BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

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 NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch... Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tư

BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH

Họ và tên: Phạm Thanh Huyền

Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Phạm Văn Hòa

Cho sơ đồ HTĐ như sau:

Thông số:

NĐ1, NĐ2 : Sđm = 117,5MVA; Uđm = 10,5kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,1593;TDK

TĐ : Sđm = 176,5MVA; Uđm = 15,75kV; Cosϕ = 0,85; X = X2 = 0,25; TDK B1, B2 : Sđm = 125MVA; Uđm = 10,5/115kV; UN% = 10,5%;

B3 : Sđm = 200MVA; Uđm = 15,75/242kV; UN% = 11%;

TN : Sđm = 200MVA; Uđm = 230/121/15,75kV;

U = 11%; U = 32%; U = 20%;

D1: 45km; D2: 23km; D3: 40km; D4: 120km;

Cả 4 dây có x0 = 0,4Ω/km, Xkh = 3,5X0

A NGẮN MẠCH BA PHA N (3)

1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế;

2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản;

3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2sec;

4) Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch

B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N (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 NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch

A NGẮN MẠCH BA PHA N (3)

1) Chọn Scb = 100MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế

Sơ đồ thay thế:

Giá trị các điện kháng được tính như sau:

XND1 =X1=X’’

dND1.=0,1593.≈0,1356

XB1=X2= =.=0,084

XD1=X6=x0.lD1 =0,4.45 ≈0,136

XD2=X3=x0.lD2 =0,4.23 ≈0,07

XD3=X7=x0.lD3 =0,4.40 ≈0,121

XB2=X4= = =0,084

XND2=X5=X’’

d ND2 =0,1593 ≈0,1356

U TN%= (U + U - U )= (11 + 32 - 20)=11,5%

U TN%= (U + U - U)= (11 + 20 - 32)≈0%

U TN%= .(U + U - U)= .(32 + 20 - 11)=20,5%

X= ≈0

X8= X= = =0,0575

X9= XD4=x0 =0,4 ≈0,0454

X10= XB3= = =0,055

X11= XTD= X’’

d TD =0,25 ≈0,142

2) Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

• Bước 1:

X13 = X1 + X2 = 0,1356+ 0,084 = 0,2196

Biến đổi ∆ 3, 6, 7 thành sao 14, 15, 16

D = X3 + X6 + X7 = 0,07 + 0,136 + 0,121 = 0,327

X = = = 0,029

X = = = 0,026

X16 = = = 0,05

X = X + X = 0,084 + 0,1356 = 0,2196

X18 = X8 + X9 +X +X = 0,0575 + 0,0454 +0,055 + 0,142 = 0,2999

• Bước 2:

X = X + X = 0,026 + 0,2196 = 0,2456

X = X + X = 0,05 + 0,2999 = 0,3499

• Bước 3:

* Biến đổi Y 14,19,20 ∆ thiếu 21,22

X = X + X + = 0,029 + 0,2456 + = 0,295

X = X + X + = 0,029 + 0,3499 + = 0.42

Bước 4:

X = X // X = = = 0,126

Sơ đồ thay thế đơn giản

3) Tính dòng ngắn mạch tại t = 0,2s

• Nhánh nhiệt điện:

Xtt ND = X23 = 0,126 ≈ 0,2961

• Iđm ND = = ≈ 1,18 (kA)

Tra đường cong tính toán được: I(0,2) ≈ 2,21

⇒ IND(0,2) = 2,21.1,18≈ 2,61(kA)

• Nhánh thủy điện:

Xtt TD = X22 = 0,42 ≈ 0,7413

Iđm TD = = ≈ 0,886 (kA)

Tra đường cong tính toán được I(0,2) ≈ 1,38

⇒ I(0,2) = 1,38.0,886 = 0,223 (kA)

Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t = 0,2s là:

IN(0,2) = IND(0,2) + ITD(0,2) = 2,61 + 0,223 = 2,833 (kA)

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

• Dòng tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:

I + I = I = 2,61 (kA)

I.X = INM ND = 2,61 = 0,329 (kV)

⇒ I = = 1,496 (kA)

Vậy ta có:

I = 0,1496 = 16,384 (kA)

• Áp tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:

Ta có:

I = 1,496 = 2,98 (kV)

U = I.X = 2,98.0,084≈ 0,25 (kV)

⇒ U = U U = 0,25.10,5 = 2,625 (kV)

B NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(1,1)

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

*) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tương tự như sơ đồ thay thế ngắn mạch ba pha

*) Sơ đồ thay thế thư tự nghịch: Vì X = X2 nên sơ đồ thay thế thứ tự nghịch giống sơ

đồ thứ tự thuận, khác là sức điện động nối tắt

*) Sơ đồ thay thế thứ tự không.

Tính lại điện kháng cho các đường dây và tính thêm cho MBA TN phía hạ áp như sau:

XD1’ =X3’ = 3,5.X3 = 3,5.0,136 = 0,476

XD2’ =X4’ = 3,5.X4 = 3,5.0,07 = 0,245

XD3’ =X5’ = 3,5.X5 = 3,5.0,121 = 0,424

XD4’ =X9’ = 3,5.X9 = 3,5.0,0378 = 0,105

2 Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản:

*) Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Thuận: như sơ đồ tính ngắn mạch 3 pha và có

kết quả như ở phần A

Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự thuận

*) Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch: Vì sơ đồ thay thế thứ tự Nghịch giống sơ

đồ thay thế thứ tự Thuận nên ta biến đổi tương tự như biến đỏi đơn giản trong ngắn mạch ba pha và có kết quả như sau:

Vì không có sức điện động nên ta ghép song song hai nhánh NĐ và TĐ ta được:

Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Nghịch

21 22

2 24 21 22

21 22

0,18.0.503

0,18 0,503

X X

*) Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không

Bước 1:

'

25 8 9 10 0, 09 0,105 0, 088 0, 283

X = X + X + X = + + =

Bước 2:

23 25

26 23 25

23 25

0,156.0, 283

0,156 0, 283

X X

Biến đổi tam giác 3', 6', 7 → sao 27, 28, 29

Ta có: D x= 3'+ x6' +x7' =0, 245 0, 476 0, 424 1,145+ + =

' '

3 6

27

0, 245.0, 476

0,102 1,145

X X

X

D

3 7

28

0, 245.0, 424

0,091 1,145

X X

X

D

6 7

29

0, 476.0, 424

0,176 1,145

X X

X

D

Bước 3:

30 4 28 0,131 0,091 0, 222

X = X + X = + =

Bước 4:

Biến đổi sao 27, 30, 31→ tam giác thiếu 32, 33

27 30

32 27 30

31

0,102 0, 222 0, 406

0, 277

X X

X

27 31

33 27 31

30

0, 222

X X

X

Bước 5:

2 32

34 2 32

2 32

0,131.0, 406

0,131 0, 406

X X

X X

Bước 6:

Bước 7:

Sơ đồ thay thế đơn giản thứ tự Không

33 34

33 34

0,506.0,099

0,506 0,099

X X

3) Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I" tạiđiểm ngắn mạch:

Vì ngắn mạch hai pha chạm đất nên:

2 0

2 0

0,133.0,083

0,133 0,083

X X

∑ ∑

X X m

Sơ đồ phức hợp

Tiếp tục biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

22

1 35 22

21

0,18.0, 051

0,18 0, 051 0, 249

0,503

td

X X

X

∆

∆

21

22

0,18

td

X X

X

∆

∆

''

1

0, 249 0, 697

a

I

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ là:

'' (1,1) ''

1

100

cb

tb

S

U

4) Tính áp và dòng các pha đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch:

*) Dòng các pha tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

0,133

0,133 0, 083

X

∑

Thuận Nghịch

1

0,503

0,18 0,503

ND

a

+ 2

0,503

0,18 0,503

ND a

+

Dòng nhánh phía nhiệt điện 1 thứ tự thuận:

20

1 1 1

20 15

0, 404

0, 404 0,326

a ND a ND

X

Dòng nhánh phía nhiệt điện 1 thứ tự nghịch:

0, 083

0, 083 0,133

ND

X

∑

Dòng trên các pha A, B, C đầu cực máy phát ND1 có xét đến tổ đấu dây của MBA B3

tổ đấu dây 11 giờ là:

Pha A:

1

I = I e + I e− =

2, 221( 3 1) ( 0,853).( 3 1)

≈ 1,185 + j 1,537

| ND | 1,185 1,537 1,941

A

3.10,5

ND A

Pha B:

= 2, 221.( − + − j ) ( 0,853) j =

= − j 3,074

| ND | 0 ( 3, 074) 3,074

B

3.10,5

ND B

Pha C:

1

I = I e e + I e− e =

2, 221.( 3 1) ( 0,853).( 3 1)

≈ −1,185+ j1,537

| ND | ( 1,185) 1,537 1,941

C

3.10,5

ND C

*) Áp các pha tại đầu cực máy phát ND1 khi xảy ra ngắn mạch

Giá trị điện áp các vị trí được tính như sau:

1 1 5, 451.0, 051 0, 278

U =U = j

1 1 1 1 2 0, 278 2, 221.0,131 0,567

a F a a ND

U =U + j I X = j + j ≈ j

2 2 2 1 2 0, 278 ( 0,853).0,131 0,166

a F a a ND

U

0, 201 j.0,635

2 2

|U aF |= −( 0, 201) +0, 635 ≈0, 666

Dạng đơn vị có tên: 10,5

0,666 4,037( )

3

aF

30 240 30 120

U

0, 401

=

2 2

|U bF |= 0, 401 +0 =0, 401

Dạng đơn vị có tên: 10,5

0, 401 2, 431( )

3

bF

30 120 30 240

cF 1 . j . j 2 . j j

U

≈ −0, 201− j.0,635

|U cF |= −( 0, 201) + −( 0,635) ≈0,666

Dạng đơn vị có tên: 10,5

0,666 4,037( )

3

cF

Tóm lại :

4,124( ) 3.10,5

10,5

6,062 3

U = U = U = ≈ Khi ngắn mạch : IaN = IcN = 10,673( ) kA ; IbN = 16,903( ) kA

U aN =U cN =4, 037(kV); UbN = 2, 431( kV )