Lập sơ đồ thay thế các thứ tự thuận, nghịch và không: a Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tương tự như ở ngắn mạch 3 pha trên: a Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: Tương tự như sơ đồ thứ tự thuận
Trang 1I/ TÍNH NGẮN MẠCH 3 PHA:
1 Cho S cb = 100 MVA và U cb = điện áp trung bình các cấp tức là bằng 230kV, 115kV và 10,5kV
Ta có sơ đồ thay thế của sơ đồ lưới điện như sau:
Giá trị các điện kháng trong sơ đồ được tính như sau:
X1 = X5 = XF1 = Xd'' 0 , 156
5 , 117
100 183 ,
dmF
cb
S S
125
100 100
5 , 10 100
%
dmB
cb N
S
S U
X3 = Xdây2 = xth.L 2 0,4.45.1151002 0,136
tb
cb
U S
X7 = Xdây3 = xth.L 0 , 091
115
100 30 4 ,
tb
cb
U S
X6 = Xdây1 = xth.L 0 , 181
115
100 60 4 ,
tb
cb
U S
dmTN
cb CH N
TH N
CT N dmTN
cb
T N T TN
S
S U
U U S
S U
100 2
1
100
%
250
100 ).
32 20 11 ( 100 2
1
dmTN
cb TH N
CH N
CT N dmTN
cb
C N C TN
S
S U
U U S
S U
100 2
1
100
%
250
100 ).
20 32 11 ( 100 2
1
1
0,156
5 0,156
4 0,084
2 0,084
3 0,136
7 0,091
6
9 0,046 0,03810 0,06911 0,11712
F
1
F 2
F 3
Trang 2X10 = Xdây4 = xth L2 0 , 038
230
100 2
100 4 ,
tb
cb
U S
160
100 100
11 100
%
dmB
cb N
S
S U
8 , 127
100 15 ,
dmF
cb
S S
2 Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:
Biến đổi tam giác 3, 6, 7 về sao 15, 16, 17:
D = X3 + X6 + X7 = 0,136 + 0,181 + 0,091 =0,408
408 , 0
181 , 0 136 , 0 6
D
X X
408 , 0
091 , 0 136 , 0 7
D
X X
408 , 0
091 , 0 181 , 0 7
D
X X
X13 = X1 + X2 = 0,156 + 0,084 = 0,24
X14 = X5 + X4 = 0,156 + 0,084 = 0,24
X18 = X8 +X9 = -0,002 + 0,046 = 0,044
X19 = X10 + X11 + X12 = 0,038 + 0,069 + 0,117 = 0,224
-2-13 0,24
14 0,24
16 0,03
15
F 1
F 2
F 3
21 0,27
20
F 1
F 2
F 3
Trang 3X20 = X13 + X15 = 0,24 + 0,06 = 0,3
X21 = X14 + X16 = 0,03 + 0,24 = 0,27
X22 = X17 + X18 = 0,04 + 0,044 = 0,084
27 , 0 30 , 0
27 , 0 30 , 0
21 20
21 20
X X
X X
Vậy sơ đồ dạng đơn giản của hệ thống như sau:
XtđNĐ = X22 + X23 = 0,142 + 0,084 = 0,226
XtđTĐ = X19 = 0,224
3 Tính dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch nói trên với t = 0,2 giây:
+ Nhánh nhiệt điện:(F1 và F2)
100
5 , 117 2 226 , 0
cb
dmND tdND
S
S X
dmND
U
S
tb
230 3
5 , 117 2
Tra đường cong tính toán của máy phát tuabin hơi được với XttNĐ = 0,531 ta có:
55 , 1 ) 2 , 0 (
*
NND I
Vậy: INNĐ(0,2) =
dmND NND I
I* = 1,55.0,589 = 0,913 kA + Nhánh thuỷ điện:(F3)
XtđNĐ 0,226
XtđTĐ 0,224 F
1 , F 2
2 x 117,5MVA
F 3
127,8MVA
23
F
1 , F
3
Trang 4XttTĐ= 0 , 286
100
8 , 127 224 , 0
cb
dmTD tdTD
S
S X
dmTD
U
S
tb
230 3
8 , 127
Tra đường cong tính toán của nhà máy tuabin nước với XttTĐ = 0,286 ta có:
6 , 3 ) 2 , 0 (
*
NTD I
Vậy: INTĐ(0,2) =
dmTD NTD I
I* = 3,6.0,321 = 1,156 kA Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch ứng với t = 0,2s là
IN(0,2) = INNĐ(0,2) + INTĐ(0,2) = 0,913 + 1,156 = 2,069 kA
4 Tính dòng điện ngắn mạch tại đầu cực máy phát điện F 3 :
Ở trên ta đã biết dòng điện tại điểm ngắn mạch là IN = 2,069 kA vậy dòng điện chạy từ F3 đến điểm ngắn mạch là:
X tdTD 0 , 226 0 , 224 1,039
226 , 0 069 , 2 X
X
tdND
tdND
Dòng điện ngắn mạch tại đầu máy phát F3 là:
INF3 = INF3 - NM KB3 = 1,039 18 , 22kA
8 , 13
242
5 Tính điện áp tại đầu cực máy phát F 3 :
Từ trên có INF3 - NM = 1,039 kA, dòng điện chạy từ F3 đến điểm ngắn mạch dạng tương đối cơ bản là:
139 , 4 100
230 3 039 , 1 1
NM -F3 F3
cb N
cb
I I
I
Điện áp tại đầu cực máy phát F3 ở dạng tương đối cơ bản là:
UF3
cb= IF3
cb.(X10 + X11) = 4,139.(0,038 + 0,069) = 0,443 Cuối cùng, điện áp dây tại đầu cực máy phát F3 ở dạng có tên là:
UF3 = UF3
cb.Utb = 0,443.10,5 = 4,625 kV
Đáp số:
3 Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch với t=0,2s:
IN(0,2) = 2,069 kA
4 Dòng ngắn mạch tại đầu cực máy phát F 3 :
IN(F3) = 18,22 kA
Trang 5-4-5 Điện áp tại đầu cực máy phát F 3 :
UF3 = 4,652 kV
II/ TÍNH NGẮN MẠCH LOẠI NGẮN MẠCH N (1) :
1 Lập sơ đồ thay thế các thứ tự thuận, nghịch và không:
a) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tương tự như ở ngắn mạch 3 pha trên:
a) Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: Tương tự như sơ đồ thứ tự thuận vì X''d= X2 chỉ khác là không tồn tại sức điện động E
1
0,156
5 0,156
4 0,084
2 0,084
3
6 0,181 -0,0028 0,0469 0,03810 0,06911 0,11712
F
1
F 2
F 3
1
0,156
5 0,156
4 0,084
2 0,084
3
6
9 0,046 0,03810 0,06911 0,11712
Trang 6a) Sơ đồ thay thế thứ tự không: Dòng I0 chỉ chạy qua các cuộn dây đấu sao có nối đất và chạy quẩn trong cuộn dây đấu tam giác do đó ta có sơ đồ thứ tự không như sau:
Trong đó: Vì Xkh=3.Xth nên:
X'6 = 3.X6 = 3.0,181 = 0,543
X'3 = 3.X3 = 3.0,136 = 0,408
X'7 = 3.X7 = 3.0,091 = 0,273
X'10 = 3.X10 = 3.0,038 = 0,114
dmTN
cb CT N
TH N
CH N dmTN
cb
H N H TN
S
S U
U U
S
S U
100 2
1
100
%
082 , 0 250
100 ).
11 20 32 ( 100 2
1
2 Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản:
a) Sơ đồ thứ tự thuận: Tương tự như ở phần I được:
b) Sơ đồ thứ tự nghịch: Tương tự như ở sơ đồ thứ tự thuận trên nhưng do không
tồn tại E nên ta gộp 2 nhánh lại với nhau được:
-6-4 0,084
2 0,084
3' 0,408
7' 0,273
6'
9 0,046 0,11410' 0,06911
24 0,082
X tđNĐ 0,226
X tđTĐ 0,224 F
1 , F 2
2 x 117,5MVA
F 3
127,8MVA
0,112
Trang 7Trong đó:
112 , 0 224 , 0 226 , 0
224 , 0 226 , 0 //
tdTD tdND X X
X
c) Sơ đồ thứ tự không:
Chuyển tam giác X'3, X'6, X'7 thành sao 24, 25, 26:
D = X'3 + X'6 + X'7 = 0,408 + 0,543 + 0,273 = 1,224
224 , 1
543 , 0 408 , 0 D
.
X , 6
,
224 , 1
273 , 0 408 , 0 D
.
X , 7
,
224 , 1
273 , 0 543 , 0 D
.
X , 7
,
X27 = X'10 + X11 = 0,114 + 0,096 = 0,183
X28 = X2 + X24 = 0,084 + 0,181 = 0,265
X29 = X25 + X4 = 0,091 + 0,084 = 0,175
X30 = X26 + X8 = 0,121 - 0,002 = 0,119
4 0,084
2 0,084
25 0,091
24
8
24 0,082
29 0,175
28
30
24 0,082
Trang 8X31 = 0 , 105
175 , 0 265 , 0
175 , 0 265 , 0 X
X
29 28
29
X X
X32 = X31 + X30 = 0,105 + 0,119 = 0,224
082 , 0 224 , 0
082 , 0 224 , 0 X
X
24 32
24
X X
X34 = X33 + X9 = 0,06 + 0,046 = 0,106
0
183 , 0 106 , 0
183 , 0 106 , 0 X
X
27 34
27
X X
3 Tính dòng siêu quá độ I'' tại điểm ngắn mạch:
Vì xét ngắn mạch N(1) nên ta có:
X = X2 X0 0 , 112 0 , 067 0 , 179 và m(1) = 3
Ta có sơ đồ phức hợp sau:
-8-31
30
24 0,082
9 0,046
32
24 0,082
9 0,046
33
34 0,046
27 0,183
0,067
XtđNĐ
0,226
X tđTD 0,224
X
0,179
F
1 , F
2
2x117,5 MVA
F 3 127,8 MVA
Xtđ1 0,586
Xtđ2 0,580 F
1 , F 2 2x117,5 MVA
F 3 127,8 MVA
Trang 9Với :
224 , 0
179 , 0 226 , 0 179 , 0 226 , 0 X
X
tdTD
tdND
X X
X tdND
226 , 0
179 , 0 224 , 0 179 , 0 224 , 0 X
X
tdND
tdTD
X
X tdTD
Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận I''a1 dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch là:
580 , 0
1 586 , 0
1 X
1 X
1
td2 td1
Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch dạng có tên là:
U I
m
tb
230 3
100 431 , 3 3
3
S , cb 1 ) 1 (
4 Dòng qua dây trung tính của các máy biến áp:
Phần trên ta đã biết Ia1 = 3,431, do đang xét ngắn mạch N(1) nên dòng điện ngắn mạch thứ tự không dạng tương đối cơ bản là:
Ia0 = Ia1 = 3,431 Dòng thứ tự không tại điểm ngắn mạch là:
I0 = 3.Ia0 = 3.3,431 = 10,293
Ta có sơ đồ phân bố dòng trên sơ đồ thứ tự không như sau:
4 0,084
2 0,084
25 0,091
24
8
24 0,082 I0
Trang 10Từ sơ đồ thay thế thứ tự không ta có:
+ Dòng chạy trên nhánh 10' - 11 là:
775 , 3 183 , 0 106 , 0
106 , 0 293 , 10 X
X 27 34
34 0
11 ' 10
X I
I
+ Dòng chạy trên nhánh 33-9 là:
518 , 6 775 , 3 293 , 10 11 ' 10 0 0 9 33
I
+ Dòng chạy trên nhánh 24 là:
771 , 4 082 , 0 224 , 0
224 , 0 518 , 6 X
X 24 32
32 9
33 0
24
X I
I
+ Dòng chạy trên nhánh 26-8 là:
747 , 1 771 , 4 518 , 6 24 0 9 33 0 8 26
I
+ Dòng chạy trên nhánh 4-25 là:
052 , 1 175 , 0 265 , 0
265 , 0 747 , 1 X
X 29 28
28 8
26 0 25 4
X I
I
+ Dòng chạy trên nhánh 2-24 là:
695 , 0 052 , 1 747 , 1 25 4 0 8 26 0 24 2
I
Ta có thể biểu diễn kết quả tính toán đường đi của dòng thứ tự không trên sơ đồ thứ tự không như sau:
Tại điểm ngắn mạch theo định luật Kirhoff 1 có:
I = 4,771 + 1,052 + 0,695 + 3,775 - 10,293 = 0
* Tính dòng điện chạy qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác của các máy biến áp trong sơ đồ thứ tự không:
+ Máy biến áp B 1:(ứng với nhánh 2 trên sơ đồ thứ tự không)
-10-N(1)
I
0=10,293
3,775 6,518
1,747 0,695
1,052
4,771
Trang 11- Dòng qua dây trung tính:
kA U
I I
tb
B
115 3
100 695 , 0
3
S cb 24 2 0
1
- Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác:
kA U
S I
I
tb
cb
5 , 10 3
100 3
695 , 0
3
3
24 2 0 1
+ Máy biến áp B 2:(ứng với nhánh 4 trên sơ đồ thứ tự không)
- Dòng qua dây trung tính:
kA U
I I
tb
B
115 3
100 052 , 1
3
S cb 25 4 0
2
- Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác:
kA U
S I
I
tb
cb
5 , 10 3
100 3
052 , 1
3
3
25 4 0 2
+ Máy biến áp B 3:(ứng với nhánh 11 trên sơ đồ thứ tự không)
- Dòng qua dây trung tính:
kA U
I I
tb
B
115 3
100 775 , 3
3
S cb 11 ' 10 0
3
- Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác:
kA U
S I
I
tb
cb
5 , 10 3
100 3
775 , 3
3
3
11 ' 10 0 3
+ Máy biến áp TN:(ứng với nhánh 24 và 9 trên sơ đồ thứ tự không)
- Dòng qua dây trung tính:
kA U
I I
tb
TN
115 3
100 771 , 4
3
S cb 24 0
- Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác:
kA U
S I
I
tb
cb
5 , 10 3
100 3
771 , 4
3
3
24 0
5 Tính dòng các pha tại đầu cực máy phát F 3 khi ngắn mạch:
Vì ngắn mạch N(1) nên ta có:
Ia2 = Ia1 = Ia0 = 3,431
Để xác định dòng đầu cực của F3, trước hết ta phải xác định các thành phần dòng thứ tự thuận và nghịch phía máy phát F3 từ các sơ dồ thay thế thứ tự thuận
và nghịch (Không tồn tại dòng thứ tự không vì máy phát có trung tính cách điện).
Phần trước ta đã có sơ đồ thay thế thuận và nghịch như sau:
Trang 12+ Dòng nhánh phía máy phát F3 thứ tự thuận bằng thứ tự nghịch và bằng:
723 , 1 226 , 0 224 , 0
226 , 0 431 , 3
3 2 F3
a F
a I I
Dòng trên các pha A, B, C tại đầu cực máy phát F3 có xét đến tổ đấu dây
của máy biến áp B3 sao không - tam giác - 11 được tính như sau:
- Pha A:
30 3 2 30 3
a j F a
2
1 2
3 2
1 2
3 (
723 ,
Dạng đơn vị có tên là:
kA
I KA
5 , 10 3
100 984 ,
- Pha B:
120 30 3 2 240 30 3
a j
j F a
=1 , 723 ( 270 90 ) 1 , 723 ( ) 0
e j j
- Pha C:
240 30 3 2 120 30 3
a j
j F a
=1 , 723 (e j150 e j210 )= ) 1 , 723 3 2 , 984
2
1 2
3 2
1 2
3 (
723 ,
Dạng đơn vị có tên là:
kA
I KA
5 , 10 3
100 984 ,
6 Tính điện áp các pha tại đầu cực máy phát F 3 khi ngắn mạch:
Giá trị điện áp ở dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch được tính như
sau:
614 , 0 ) 067 , 0 112 , 0 (
431 , 3 ) (
. 1 2 0
384 , 0 112 , 0 431 , 3
. 2 2
U a a
Giá trị điện áp ở dạng tương đối cơ bản tại đầu cực máy phát F3 được tính
như sau:
798 , 0 ) 069 , 0 038 , 0 ( 723 , 1 614 , 0 ) (
F3 10 11 1
1
F3
202 , 0 ) 069 , 0 038 , 0 ( 723 , 1 384 , 0 ) (
F3 10 11 2
a2
F3
Điện áp tại đầu cực máy phát F3 được tính như sau:
* Pha A:
516 ,
0 500
, 0 )
175 ,
0 691
, 0 (
) 101 ,
0 399
,
0
(
202 ,
0
798 ,
0
2
3 0 F3
1 F3
A
j j
e j
e j
e U
e U
a j
a
-12-XtđNĐ 0,226
XtđTĐ 0,224 F
1 , F
2
2 x 117,5MVA
F 3
127,8MVA
XtđNĐ 0,226
XtđTĐ 0,224
I
a1
I
a2
Trang 13719 , 0 516 , 0 500 ,
3
F A
U
Điện áp pha A dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là:
kV U
U
F A KV
3
719 , 0
3
3
* Pha B:
1 ) (
202 , 0 )
( 798
,
0
.
202 , 0
798 , 0
.
2
24 0 30
F3 1 F3
B
j j
j j
e j
e j
e e
U e
e U
a j
j a
1
3
F B
U
Điện áp pha B dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là:
kV U
U
F B KV
3
1
3
3
* Pha C:
516 ,
0 500
, 0 )
175 ,
0 691
, 0 (
) 101 ,
0 399
,
0
(
202 ,
0
798 ,
0
.
2
1 20
3 0 F3
1 F3
C
j j
e j
e j
e e
U e
e U
a j
j a
719 , 0 516 , 0 500 ,
3
F C
U
Điện áp pha C dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là:
kV U
U
F C KV
3
719 , 0
3
3
Đáp số:
3 Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch là:
I''N = 2,584 kA
4 Dòng qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây các máy biến áp là:
+ Máy biến áp B1:
kA I
kA I
B
B TT
274 , 1
349 , 0
1 1
+ Máy biến áp B2:
kA I
kA I
B
B TT
927 , 1
528 , 0
2 2
+ Máy biến áp B3:
kA I
kA I
B
B TT
919 , 6
895 , 1
3 3
+ Máy biến áp TN:
Trang 14
kA I
kA I
TN
TN TT
745 , 8
395 , 2
5 Dòng các pha tại đầu cực máy phát F3:
A 16 , 408 + Pha B: I KA kA
B 0
C 16 , 408
6 Điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3:
A 4 , 359
B 6 , 062
C 4 , 359