bài tập dài môn ngắn mạch

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCHHọ và Tên : Nguyễn Thị Phương Thảo Lớp: Đ6H2 Đề: 60 Giáo viên hướng dẫn: TS... 2 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.. 4 Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát ND1

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Họ và Tên : Nguyễn Thị Phương Thảo

Lớp: Đ6H2

Đề: 60

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Nhất Tùng

Cho sơ đồ HTĐ như sau:

Thông số:

ND1, ND2 : Sđm = 120 MVA; Uđm =10.5 kV; Cosϕ =0,8; X = X2 = 0,23 ; TDK

TD : Sđm =127 MVA; Uđm =13,8kV; Cosϕ =0,85 ; X = X2 =0,315 ; TDK B1, B2 : Sđm =125 MVA; Uđm =10,5/115 kV; UN% =10,5 %;

B3 : Sđm =134 MVA; Uđm = 13,8/242kV; UN% =11 %;

TN : Sđm =170 MVA; Uđm =230/115/10,5kV;

U =15,5%; U =13,9 %; U =14,5 %;

D1:54 km; D2:32 km; D3:49 km; D4:89 km;

Cả 4 dây đềucó x0 =0,4Ω/km, Xkh =3,5Xth

A NGẮN MẠCH BA PHA N (3)

1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = 115 kV, lập sơ đồ thay thế

2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s

4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N (1,1)

1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận, Nghịch, Không

2) Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản

3) Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I”

4) Xác định áp và dòng các pha tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

Chương I

A NGẮN MẠCH BA PHA N(3)

1.1 Lập sơ đồ thay thế

-Ta có : Scb = 100MVA và Ucb= 115 kV

- Tính điện áp cơ bản các cấp:

Ucb= Utb= 115 kV

UcbII=115UcbI/10,5= 115115/10,5= 10,5 kV

UcbIII= 115UcbI/10,5= 10 , 5

5 , 10 / 115

UcbIV=

230 / 115

115 230

/

115UcbI = = 230 kV

UcbV = 115 / 230 242 / 13 , 8

UcbI

= 115 / 230 242 / 13 , 8

115

= 13,12 kV

Tính giá trị điện kháng các phần tử:

X1 = X5 = XND1 = XND2 = X"

dND 2

1

2

1

cbII

cb dmND

dmND

U

S S

U

5 , 10

100 120

5 , 10

2

2

=

X2 = X4 = XB1 = XB2 = 0 , 084

115

100 125

115 100

5 , 10

100

%

2

2 2

1

2 ) ( 1

=

=

cbII

cb dmBA

C dmBA N

U

S S

U U

X3 = XD1 = x01.l1 0 , 16

115

100 54 4 ,

2 = =

cbI

cb

U S

X6 = XD2 = x02.l2 2 115 2

100 32 4 , 0

=

cbI

cb

U

S

= 0,097

X7 = XD3 = x03.l3.

15 , 0 115

100 49 4 ,

2 = =

cbI

cb

U S

X11 = XD4 = x04.l4 0 , 034

230 2

100 89 4 , 0 2

cbI

cb

U S

Ở máy biến áp Tự Ngẫu ta có:

230 115 0, 05

230

C T

C

U U

U

%

%

CH TH

C CT N N

N N

U U

α

%

%

TH CH

T CT N N

N N

α

%

%

CH CH

H N N CT

U U U

α

( )

C

dmTN C

TN

dmTN cbIV

U

( )

T

dmTN C

TN

dmTN cbIV

U

( )

H

dmTN C

TN

dmTN cbIV

U

3( )

3

dmBA C

B

dmBA cbV

U

-Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản ta biến đổi (3,6,7) về dạng về sao (17,18,19)

Đặt D = X3 + X6 + X7 = 0,16 + 0,097 + 0,15 = 0,25

X17 =

D

X

X3. 6

=0,160.,025,097 =0,062

X18 =

D

X

X6. 7

=0,0970,25.0,15 = 0,058

X19 =

D

X

X7. 3

=0,150,25.0,16 = 0,096

X14 = X1 + X2 + X17 = 0.19 + 0.84 + 0.062 = 0.336

X15 = X4 + X5 = 0.19 + 0.084 = 0.274

X16 = X8 + X9 + X11 + X12 + X13 + X19 = 0.042 + 0.049 + 0.034 +0.09 +0.27 + 0.096 = 0.58

Biến đổi từ sao (14,18,16) thành∆thiếu (20, 21)

Ta được:

X20= X14 + X18 + 0 , 43

58 , 0

058 , 0 336 , 0 58 , 0 336 , 0

16

18

14 = + + =

X

X X

X21 = X18 + X16 + 0 , 74

336 , 0

58 , 0 058 , 0 58 , 0 058 , 0

14

16

18 = + + =

X

X X

Khi đó ta có:

274 , 0 43 , 0

274 , 0 43 , 0

15 20

15

+

= +X X

X X

XtđTĐ= X21 = 0,74

1.2 Tính dòng ngắn mạch tại t=0,2s

- Nhánh nhiệt điện:

XttNĐ= XtđNĐ 0 , 41

100

120 2 17 ,

=

∑

cb

dmND

S S

dmND dmND

cbI

∑

Tra đường cong tính toán ta được I*(0,2) = 1,78

I NND (0,2) I= dmND ∑ I * (0,2) 1,2.1,78 2,14kA= =

- Nhánh thủy điện:

dmND ttTD tdTD

cb

∑

dmTD dmTD

cbI

∑

Tra đường cong tính toán ra được I*(0,2) = 0,93

Vậy INND(0, 2) =IdmND∑ I * (0, 2) =0,64.0,93=0,59 kA

Suy ra dòng điện ngắn mạch tổng:

I (0, 2) =I (0, 2)+I (0, 2) =2,14+0,59 =2,73kA

1.3 Xác định dòng và áp tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

-Ta có dòng tại thời điểm t=0,2s ở phía ND1 được tính:

-Vậy dòng dòng ngắn mạch tại đầu cực máy phát ND1 là:

C

B1

- Điện áp tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:

Với

cb cbII

cbII

S

3U

'' ND1

cbii

Chương 2:

Ta có: Scb = 100MVa , Ucb =Utb các cấp,

U =U =10,5kv, U =115kV, U =236kV, U =13,8kV

2.1 Lập sơ đồ thay thế và đơn giản hóa sơ đồ thay thế

TTT,TTN,TTK:

dmND1

dmBA1

tbIII

cbIII

xbI

11 1D4 02 2 2 2

tbIV

X X x l 0, 4.89 0,064

Ta có:

U % =7,15%, U % =8,35%, U % =20,65%

Được tính ở phần A:

C ' C N cb

8 1TN

dmTN

U % S 7,15% 100

100 S 100 170

T 2

dmTN

U % S 8,35% 230 100

100 S 100 170 230

H

dmTN

T

dmBA3

100 S 100 134

13' 1TD ''dTD cb

dmTD

Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản ta biến đổi ∆(3’,6’,7’) về sao (17’,18’,19’)

D =X +X +X =0,16 0,097 0,15 0, 25+ + =

X X 0,097.0,15

X14' =X1' +X'2 +X17' =0,19+0,084 +0,062 =0,336

X15' =X'4 +X'5 =0,19 +0,084 =0, 274

X’16 = X’8 + X’9 + X’11 + X’12 + X’13 + X’19 = 0,042 + 0,049 + 0,064 + 0,09 + 0,248 + 0,096 = 0,589

Ta biến đổi từ sao (14’,18’,16’) thành ∆ thiếu (20’,21’)

Ta được:

X’20 = X’14 + X’18 +

' '

14 18 ' 16

.

X X

X = 0,336 + 0,058 + 0,336.0,0580,589 = 0,427 X’21 = X’18 + X’16 +

' '

18 16 ' 14

.

X X

X = 0,058 + 0,559 + 0,589.0,0580,336 = 0,748 Vậy ta có :

X1tđNĐ =

' '

20 15 ' '

20 15

.

X X

X X = 0, 427.0, 2740, 427.0, 274 = 0,167

X1tđTĐ = X’21 = 0,748

2.1.2 Sơ đồ thay thế TTN

Giống như TTT, điện kháng các phần tử đường dây, MBA đều bằng nhau,

nhưng thay điện kháng máy phát X”1 = X”5 = X”2NĐ = X”dNĐ = 0,23

X”13 = X2TĐ = X”dTĐ = 0,315 và không có Sdd E ở các máy phát.

Ta có sơ đồ:

Ta tính:

X”14 = X” 1 +X’2 + X’17 = 0,23 + 0,084 + 0,062 = 0,38

X”15 = X”5 + X’4 = 0,23 + 0,084 = 0,31

X”16 = X’8 + X’9 + X’11 + X’12 + X”13 + X’ 19 = 0,042 + 0,049 + 0,064 + 0,09 +0,315 + 0,096 = 0,656

Do bỏ các Sdd E nên ta gộp NDD1 và TĐ

X’ 22 =

" "

14 16

" "

14 16

.

X X

X +X + X’18 =0,38 0,6560,38.0,656+ + 0,058 = 0,299 Vậy :

X2∑ = 22' 15"

' "

22 15

.

X X

X +X =

0, 299.0,31

0, 299 0,31 + = 0,152

2.1.3 Sơ đồ thay thế TTk

Sơ đồ TTK có cuộn dây hạ áp của MBA TN X’10, điện kháng đường dây thay đổi

Xkh = 3,5Xth , bỏ qua NĐ, TĐ

Tính điện kháng đường dây:

X”3 = X0Đ1 = 3,5.X’ 3 = 3,5.0,16 = 0,56

X”6 = X0Đ2 = 3,5.X’6 = 3,5.0,097 = 0,34

X”7 = X0Đ3 = 3,5.X’7 = 3,5.0,15 = 0,53

X”11 = X0Đ4 = 3,5.X’11 = 3,5.0,064 = 0,224

+Biến đổi ∆(3”,6”,7”) thành sao (23’,24’,25’)

Ta đặt: D” = X”3 + X”6 + X”7 = 0,56 + 0,34 + 0,53 = 1,43

Suy ra:

X’23 =

" "

3 6 0,56.0,34

" 1, 43

X X

X’24 =

" "

6 7 0,34.0,53

" 1, 43

X X

X’26 = X’2 + X’23 = 0,084 + 0,13 = 0,21

X’27 = (X’8 + X”11 + X’12)// X’10 +X’9 +X’25 =

' " ' '

8 11 12 10 ' ' '

8 11 12 10

(X X X ).X

+ + + + + + X’9 +X’25

=(0,042 0, 224 0,09).0,120, 042 0, 224 0, 09 0,12++ ++ + + 0,049 + 0,21 = 0,349

Do bỏ nguồn NĐ và TĐ nên ta gộp 2 nhánh NĐ1 và TĐ

X’28 = X’26// X’27 + X’24 =

' '

26 27 ' '

26 27

.

X X

X +X + X’24 = 0, 21.0.349 0,13

0, 21 0,349 +

→ X0∑ = 28' 4'

' '

28 4

0, 261.0,084

0, 261 0, 084

X X

Ta tổng kết TTT, TTN, TTK được thể hiện trên hình

2.2 Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’:

Vì dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất nên ta có:

XV = X0∑ + X2∑ = 0,064 0,152 0,216 + =

m(1) = 3

Sơ đồ phức hợp ở TTT ta có hình:

Ta biến đổi sao

1tdND 1td1 1tdND

1tdTD

V

1tdND 1td 2 1tdND

1tdTD

V Vậy dòng ngắn mạch thứ tự thuân

a1

I

Tại điểm ngắn mạch là:

a1

1td1 1td 2

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ:

tbIII cb

tbIII

I''N =m I I(1) a1 tbIII =3.2,838.0,502 4,274kA=

2.3 Tính dòng và áp các pha tại đầu cực MF ND1 khi xảy ra ngắn mạch

Tính dòng các pha tại đầu cực MF

Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất nên

Ia 2 =Ia1 =2,838kA, Ia 0 =0

(do thành phần TTK không qua được máy biến áp chỉ chạy quẩn bên trong cuộn)

Dựa vào sơ đồ TTT để xác định dòng Ia1NĐ phía máy phát NĐ1

Nhìn lại sơ đồ đơn giản:

Dòng nhánh phía nhiệt điện:

Ia1NĐ = Ia1 1 D

1 D 1

ttT ttN ttTD

X

X +X = 2,833.

0,748 0,167 0, 748 + = 2,32kA.

Vậy dòng nhánh phía NĐ1 được tính:

Ia1NĐ1 = Ia2NĐ1 = Ia1NĐ

' 15 ' '

15 20

X

X X = + 2,32.

0, 274

0, 427 0, 274 + = 0,907kA Dòng trên 3 pha đầu cực máy phát NĐ1 có xét đến tổ đấu dây của MBA B1 đấu dây 11 giờ được tính:

-Pha A:

IAF = Ia1NĐ1.e j30 + Ia2NĐ1.e−j30 = 0,907.( 3

2 +j1

2 + 3

2 - j1

2 ) = 1,571 Dạng đơn vị có tên (KA):

IAF = l I. AF l

1

3.

cb tb

S

U = 1,571 100

3.10,5 = 8,638(kA) -Pha B:

IBF = Ia1NĐ1.ej30.ej240+ Ia2NĐ1.e-j30.ej120 = 0,907.(-j+j)=0

-Pha C:

ICF = Ia1NĐ.ej30ej20 + Ia2NĐ1.e-j30.ej240 = 0,907.( 3 1 3 1

− + − − ) = -1,571

Dạng đơn vị có tên:

ICF(kA) = lI. CF l 3.cb

cbII

S

U = 1,571 3.10,5100 = 8,638(kA) Tính điện áp đầu cực MF

Ta có:

Ua1 =jI Xa1 V =j2,838.0, 212 =j0, 602

Ua 2 = − jI Xa 2. 2∑ =− j.2,838.0,152 = − j0,431

Ua 0 = 0

Vậy ta có Sđ của pha A ở đầu cực MF ND1 theo TTT và TTN là:

Ua1F =Ua1 +jIa1ND1.X'2 =j0,602 + j0,907.0,084= j0,678

Ua 2F =Ua 2 +jIa 2 ND1.X'2 = −j0, 431 j0,907.0,084+ = −j0,507

Vậy áp trên 3 pha của MFND1 là:

.

j30 j30

−

Giá trị trong hệ đơn vị có tên (kV) là :

.

tbI AF

AF

Pha B:

.

j30 j240 j30 j120

BF a1F a 2F

U = U e e +U e− e = j0,678.( j) j0,507.( j) 1,185− − + =

Giá trị trong hệ đơn vị có tên (kV) là:

.

tbI BF

BF

Pha C:

.

j30 j120 j30 j240

U U e e U e e j0,686.( j ) j0,513.( ) 0,593 j0,148

Giá trị trong hệ đơn vị có tên (kV) là:

.

cbI BF

BF

Tóm lại:

IAF = ICF = 8,638kA, IBF = 0

UAF =UCF =3,704kV, UBF =7,184kV