìm dịng ngắn mạch nguồn thứ tự nghịch tạo

(86)

(87)

Mạch tương đương thứ tự thuận, nghịch khơng

1∠00 Z

tải Zd N NA1 I I = a’ g a n + –

Mạch tương đương thứ tự thuận

n’ Z Z N NA2 I I = a’ g a n

Mạch tương đương thứ tự nghịch

(88)

a’

b’

c’

Ztaûi

Ztaûi Ztaûi Zg Zd Zd Zd

a

b

c

Giải mạch với nguồn thứ tự không

(89)

a’

b’

c’

1∠00

1∠1200 1∠-1200

Ztaûi

a

b

c

(90)

a’

b’

c’

Ztaûi

a

b

c

Giải mạch với nguồn thứ tự nghịch

(91)

1 Các mạch thứ tự tải

a Tải đấu (Y)

Trung tính tải có nối đất

ZY

ZY ZY

Zg A1

I

B1

I

C1

I

4.4.2 Các mạch thứ tự tổng trở thứ tự của

các phần tử hệ thống điện

A1

I

A1

U

+

Z1

(92)

4.4.2 Các mạch thứ tự tổng trở thứ tự các

phần tử hệ thống điện

a Tải đấu (Y)

ZY

ZY ZY

Zg A2

I

B2

I

U

+

Z2

(93)

A0

I

Ztaûi

Ztaûi Ztaûi Zg B0

I

a Tải đấu (Y)

(94)

a Tải đấu (Y)

Trung tính tải khơng nối đất: mạch thứ tự thuận nghịch

giống trên, mạch thứ tự không Z

I

=

∞

A0

U

+

–

Z0

(95)

b Tải đấu tam giác (

∆

)

Mạch thứ tự thuận nghịch

A B C A I B I I AB U CA U BC U Z∆ Z∆ Z∆ AB I

I

A1

U

+

–

(1/3)Z∆

I

A2

U

+

–

(96)

∆

)

Mạch thứ tự không

A B C A I B I AB U CA U U Z∆ Z∆ Z∆ AB I A0

I

+

(

)

A AB CA

B BC AB A0 A B C

C CA BA

I I I

1

I I I I I I I

I I I

(97)

∆

)

I

A1

U

+

–

(1/3)Z∆

I

(98)

2 Các mạch thứ tự máy phát đồng bộ

Máy phát đồng ba pha đấu Y, trung tính nối đất

qua Z

I

A1

U

X1 EAg

+

–

A2

I

A2

U

X2

I

A0

U

(99)

3 Các mạch thứ tự đường dây truyền tải ba pha

Tổng trở thứ tự thuận nghịch nhau:

Z

=Z

=0,4

Ω

/km.

Tổng trở thứ tự khơng:

1,1 Hai mạch dây chống sét

0,8 Một mạch có dây chống sét

1,4 Một mạch dây chống sét

(100)

4 Các mạch thứ tự máy biến áp

Mạch thứ tự thuận nghịch máy biến áp giống

nhau giống tính ngắn mạch ba pha đối xứng:

Z

=Z

Mạch thứ tự không phụ thuộc vào kiểu quấn dây máy

(101)

4 Các mạch thứ tự máy biến áp

Mạch thứ tự không phụ thuộc vào kiểu quấn dây máy

biến áp

4 YN/d/d YN/d

3 Y/y/d D/d

2 YN/y/d YN/y

1 YN/yn/d YN/yn

Máy biến áp ba cuộn dây kiểu đấu dây

(102)

ZG

A0

I

B0

I

A0

I

′

B0

I

′

C0

I

′

Zg

Q

P

MAÙY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY

1

Z

(103)

MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY

2

Q

I

′

I

′

I

′

I

P

Tổng trở thứ tự không Z =∞

Z

(104)

3

P

Q

Z

(105)

ZG

A0

I

B0

I

P

Q

MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DAÂY

4

Tổng trở thứ tự không Z =Z +3Z

Z

(106)

5

P

Q

Z

(107)

MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY

1 MBA đấu YN/yn/d

(108)

2 MBA đấu YN/y/d

Hạ

AB0

I′

BC0

I′

CA0

I′

Trung ZG

A0

I

B0

I

C0

I

Cao

(109)

3 MBA đấu Y/y/d

Hạ

Trung ZG

Cao

ZC

Cao Trung

(110)

Trungï ZG

Cao

Haï

4 MBA đấu YN/d/d

(111)

MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DAÂY

5 MBA đấu Y/d/d

Trungï Cao

Haï ZC

Cao Trung

(112)

ZG

A0

I

B0

I

A0

I

′

B0

I

′

C0

I

′

Zg

Q

P

a Máy biến áp hai cuộn dây

1

Z

(113)

1 Toång quan

Hầu hết cố xảy hệ thống điện cố

bất đối xứng

Khi giải phương pháp thành phần đối xứng,

có thể áp dụng lý thuyết Thevenin mạng thứ

tự

(114)

Baøi 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN

MẠCH

1 Giới thiệu

Kháng điện:

¾

được dùng để hạn chế dịng ngắn mạch các

mạch cơng suất lớn,

¾

hạn chế dịng mở máy động điện

(115)

Baøi 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN

MẠCH

1 Giới thiệu

Kháng điện:

¾

có điện kháng lớn nhiều so với điện trở

¾

điện kháng cho dạng X

%

¾

kháng điện chế tạo khơng có lõi thép

(116)

Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN

MẠCH

1 Giới thiệu

Chọn kháng điện phải chọn X

K

% thỏa:

¾

Vừa hạn chế dịng ngắn mạch

(117)

MẠCH

1 Giới thiệu

Có hai loại kháng điện:

¾

Kháng điện đơn

(118)

MẠCH

2 Đặt kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn

mạch

Đặt kháng điện phân đoạn góp điện áp máy

(119)

MẠCH

2 Đặt kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn

mạch

kháng điện đường dây để hạn chế dòng điện ngắn

(120)

4.4.3 Tính tốn cố bất

đ

ối xứng

1 Tổng quan

Trình tự thực sau:

1 Thành lập sơ đồ thứ tự: thuận, nghịch, khơng

2 Tính tổng trở tương đương Thevenin Zth1, Zth2, Zth0 của mạch thứ tự

3 Thành lập sơ đồ tương đương Thevenin

(121)

đ

ối xứng

1 Toång quan

Sơ đồ tương đương Thevenin:

Na1

I

U

+

–

Mạng tương đương Thevenin thứ tự thuận

N

U

nuùt k

I

ka2

U

Zth0

Mạng tương đương Thevenin thứ tự nghịch

nuùt k

I

ka0

U

Zth0

Mạng tương đương Thevenin thứ tự khơng

(122)

đ

ối xứng

2 Ngắn mạch pha chạm đất (N

a

)

b

c

Z

I

(123)

đ

ối xứng

)

Dữ kiện ban đầu tốn:

Ta có:

Nb Nc

I

=

I

=

0

ka N Na

V

=

Z I

(

)

(

)

(

)

NA0 NA NB NC

2 NA1 NA NB NC

1

I I I I

3

I I aI a I

3 = + + = + +

Na0 Na1 Na2 Na

1

I

3

(124)

đ

ối xứng

)

Điện áp nút k sau cố:

ka1 N th1 Na1 ka2 th2 Na2 ka0 th0 Na0

Maø :

U

Z I

U

Z I

U

Z I

=

−

= −

(

)

ka ka1 ka2 ka0 N th1 th2 th0 Na0 N Na

U U U U U Z Z Z I 3Z I

⇒ = + + = − + + =

ka N Na N Na0

(125)

Sơ đồ kết nối mạng thứ tự

I

U

–

U

nuùt k Na0

I

U

Z

¾

Dòng ngắn mạch toång:

Nb Nc

I

=

I

=

0

N Na

th1 th2 th0 N

3U

I

Z

3Z

=

+

(126)

đ

ối xứng

3 Ngắn mạch hai pha không chạm đất (N

a

)

b

c

I

Sự cố pha B C chạm qua tổng trở ZN

(127)

đ

ối xứng

)

Dữ kiện ban đầu toán:

Nb Nc

I

= −

I

kb kc N Nb

U

−

U

=

Z I

Na

I

=

0

(128)

đ

ối xứng

)

Tính được:

(

)

(

)

(

)

NA0 NA NB NC

2

NA1 NA NB NC Nb

2

NA2 NA NB NC Nb

1

I

0

3

1

3

I

aI

a I

j

I

3

1

3

I

a I

aI

j

I

(129)

đ

ối xứng

)

Điện áp nút k sau cố:

(

)

(

)

2

kb ka0 ka1 ka2

kb kc ka1 ka2

2

kc ka0 ka1 ka2

U

a U

aU

U

a

a U

U

aU

a U

=

+

⇒

−

=

−

=

+

(

)

kb kc ka1 ka2

U

j U

U

⇒

−

= −

−

kb kc N Nb N Na1

Maø : U

−

U

=

Z I

= −

j 3Z I

U

Z I

(130)

4.4.3 Tính toán cố bất

đ

ối xứng

)

Vậy từ kiện ban đầu ta có:

Vì INa0=0 nên khơng có dịng chạy mạng thứ tự khơng, sơ đồ kết nối khơng có mạng thứ tự không

N a

N a N a

k a k a N N a

I

0

I

U

Z I

=

= −

−

=

(131)

Dòng ngắn mạch:

Na1

I

U

–

U

nuùt k

I

ka2

U

nuùt k

Z

N Na1 Na2

th1 th2 N Na0

U

I

Z

(132)

Dòng ngắn mạch tổng:

Na N Nb

I

0

3U

I

j

Z

=

= −

+

I

U

–

U

nuùt k

I

ka2

U

nuùt k

(133)

đ

ối xứng

4 Ngắn mạch hai chạm pha chạm đất (N

)

a

b

c

I

(134)

đ

ối xứng

)

Dữ kiện ban đầu toán:

(

)

kb kc N Nb Nc

U

−

U

=

Z I

+

I

Na

I

=

0

(

)

Na0 Nb Nc

1

I

3

=

+

(135)

đ

ối xứng

)

Ta coù:

Suy ra:

(

)

(

)

(

)

ka0 ka kb kc

2 ka1 ka kb kc

2

ka2 ka kb kc

1

U U U U

3

U U aU a U

3

U U a U aU

3 = + + = + + = + +

(

)

ka0 ka kkcb ka0 ka1 ka2 N Na0

U U

3U U 2U U U U 3Z I

=

= + = + + +

ka1 ka2 ka0 N Na0

U U U 3Z I

⇒ = = −

(136)

I

U

–

U

nuùt k

I

ka0

U

I

U

3Z

th2 th0 N

Z 3Z

I I

Z Z 3Z

+ = −

+ +

bai_4_1_khai_niem_chung.pdf

CHƯƠNG 4

NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Bài 4-1 Khái niệm chung

BÀi 4-1 KHÁI NI

Ệ

M CHUNG

1

Đị

nh ngh

ĩ

a và

đặ

c tính



Đị

nh ngh

ĩ

a

:

Ngắ

n m

ạ

ch ch

ỉ

hi

ệ

n t

ượ

ng

:

BÀi 4-1 KHÁI NI

Ệ

M CHUNG

1 Định nghĩa và

đặc tính



Đặ

c tính:

Khi x

ả

y ng

ắ

n m

ạ

ch:



T

ổ

ng tr

ở

h

ệ

th

ố

ng gi

ả

m xu

ố

ng



Dòng

đ

i

ệ

n t

ă

ng lên,

đ

i

ệ

n áp gi

ả

m xu

ố

ng

BÀi 4-1 KHÁI NI

Ệ

M CHUNG

2 Phân lo