2.5.1. Tổng quát
Hầu hết các sự cố xảy ra trong hệ thống điện là sự cố bất đối xứng. Như đã nói, sự cố bất đối xứng tạo ra dòng điện bất đối xứng chạy trên ba pha của hệ thống. Khảo sát sự cố bất đối xứng trong hệ thống điện bằng cách áp dụng lý thuyết Thevenin trên mỗi mạng
thứ tự cho phép ta tìm dòng điện sự cố bằng cách thay thế hệ thống bởi một nguồn áp và một tổng trở nối tiếp.
Trong các phương trình các phần tử đối xứng trong một mạng bình thường, dòng điện chảy ra ngoài hệ thống cân bằng ban đầu từ bap ha a,b,c tại chỗ sự cố gọi là . Dòng điện từ mỗi dây dẫn chạy vào chỗ sự cố được chỉ bởi các mũi tên nằm bên cạnh các nút (đầu nối) giả tưởng nối liền với mỗi dây tại nơi xảy ra sự cố. Hình thức liên kết của ba đầu nối tùy thuộc vào kiểu sự cố. Chẳng hạn, nối trực tiếp giữa đầu nối b và đầu nối c hình thành nên sự cố hai pha không chạm đất qua tổng trở không. Dòng trong đầu nối giả tưởng a bằng không và .
Hình 2.10: Sơ đồ một dây của hệ thống ba pha, ba mạng thứ tự của hệ thống, và các mạch tương đương Thevenin ứng với sự cố tại N (nút k)
a) Sơ đồ một dây của hệ thống ba pha cân bằng b) Mạng thứ tự thuận
c) Mạng thứ tự nghịch d) Mạng thứ tự không
e) Mạch tương đương Thevenin của mạng thứ tự thuận f) Mạch tương đương Thevenin của mạng thứ tự nghịch g) Mạch tương đương Thevenin của mạng thứ tự không
Ví dụ 2.4: Hai máy đồng bộ được nối đến đường dây qua các máy biến thế ba pha như trong hình 2.20. Công suất và kháng trở của các máy biến thế là:
Máy 1 và 2: 100MVA, 20kV,
Máy biến thế T1 và T2: 100MVA, 20/345Y kV; X = 8%
Đường dây: với Scb = 100MVA; Ucb = 345 kV thì kháng trở đường dây là X1 = X2
= 15% và X0 = 50%. Hãy vẽ ba mạch thứ tự và tìm ma trận tổng trở nút thứ tự không theo thuật toán xây dựng Znút.
Hình 2.12: Sơ đồ thứ tự hệ thống ví dụ 2.4 a) Mạng thứ tự thuận; b) Mạng thứ tự không của hệ thống
Các nút và và là hai nút trong của biến áp
Giải. Chọn Scb3p = 100 MVA; Vcb1 = 345 kV phía cao hai máy biến áp; Vcb2 = 20kV phía hạ áp máy biến áp.
Các giá trị kháng trở trong đvtđ của các phần tử hệ thống được cho ở trên có cơ bản trùng với cơ bản đã chọn và vì vậy chúng có thể được dùng một cách trực tiếp để hình thành các mạng thứ tự, với cơ bản ở đây là Scb3p= 100 MVA.
Hình 2.12a thể hiện mạng thứ tự thuận, mạng này cũng chính là mạng thứ tự nghịch khi nối tắt các sức điện động.
Hình 2.12b biểu diễn mạng thứ tự không với kháng trở 3Xg = 0,15 đvtđ nối giữa trung tính của mỗi máy phát với đất.
Ứng với mỗi máy biến thể có một nút bên trong, nút cho máy biến thể T1 và nút
cho máy biến thế T2. Những nút trong này không giữ vai trò quan trọng trong việc phân tích hệ thống. Để áp dụng thuật toán xây dựng Znút, chúng ta hãy gọi tên cho các nhánh thứ tự không từ (1) đến (6) như trên hình 2.12.
Bước 1: Thêm nhánh (1) cho nút điện thế không (nút gốc):
Bước 2: Thêm nhánh (2) cho nút gốc:
Bước 4: Thêm nhánh (4) giữa nút và
Bước 5: Thêm nhánh (5) giữa nút và
(1) (5) (2) (3) (6)
Bước 6: Thêm nhánh (6) nối giữa nút và nút gốc. (1) (5) (2) (3) (6) (4)
Nút và là các nút giả bên trong của máy biến thế được tạo ra nhằm áp dụng máy vi tính một cách thuận lợi cho thuật toán xây dựng Znút. Chúng ta không nêu ra các phép tính cho các nhánh có kháng trở vô cùng lớn tương ứng với mạch hở. Ma trận vừa tính được ở trên tương ứng với sáu nút trong hệ thống, nếu ta không quan tâm đến việc cắt nhánh máy biến áp đấu Y/, do mở máy cắt, chẳng hạn, thì không cần thiết phải đưa vào hai nút và và bây giờ ma trận tổng trở nút sẽ chỉ tương ứng với bốn nút , ,
và . Để có được ma trận này, đơn giản ta chỉ cần bỏ đi hàng 5, hàng 6, cột 5 và cột 6 của ma trận trên.
Các phần tử bằng 0 trong Znút0, cho thấy dòng thứ tự không đổ vào nút hoặc nút
không thể gây ra điện áp tại các nút khác bởi vì có đoạn mạch hở trong mạng bởi máy biến thể Y/. Chú ý rằng kháng trở j0,08 đvtđ nối tiếp với đoạn mạch hở giữa nút và
không ảnh hưởng Znút0 vì nhánh này không thể tải dòng điện.
Tương tự, áp dụng thuật toán xây dựng Znút vào mạng thứ tự thuận và mạng thứ tự nghịch, ta được:
(1) (2) (3) (4)