ỨNG DỤNG POWERWORLD TRONG TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TÌM HIẾU ROLE BẢO VỆ ĐƯỜNG DẦY CỦA HÃNG ALSTOM

Xác định độ lệch pha giữa U và I, hiển thị các thông số mà chúng ta quan tâm, giúp người thiết kế đưa ra kế hoạch và giải quyết nhanh chóng kết nối, máy biến áp, các thiết bị sự cố, powe

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

MSSV : 910478D KHÓA : 2005 – 2010

Trước tiên em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Nhất Phương,

người thầy đã chỉ dẫn cho em những kiến thức quý báu, cũng như những định

hướng quan trọng trong việc hoàn hành luận văn này

Bên cạnh đó, để có kiến thức như ngày hôm nay em xin chân thành cảm ơn các

thầy cô trong khoa điện - điện tử đã hết lòng truyền đạt cho em những kiến thức

quý giá trong suốt thời gian em học tại trường

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 1 năm 2010

Trương Minh Quốc

Ngày nay, điện năng đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống chúng ta Hệ thống điện Việt Nam đang ngày càng được hoàn thiện và phát triển nhanh chóng Bên cạnh sự phát triển về nhu cầu điện năng, sự quản lý hệ thống vì thế mà cũng cần phải đươc nâng cao, đảm bảo được tính chính xac, nhanh chóng và

ổn định trong quản lý, điều hành và xử lý

Việc ứng dụng các công nghệ, phần mềm ngày càng được sử dụng nhiều trong quản lý hệ thống điện Việt Nam Việc ứng dụng các công nghệ cao đã phát huy được những ưu điểm đặc trưng như nhanh , chính xác, dễ dàng tiện lợi…

Powerworld là một trong những phần mềm được sử dụng để quản lý hệ thống điện Nó có khả năng quản lý hệ thống điện với quy mô lớn, tính toán sự phân

bố công suất, tính toán các sự cố trên đường dây

Nhưng ưu điểm trên giúp ta có thể kiểm soát được tình trạng hệ thống, đưa ra những xử lý kịp thời khi có sự cố, lựa chọn các thiết bị bảo vệ như role, máy cắt từ

sự tính toán của phần mềm…

Phần Một: Giới thiệu về phần mềm powerworld

Chương 1 TÌM HIỂU SỬ DỤNG POWERWORLD 1

1.1 Giới thiệu phần mềm powerworld 1

1.2 Thiết lập mô hình hệ thống điện trong Powerworld 2

1.3 Các chế độ vận hành 13

Chương 2 HIỆN TƯỢNG NGẮN MẠCH 14

2.1 Khái niệm về hiện tượng ngắn mạch 14

2.2 Nguyên nhân và hậu quả ngắn mạch 16

2.3 Tính toán ngắn mạch 17

Chương 3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 26

3.1 Tính toán ngắn mạch 3 pha đơn giản 26 3.2 Tính toán ngắn mạch trong hệ thống 2 nguồn 29

Chương 4 ỨNG DỤNG POWERWORLD TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34

4.1 Tính toán ngắn mạch 3 pha mạch điện đơn giản 34

4.2 Tính toán ngắn mạch 2 nguồn 36

4.3 Ứng dụng chương trình để tính ngắn mạch trong hệ thống lớn 38

Phần Hai: Relay Của Hãng ALSTOM (dòng MiCOM P12x và P44x )

Chương 5 GIỚI THIỆU RELAY CỦA HÃNG ALSTOM ( DÒNG MiCOM

5.2 Giới thiệu về relay dòng MiCOM P12x 43

5.3 Giới thiệu về relay dòng MiCOM P44x 54

Chương 6 Ứng dụng relay hãng Alstom ( dòng P44x và P12x)

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU SỬ DỤNG POWER WORLD

1.1 Giới thiệu phần mềm power world:

Powerword là phần mềm chuyên phân tích và mô phỏng hệ thống, có thể phân tích các sơ đồ khác nhau, cho ta biết đường cong tính toán, chi phí sản suất

và công suất

Chương trình cho phép phân tích, xác định các trạng thái sự cố: các dạng quá

áp, sụt áp do ngắn mạch hay quá tải trên đường dây và máy biến áp

Xác định độ lệch pha giữa U và I, hiển thị các thông số mà chúng ta quan tâm, giúp người thiết kế đưa ra kế hoạch và giải quyết nhanh chóng kết nối, máy biến

áp, các thiết bị sự cố, powerworld có khả năng tính toán ngắn mạch như :ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch một pha chạm đất.Từ đó chọn máy cắt, chọn các relay một cách dễ dàng để bảo vệ hệ thống

Ưu điểm lớn nhất là giúp người vận hành theo dõi hệ thống một cách trực quan, dễ dàng xử lý sự cố nhanh chóng, chính xác

Tuy nhiên phần mềm không thể tính được dung lương cần bù kinh tế trong mạng điện

phần mềm power world có biểu tượng:

Hình 1.1: Giao diện của phần mềm powerworld

1.2 Thiết lập mô hình hệ thống điện trong power world

1.2.1 Giới thiệu một số thanh công cụ trong phần mềm:

a) Program Palette

Edit Mode: Dùng để ngắt chương trình, chỉnh sửa mô hình và xây dựng case

mới

Run mode: Chạy mô hình mô phỏng

Single Solution: Biểu diển dòng chảy công suất , những tín hiệu này chạy về

các nút phụ tải, cho ta thấy khả năng điều khiển nó

Log: Thể hiện các thông tin trên cùng một cửa sổ , nhờ đó ta có những biện

pháp giải quyết và đưa ra những quyết định đúng đắn nhất

b) File Palette

Chức năng in và lưu các file hình và các file chạy, hay tạo một trang thiết kế

mới, trợ giúp người xem chi tiết những phần tử khi hệ thống mô phỏng phức tạp

Đây là thanh công cụ quan trọng để xây dựng mô hình, thiêt kế mạng điện,

ta nhấp vào các biểu tượng của tools để lấy các thiết bị mà ta cần mô phỏng,

gồm có : máy phát (generator), máy biến áp ( transformer) , đường dây cả DC

và AC (Transmisson Line), thanh cái ( Bus), tải (Load), máy cắt ( Break), tụ

bù (Switched Shunt), các biểu tượng xem tổn thất (Losses), xem điện áp (Volt)

f) Format Palette

Cho phép bạn biểu diển những vật tượng trưng như : font, màu sắc, phóng ta, thu

nhỏ hình vẽ theo ý muốn, thông báo về sự cố quá dòng

g) Run Mode Palette

Chạy chương trình, tạm dừng, cài đặt lại thông số, nó còn cho biết đánh dấu về

màu sắc cho sự cố hoặc các vùng khắc nhau

1.2.2 Các bước xây dựng mô hình một hệ thống điện:

a) Thành lập Bus (thanh cái):

Trên thanh Edit Toolbar click trái vào biểu tượng thanh cái Sau đó click trái vào

vùng làm việc, chương trình sẽ hiện ra một hộp thoại sau:

Hình 1.2:cài đặt thanh cái

Trong đó:

− “Bus number” và “bus name” là nơi điền số thứ tự và tên của thanh cái

− Vùng hiển thị (display) cho phép thanh cái đặt ngang (horizontal bar), đặt dọc (vertical bar), đặt hình vòng (oval), hay hình chữ nhật (rectangle)

− pixel thickness: độ dày của thanh cái

− display size: kích thước hiển thị của thanh cái

− “Area and zone” điền số thứ tự và tên của vùng và khu vực nếu như mạng

điện áp lớn

− “Nominal voltage” là điện áp định mức của thanh cái, “voltage” và “angle”

là điện áp (v) và góc pha điện áp (độ) đặt tại thanh cái

− “System slack bus” chọn nếu ta muốn bus đó là “slack bus” của hệ thống Mỗi hệ thống phải có một “slack bus”, và bus được chọn phải là bus được

nối với máy phát

Sau khi hoàn tất bấm OK

Hình 1.3: Hộp thoại cài đặt máy phát

Ta có thể điền tên và số thứ tự của bus mà máy phát sẽ nối vào, nếu khi ta click vào vùng làm việc mà gần một bus sẵn có thì chương trình sẽ tự động gắn máy phát

vào bus đó Trạng thái của máy phát “Open” là hở mạch, “Closed” là đóng mạch

vào hệ thống

Tại khung “Display Information” cho phép ta thiết lập các thông số về hình dạng của máy phát :như kích thước ( display size), độ rộng ( display width), độ nét (pixel thickness) Ngoài ra còn có thể điều chỉnh hướng của máy phát ở phần

“orientation”

Tại khung “Mw and voltage control”:

Hình 1.4: Cài đặt công suất máy phát

− MW control: điền các giá trị công suất thực phát ra (MW output), giá trị công suất thực nhỏ nhất (Min MW output) và công suất thực lớn nhất (Max MW output).mà máy phát ra Các lựa chọn “Available for AGC” và

“Enforce MW limit” là tự động điều chỉnh và giới hạn công suất thực phát

− Voltage control: điền các giá trị công suất kháng máy phát (Mvar output), giá trị nhỏ nhất (Min Mvar ) và giá trị lớn nhất (Max Mvar) của công suất kháng “Available for AVR” tự đọng điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát,

“setpoint voltage” là điện áp đặt đầu cực máy phát

Tại khung“Input/Output Curve”cho phép ta thiết lập chi phí của máy phát

− “cubic cost model” để xác định đường cong chi phí máy phát là dạng:

C(Pgi)= (d*Pgi^3 + c*Pgi^2 + b*Pgi + a) * (fuel cost)

− “piecewise linear” để xác định đường cong chi phí dạng tuyến tính hoá

− “Fule cots” giá nhiên liệu ($/Mbtu)

− “Number of break points” là số điểm mà ta muốn gần đúng đường cong

thành những đoạn thẳng

Tại khung“Fault Parameters”cho phép ta điền các thông số tổng trở của máy

phát

Hình 1.6: Cài đặt tổng trở máy phát

− Generator MVA Base” là công suất (S) cơ bản của máy phát

− “Positive Sequence Internal Impedace” :tổng trở thứ tự thuận ,

− “Negative Sequence Internal Impedace”: tổng trở thứ tự nghịch

− ,“Zero Sequence Internal Impedace” : tổng trở thứ tự không

− “Neutral-to-Ground Impedance”: tổng trở nối đất

− “Generator Step Transfomer”: tổng trở máy biến áp mô hình (mặc định là

không có)

Sau khi thiết lập các thông số xong click OK

c) Máy biến áp (Transformer )

Trên thanh Edit Toolbar chọn biểu tượng của máy biến áp

Sau đó sử dụng chuột vào 2 thanh cái mà máy phát nối vào, ta được hộp thoại sau :

Hình 1.7 Cài đặt tổng trở thứ tự thuận máy biến áp

Tại mục parameters/display ta điền các thông số về tổng trở thứ tự thuận và kích thước máy biến áp mô phỏng:

− resistance( R): điện trở máy biến áp,

− reactance (X): cảm kháng máy biến áp

− charging (B or C).dung kháng máy biến áp

− limit A (MVA): giới hạn công suất ở cuộn A

− limit B (MVA): giới hạn công suất ở cuộn B

− limit C (MVA): giới hạn công suất ở cuộn C

− status: trạng thái máy biến áp (mở (open), đóng (close))

Hình 1.8 Cài đăt tổng trở thứ tự không máy niến áp

Mục “Fault Parameters” : điền các giá trị tổng trở thứ tự không vào các ô R,

X, C (thông thường chương trình sẽ tự điền các giá trị này khi ta diền tổng trở thứ

tự thuận “Conffiguration” để chọn kiểu đấu của các cuộn dây biến áp Sau khi thiết lập các thông số xong click OK kết quả được như hình sau

d) Đường dây :

Trên thanh Edit Toolbar chọn vào biểu tượng của đường dây

Hộp thoại như sau :

Hình 1.9 Cài đặt tổng trở thứ tự thuận cho đường dây

Mục parameters/display: cho phép ta thiết lập các thông số của đường dây , giới hạn công suất của dây ở từng pha A, B, C và độ rõ của dây trong sơ đồ mô phỏng

Hình 1.10 Cài đặt thứ tự không cho đường dây

Mục Fault parameters cho phép ta điền các thông số tổng trở của đường dây

Hình 1.11 Cài đặt thông số cho tải

Tương tự như các thành phần khác, sau khi thiết lập các thuộc tính hiển thị (kích

thước, hướng quay ), ta cần điền vào các giá trị công suất tiêu thụ ( “MW Value”:

công suất thực và “Mvar Value”: công suất phản kháng tiêu thụ) Sau đó nhấn OK

Kết quả được như hình sau:

f) Máy bù (Swiched shunt) :

Trên thanh Edit Toolbar, chọn biểu tượng của máy bù, như hình sau

Tương tự như tải ta cũng click vào thanh cái cần bù, ta được hộp thoại sau

Hình 1.12 Cài đặt thông số máy bù

Tương tự các thiết bị khác ta cũng đặt các thông số hiển thị (display) Sau đó đặt giá trị bù định mức (Nominal Mvar) Chọn các chế độ điều khiển “Fixed” :tự động, “Discrete” và “Continous” là chế độ thiết lập các giá trị điện áp cao nhất và

thấp nhất cho phép so với giá trị mong muốn và chia ra nhiều bước nhỏ khi bù

Sau khi thiết lập xong ta được kết quả như sau:

Hình 1.13 Mô hình mô phỏng hệ thống

Trước khi chạy mô phỏng, ta cần mặc định cho sự hiển thị của dòng công suất

Ta vào option/tool => onlinedisplay hoặc ta có thể click chuột vào khoảng trống của màn hình rồi chọn oneline display, ta được hộp thoại sau:

Hình 1.14 Cài đặt hiển thị hệ thống Hình 1.15 Cài đặt hiển thị dòng công suất

™ Animated flows: có các lựa chọn sau:

- Actua MW power flow: thể hiện dòng chảy công suất thực tế

- Actual Mvar power flow: thể hiện dòng chảy công suất kháng thực tế

- Actual MW & Mvar power flow: thể hiện dòng chảy công suất thực và công suất kháng thực tế

- Show Animated flows: chọn thể hiện dòng chảy

ƒ Density: độ dày của khoảng cách các nốt dòng chảy

ƒ Size: kích thước các nốt dòng chảy

- Refence values for sizing (MVA): tham số giá trị cho kích thước

ƒ Max line flow: dòng chảy trên dây tối đa

ƒ Max load value: trị số tải tối đa

ƒ Max generator value: trị số máy phát tối đa

- Amination parameter: thông số thể hiện

ƒ Actual flow: thể hiện dòng chảy thực tế

ƒ Percent flow: thể hiện dòng chảy theo tỷ lệ phần trăm

Để cho các thông số của một thanh cái (BUS) được hiển thị rõ ràng trong khi mô phỏng, ta vào Bus Fiel option:

Hình 1.16 Cài đặt hiển thị thông số tại thanh cái

Trong đó:

- Bus name: tên thanh cái

- Bus number: số thứ tự thanh cái

- Bus voltage: hiểu điện thế thanh cái đơn vị là p.u

- Bus angle: góc lệch pha của thanh cái đơn vị là deg

- Load MW: công suất thực của tải tại thanh cái

- Load Mvar: công suất kháng của tải tại thanh cái

Trong mô phỏng, để hiển thị thông số đường dây, ta vào line field option:

Hình 1.17 Cài đặt hiển thị dòng công suất trên đường dây

Trong đó:

- AC line MW flow: dòng chảy AC công suất thực trên đường dây

- AC line Mvar flow: dòng chảy AC côn suất kháng trên đường dây

- AC line MVA flow: dòng chảy AC công suất biểu kiến trên đường dây

- AC line Amp flow: dòng chảy Amp trên đường dây

- AC line MW losses: tổn thất công suất thực trên đường dây

- AC line Mvar losses: tổn thất công suất kháng trên đường dây

- MVA limit: giới hạn công suất biểu kiến trên đường dây

Hình 1.18 Mô hình hệ thống hoạt động b) Cắt một phần tử đang hoạt động trong hệ thống điện

Tất cả các phần tử trong một mạng điện đều có thế cắt được dễ dàng ra khỏi hệ

thông bằng máy cắt, chỉ trừ máy phát tại “System Slack Bus” Cách cắt các phần tử

cũng thực hiện bằng hai cách

Cách 1: Click phải vào phần tử đó, chọn “Information ”, tại status chọn “Open”

Cách 2: Click chuột trái vào máy cắt nối phần tử đó với hệ thống.

CHƯƠNG 2 HIỆN TƯỢNG NGẮN MẠCH

2.1Khái niệm về hiện tượng ngắn mạch:

Ngắn mạch trong hệ thống điện (HTĐ) chỉ hiện tượng các dây dẫn pha chập nhau, chập đất (trong HTĐ có trung điểm nối đất) hoặc chập dây trung tính Lúc xảy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi, dòng điện tăng lên đáng kể gọi là dòng ngắn mạch

Ngắn mạch có hai hình thức, đó là ngắn mạch đối xứng và ngắn mạch không đối xứng

Ngắn mạch không đối xứng là tình trạng các pha khi xảy ra ngắn mạch không còn đối xứng với nhau.Lúc đó, điện áp và dòng điện giữa các pha đều khác nhau về giá trị và góc lệch pha cũng không còn đối xứng nhau( khác 1200), ngắn mạch không đối xứng bao gồm: ngắn mạch 1 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất Chỉ có duy nhất ngắn mạch ba pha là ngắn mạch đối xứng

I’

C

B

AI’

Hình 2.1 Hiện tượng ngắn mạch một pha

2.1.1Các dạng ngắn mạch:

Có các dạng ngắn mạch:

a) Ngắn mạch 3 pha, tức 3 pha chạm nhau , ký hiệu :N(3);

ra

5% 10% 65% 20%

Tuy ngắn mạch 3 pha ít xảy ra, song lại được quan tâm nhiều nhất do ngắn mạch 3 pha thường nặng nề nhất, ảnh hưởng nhiều đến chế độ hệ thống

Ngắn mạch 1 pha và ngắn mạch 2 pha chạm đất chỉ tồn tại trong mạng trung tính nối đất hoặc có dây trung tính

Ngoài ngắn mạch 3 pha ra thì các dạng ngắn mạch khác đều là ngắn mạch không

− Phát nóng cục bộ, nhiệt độ tăng cao ,nhanh

− Sinh ra lực cơ khí giữa các phần tử thiết bị điện, làm biến dạng và hư hỏng các thiết bị

− Gây sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy móc thiết bị

− Gây mất ổn định HTĐ do máy phát bị mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ

− Tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu cho các đường dây thông tin

− Làm gián đoạn cung cấp điện

2.3 Tính toán ngắn mạch:

2.3.1Mục đích:

Lựa chọn các thiết bị điện cho phù hợp, chịu được dòng điện trong thời gian xảy ra ngắn mạch

Lựa chọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng điện ngắn mạch

Chọn thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch ( kháng điện, máy biến áp nhiều cuộn dây)

Tính toán chỉnh định các thiết bị bảo vệ relay

a) Ngắn mạch đối xứng:

Trong các dạng ngắn mạch thì chỉ có ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch đối xứng, nghĩa là điện áp của cả 3 pha tại điểm ngắn mạch đểu bằng nhau và bằng 0, dòng điện trong 3 pha đối xứng nhau và góc lệch pha vẫn giữ 120o Vì

vậy, khi tính toán ngắn mạch 3 pha thì chỉ cần tính toán dựa vào 1 pha

Có 3 phương pháp chính để tính toán ngắn mạch đối xứng:

+ Phương pháp đơn vị có tên

+ Phương pháp phần trăm

+ Phương pháp đơn vị tương đối

Trong đề tài luận văn ta sẽ đi tìm hiểu về phương pháp đơn vị tương đối

Khi sử dụng phương pháp đơn vị tương đối để tính ngắn mạch thì các đại lượng công suất, dòng điện, điện áp, tổng trở sẽ được biểu diễn chung một đơn vị gọi là đơn vị tương đối

cb cb

U

U

U*( ) = ;

cb cb

I

I

I*( ) = ;

cb cb

S

S

S*( ) = ;

cb cb

Z

Z

Z*( ) =

Trong đó:

• Ucb, Icb, Scb,Zcb: là các đại lượng cơ bản

• U,I,S,Z : là các đại lượng có tên

Trong hệ đơn vị cơ bản, các đại lượng trên quan hệ với nhau theo biểu thức:

cb cb

cb

cb cb

I

U Z

3

Thông thường ta chọn đại lượng điện áp (U) và công suất (S) làm đại lượng cơ bản để đi tính các đại lượng còn lại

Các bước thực hiện trong việc tính toán ngắn mạch đối xứng bằng đơn vị tương đối:

• Vẽ sơ đồ một dây, với các thông số của từng phần tử trong sơ đồ, đánh số từng điểm nút của sơ đồ

• Chọn một giá trị công suất cơ bản cho toàn hệ thống, thường chọn bằng công suất danh định của máy phát điện hay của máy biến áp

• Chọn một cấp điện áp cơ bản, để thuận tiện ta chọn bằng giá trị điện

áp định mức của thiết bị vừa được dùng để chọn công suất cơ bản Tính các điện áp cơ bản khác theo giá trị vừa chọn và theo tỷ số điện

áp dây không tải của mỗi máy biến áp tương ứng

• Tính các tổng trở cơ bản tại các vị trí khác nhau và tính toán tất cả tổng trở trong hệ đơn vị tương đối vừa chọn

• Vẽ sơ đồ tổng trở cho toàn hệ thống Xây dựng sơ đồ tương đương Thevenin

Ngắn mạch 3pha bất đối xứng có nhiều phương pháp để tính, một trong các phương pháp đó là phương pháp các thành phần bất đối xứng Phương pháp này ứng dụng sự đơn giản của sơ đồ một sợi trong việc tính toán ngắn mạch đối xứng

Phương pháp các thành phần đối xứng cho phép thay thế một hệ thống ba đại lượng pha không đối xứng bằng ba hệ thống đối xứng, trong đó mỗi hệ thống bao gồm ba đại lượng đối xứng ( bằng nhau về độ lớn và lêch pha luôn không đổi)

Ba hệ thống các thành phần đối xứng gồm:

+ Các thành phần thứ tự thuận: bằng nhau về độ lớn và lệch pha nhau

120o, cùng thứ tự pha ban đầu

+ Các thành phần thứ tự nghịch: bằng nhau về độ lớn ,lệch pha nhau

120 và thứ tự các pha ngược với ban đầu

+ Thành phần thứ tự không: bằng nhau về độ lớn và cả góc pha

Hình 2.6 Các thành phần đối xứng 2.3.2 Tính toán các dạng ngắn mạch:

a) Ngắn mạch 3pha:

Ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch đối xứng, do đó sự cân bằng giữa các pha vẫn được duy trì khi có sự cố Khi đó, chỉ có dòng thứ tự thuận chảy trong hệ thống

*

*

*

N kk Ná Na

Z Z

V I

I*Na, I*Nb, I*Nc: dòng ngắn mạch tại pha a, b, c

I*Na1: dòng thứ tự thuận pha a

kk kk

N

Z Z

Z Z

V

3

* 2

* 1

* 0

*

+++

I*Na =3 I*Na0 =

N kk

kk kk

N

Z Z

Z Z

V

3

3

* 2

* 1

* 0

*

+++

I*Na: dòng ngắn mạch của pha a

V*N: điện áp giữa pha a và điểm trung tính trước sự cố

Hình 2.10 Sơ đồ kết nối hai mạch tương đương thevenin của hai mạng thứ tự thuận

và nghịch

Công thức tính dòng sự cố: * *

2

* 1

*

* 2

* 1

N kk kk

N Na

Na

Z Z Z

V I

I

++

* 1

*

* 2

*

1

* 2

kk kk

N kk

kk

N Nb

Z Z

V j

Z

Z

V a

−

=

* 2

* 1

*

* 2

*

1

* 2

kk kk

N kk

kk

N Nc

Z Z

V j

Z

Z

V a

a

I

+

=+

−

=

d) Ngắn mạch hai pha chạm đất:

Hình 2.11 sơ đồ kết nối của các đầu nối giả tưởng cho sự cố qua tổng trở chạm

Giả thiết pha b, c ngắn mạch 2 pha chạm đất xảy ra tại nút k

I*Na=0; V*kb=V*kc=(I*+I*Nc)Z*N

I*Na0=(I*Nb+I*Nc)/3

Ö V*kb=V*kc=3I*Na0Z*N

Dựa vào sơ đồ kết nối mạch tương đương theveni các mạng thứ tự , ta tính giá

trị các dòng thứ tự:

I*Na2=-I*Na1. ]

)3(

)3(

0

* 2

*

* 0

N kk

kk

N kk

Z Z

Z

Z Z

++

+

I*Na0=-I*Na1. ]

)3(

0

* 2

* 2

N kk

kk

kk

Z Z

Z

Z

++

* 0

* 2

* 2

*

1

* 0

* 2

3

kk kk kk kk kk kk

kk kk N

Z Z Z Z Z Z

Z aZ V

++

−

I*Nb= -j *

1

* 0

* 0

* 2

* 2

* 1

* 0

* 2 2

3

kk kk kk kk kk kk

kk kk N

Z Z Z Z Z Z

Z Z a V

++

−

Khi đã được tính toán, có thể xem như các dòng điện âm bơm vào các mạng thứ tự tại nút sự cố k và độ thay đổi điện áp thứ tự tại các nút của hệ thống có thể được tính từ các ma trận tổng trở nút

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

3.1Tính toán ngắn mạch 3 pha đơn giản :

Cho mạng điện như hình vẽ

Thông số phần tử:

- Máy phát: S=117,5 MVA;13.8KV; x’’=0.138; cosa=0.85

- Máy biến áp T1: S= 125MVA; 242/13.8 KV; UN%=11%

- Máy biến áp T2: S= 100MVA; 230/38.5 KV; UN%=12%

- Máy biến áp T3: S= 6.3MVA; 35/11 KV; UN%=7.5%

- Đường dây L1: dài 140Km, x1= 0.4

242

*8.131

1 1

=

=

cb T

5.38

*242

*8.13

*

1

1 2 1

=

=

cb T T

U K

UcbIV= 12.7

35

*230

*8.13

11

*5.38

*242

*8.13

*

*

1

1 3 2 1

=

=

cb T T T

U K K

Dòng điện cơ bản trong các cấp điện áp khác:

*3

*3

*5.117

100

*8.13

*138.0

*

*

cb dm

cb dm d

U S

S U

Điện kháng máy biến áp :

X*cbT1= 0 088

8 13

* 125

* 100

100

* 8 13

* 11

2

=

=

cbII dm

cb dm N

U S

S U U

X*cbT2= 0 108

242

* 100

* 100

100

* 230

* 12

2

=

=

cbII dm

cb dm N

U S

S U U

X*cbT3= 0 893

7 12

* 3 6

* 100

100

* 11

* 5 7

2

=

=

cbII dm

cb dm N

U S

S U U

* 140

*

2 2

cbII

cb L

U

S X

X*cbL2= 0.487

5 40

100

* 4 0

* 20

*

2 2

cbIII

cb L

U

S X

Sức điện động :

E*cb= 1 08

8 13

8 13 08 1

U

U E

Sơ đồ biến đổi tổng trở tương đương:

Suất điện động :

cbI

đm đm cb

U

U E

U

S I

*3

3.2 Tính toán ngắn mạch trong hệ thống 2 nguồn:

Phần tử Máy phát

X’’d

MBA T1 XT1

MBA T2 XT2

MBA T3 XT3

L1 XL1

08.1

Thông số các phần tử trên như sau:

Máy phát :Sđm=60 MVA; Uđm=10.5KV; Eo=1.05; Xd=0.7

Máy biến áp B1: Sđm=60 MVA; Uđm=110KV; UN%= 7; k=110/10.5

Máy biến áp B2: Sđm=75 MVA; Uđm=225KV; UN%= 9; k=220/110

Hệ thống điện: UHT=230KV; SN=1200MVA; EHT=1

Đường dây D1: x1=x2=25 ohm; x0=3x1

Đường dây D2: x1=x2=12 ohm; x0=3x1

Đường dây D3: x1=x2=10 ohm; x0=3x1

*1

230

2

2 2

đm

U

S S

100

* 110 2 1

*

* 2

.

2 2

2

=

=

cb pt

cb đm

U S

S U

10 =1.05

Xf*cb=X1 1.166

5.10

*60

100

*5.107.0

*

*

2

2 2

2

cb đm

cb đm

U S

S U

100

*110100

7

*

*100

%

2

2 2

2

=

=

cb đm

cb đm N

U S

S U U

XB2*cb= 0.12

110

*60

100

*110100

9

*

*100

%

2

2 2

2

=

=

cb đm

cb đm N

U S

S U U

Máy biến áp B1

Máy biến

áp B2

Đường dây D1

Đường dây D2

Đường dây D3 Phụ tảiĐiện

4.2

*]166.0166.1

++

+

X2=Xht+ XB2=0.091+0.12 =0.211

Biến đổi tam giác sang sao::

X3=

3 2 1

2

1 *

d d

d

d d

X X

X

X X

+ + =0.2 0.099 0.0826 0.0518

099.0

*2.0

=+

+

X4=

3 2 1

3

1 *

d d

d

d d

X X

X

X X

+ + =0.2 0.099 0.0826 0.043

0826.0

*2.0

=+

+

X5=

3 2 1

3

2 *

d d

d

d d

X X

X

X X

+ + =0.2 0.099 0.0826 0.21

0826.0

*099

++

Đẳng trị suất điện động E:

EĐT=

)42()31(

)24(

*)

31(

*

X X X

X

X X E X X

E HT O

+++

++

+

=

01.1)

043.0211.0()0518.0

*05.1)0518

+

++

+

XĐT=

2431

)42(

*)31

(

X X X

X

X X X

X

+++

++

=

254.09078.0

254.0

*9078.0

01

1 = (KA)

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG POWERWORLD

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

4.1 Tính toán ngắn mạch 3 pha mạch điện đơn giản:

Biến đổi các giá trị tổng trở về đơn vị tương đối:

Nhập các thông số vào mô hình mô phòng :

Hình 4.1 Mô hình mô phỏng mạch điện đơn giản

Kết quả tính toán ngắn mạch trong power world:

™ Thông số dòng ngắn mạch tại các thanh cái

Number Name Phase

volt A

Phase volt B

Phase volt C

Phase Ang

A

Phase Ang B

Phase Ang C

r

Phase cur A from

Phase cur B from

Phase cur C from

Phase cur A

to

Phase cur B

4.2 Tính toán ngắn mạch hai nguồn:

Cho sơ đồ hệ thống sau:

Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống 2 nguồn

Xây dựng mô hình mô phỏng cho sơ đồ trên trong power world:

Hình 4.3 Mô hình mô phỏng trong power world

Kết quả tính toán ngắn mạch trong power world:

Hình 4.4 Mô hình mô phỏng đường dây ngắn mạch tại Bus 3