Bài giảng ngắn mạch điện chương 3 cđ phương đông

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘTRONG MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN I.. NGẮN MẠCH 3 PHA TRONG MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN  Mạch đơn giản: bao gồm điện trở, điện cảm tập trung và không có máy biến áp.. itd0+ phụ

CAO ĐẲNG PHƯƠNG ĐÔNG QUẢN NAM

BÀI GIẢNG NGẮN MẠCH ĐIỆN

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ

TRONG MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN

I NGẮN MẠCH 3 PHA TRONG MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN

 Mạch đơn giản: bao gồm điện trở, điện cảm tập trung

và không có máy biến áp

 Qui ước: nguồn công suất vô cùng lớn (điện áp ở đầu

cực nguồn điện không đổi)

Từ điều kiện đầu (t=0): i0 = i0+

ta có: C = i0

I.1 Mạch phía không nguồn:

u = i.r + L di

dt = 0

i = C.e- t

r L

' '

i = i e0 - t

r L

' '

Như vậy:

Dòng điện trong mạch phía không nguồn sẽ tắt dần cho đến lúc năng lượng tích lũy trong điện cảm L’ tiêu tán hết trên r’.

0 i

t

I.1 Mạch phía có nguồn:

i = U

Z sin( t + - ) = I sin( t + - )

m

m

Giả thiết điện áp pha A của nguồn là:

u = uA = Umsin(t+) Dòng trong mạch điện trước ngắn mạch là:

trong đó: Z - tổng trở của mạch điện trước ngắn mạch

 - góc của tổng trở Z.

 - góc pha ban đầu của điện áp pha A.

u = i.r + L.di

dt

Z sin( t + - ) + C.e

m N

- r L

Lúc xảy ra ngắn mạch 3 pha:

Giải ra, ta có:

trong đó:

Z N - tổng trở ngắn mạch của mạch điện.

N - góc của tổng trở ZN.

C - hằng số tích phân xác định bởi điều kiên đầu

Dòng chu kỳ cưỡng bức:

Z sin( t + - ) = I sin( t + - )

m N

ckm

Dòng tự do (phi chu kỳ):

r L

td0+

- r L

Từ điều kiện đầu: i0 = i0+ = ick0+ + itd0+

ta có: C = itd0+ = i0 - ick0+

= Imsin( - ) - Ickmsin( - N) Như vậy: i = iN = ick + itd

UA, UB, UC,

IA, IB, IC : áp và dòng trước khi xảy ra NM

IckA, IckB, IckC :

cưỡng bức sau khi xảy ra NM

Đồ thị véctơ dòng và áp vào thời điểm t = 0

Từ đồ thị, ta có những nhận xét sau:

itd0+ bằng hình chiếu của véctơ (Im-ICKm) lên trục thời gian t

tùy thuộc vào  mà itd0+ có thể cực đại hoặc bằng 0

itd0+ phụ thuộc vào tình trạng mạch điện trước NM;

itd0+ đạt giá trị lớn nhất lúc mạch điện trước NM có tính dung, rồi đến mạch điện trước NM là không tải

và itd0+ bé nhất lúc mạch điện trước NM có tính cảm

Điều kiện ngắn mạch nguy hiểm nhất là:

a) mạch điện trước ngắn mạch là không tải

b) áp tức thời lúc ngắn mạch bằng 0 ( = 0 hoặc 180o)

Các tình trạng mạch điện trước ngắn mạch

Đa số trường hợp, ở mạch điện xảy ra ngắn mạch thường có N  90o Kết hợp các yếu tố, ta thấy:

II Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần

và các thành phần của nó:

Nếu Um = const.:

)

-+ t sin(

I

=

ick ckm   N

Ickm = U

Z = const

m N

Nếu Um thay đổi thì Trị hiệu dụng của dòng chu kỳ ở thời điểm t là:

 N

t ckmt

ckt

Z

E = 2

I = I

Et - sức điện động hiệu dụng của máy phát ở thời điểm t

ZN - tổng trở ngắn mạch (trong mạng cao áp có thể coi ZN  xN)

II.1 Thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch:

 Um

Ickt

ZN

ZF

Ickt

E” - sức điện động siêu quá độ ban đầu của máy phát.

x”d - điện kháng siêu quá độ của máy phát

xN - điện kháng bên ngoài từ đầu cực máy phát đến điểm ngắn mạch

Trị hiệu dụng của dòng chu kỳ trong chu kỳ đầu tiên

sau khi xảy ra NM gọi là dòng siêu quá độ ban đầu:

N

"

d

"

+ ckm0

"

0

x x

E =

2

I = I



II.2 Thành phần tự do của dòng ngắn mạch:

i td = itd0+.e

t

Ta



itd0 = I sin( - ) - Im   ckm0+sin( -  N )

Ta = L

r =

x r

Với :

Trong điều kiện nguy hiểm nhất, ta có:

a) mạch điện trước NM là không tải: Im sin( - ) = 0 b) áp tức thời lúc NM bằng 0 ( = 0) và N  90o

i td0 = - Ickm0+sin(-90 ) = Io ckm0+

Và đối với dòng tự do thì: I

tdt = itdt

II.3 Dòng ngắn mạch xung kích:

trong quá trình quá độ.

Trong điều kiện nguy hiểm nhất, dòng ngắn mạch xung kích xuất hiện vào thời điểm t = T/2 = 0,01sec

ixk = ick0,01 + itd0,01

trong đó: ick0,01  Ickm0+

itd0 01, = i td0+.e = I e

0,01 T

ckm0+

0,01 T

Vậy :

I k 2 =

ixk xk "0

với kxk : hệ số xung kích của dòng ngắn mạch

Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần:

INt = 1 Ickt

T = + Itdt

2

i dtN2

t T 2

t T 2





+ ckm0 xk

T 0,01

+ ckm0

xk = I (1 + e ) = k I



Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích :

I xk = Ick2 0 01, + Itd0,012

ck0 01 , = I "0

I td0 01, = itd0 01, = ixk - ick0 01, = i xk - I = (k -1)I = 2(k -1)I

ckm0+

xk ckm0+ xk "0

Ixk = I0" 2 + 2 I"02(kxk -1) 2

Ixk = I"0 1 + 2(kxk -1) 2

Phía sơ

cấp:

III NGẮN MẠCH 3 PHA TRONG MẠCH CÓ

MÁY BIẾN ÁP:

Phía thứ cấp:

u = R i + L di

dt - M.

di dt

0 = R i + L di

dt - M.

di dt

u = (R + R )i + (L + L - 2M) di

dt

= R i + L di

dt

Coi i = 0  i1 = i2

với: RB = R1 + R2 : là điện trở của máy biến áp

LB = L1 + L2 - 2M : là điện cảm của máy biến áp

Do vậy:

Phương trình trên giống như phương trình của mạch điện đơn giản đã khảo sát Do vậy trong quá trình ngắn mạch khi bỏ qua dòng từ hóa, MBA có thể xem như là một phần tử có điện trở và điện cảm được tính đổi về cùng một cấp điện áp nào đó trong sơ đồ thay thế

để tính toán như mạch điện thông thường.