Tài liệu luận văn cung cấp điện, Chương 12 docx

Chương 12:NGẮN TÍNH TOÁN MẠCH 5.1 Khái niệm ngắn mạch: Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau đối với mạng trung tính cách ly hoặc nối đất hoặc hiện tượng các pha chập nhau và chạm đ

Chương 12:

NGẮN TÍNH TOÁN MẠCH

5.1 Khái niệm ngắn mạch:

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau ( đối với

mạng trung tính cách ly hoặc nối đất) hoặc hiện tượng các pha

chập nhau và chạm đất( mạng trung tính nối đất trực tiếp) Nói

một cách khác, ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị nối tắt

qua một tổng trở rất nhỏ, xem như bằng không

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng, và thường

xảy ra trong hệ thống điện Khi có ngắn mạch thì dòng điện sẽ

tăng lên rất cao và điện áp trong mạng điện giảm xuống

Trong thực tế, ta thường gặp các dạng ngắn mạch: ngắn

mạch ba pha (N(3)), hai pha (N(2)), một pha (N(1)) và hai pha

chạm nhau chạm đất (N(1,1))

N (1)

A

B

C

N (2)

A

B

C

N (2,2)

A

B

C

N (3)

A

B

C

Hình 5.1 Các dạng ngắn mạch

Qua thống kê cho thấy, xác suất xảy ra ngắn mạch một pha là nhiều nhất (65%), còn xác suất xảy ra ngắn mạch ba pha là bé nhất, chỉ chiếm 5% , nhưng ngắn mạch ba pha là tình trạng sự cố nặng nế nhất và ta cần phải xét đến khi tính toán lựa chọn các thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện Còn ngắn mạch một pha là tình trạng nhẹ nhất và ta thường xét đến khi tính toán lựa chọn ngưỡng tác động cho các thiết bị bảo vệ

5.2 Tính toán ngắn mạch:

5.2.1 Tính toán ngắn mạch ba pha(N (3) ):

5.2.1.1 Công thức tính :

IN(3) =

th

dm Z

U

* 3

(5.1)

Với Zth là tông trở tổng cộng nhìn từ điểm ngắn mạch trở về nguồn - Cách xác định tổng trở của các phần tử:

CB:

Trong lưới điện hạ áp, tổng trở của các CB nằ phiá trước vị trí sự ố phải được tính đến Cảm khán có thể tiếp

nhận giá trị 0.15 cho mỗi CB, tromh khi trở kháng có thhể bỏ qua

Thanh góp:

Trở káng của thanh góp 9ược bỏ qua và cảm kháng được lấy giá trị 0.15 cho mỗi m chiều dài

Dây dẫn:

Trở kháng của dây dẫn được tra theo các bảng tra hoặc tính gần đúng theo công thức:

R =

F

L

 = ro*L (5.2)

 là điện trở suất của dây dẫn khi có nhiệt độ vận hành bình thường và bằng 22.5m/m ( cho đồng), hoặc 36m/m ( với dây nhôm)

Ro: Điện trở trên một đơn vị chiều dài(/km)

do nhà sản xuất cung cấp

Cảm kháng X của dây cáp, khi không có số liệu có thể lấy giá trị bằng 0.07÷ 0.09 /km ( theo TL[1])

5.2.1.2 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái của MBA:

IN(3) TCBA =

B

tb Z

U

Utb- điện áp dây trung bình (V), ZB- tổng trở của MBA(m)

-Xác định tổng trở MBA:

RB =

dm

dm N

S

U P

2

2

*

 (5.4)

750

400

*

ZB =

dm

dm N

S

U U

2

2

* 100

*

% (5.5)

=

750

* 100

400

* 5

= 11.73 m

XB = 2 2

B

B R

Z  (5.6)

2 2 56 73

.

IN(3)

tcBA

73 11

* 3

400 = 19.7 kA

5.2.1.3 Tính toán ngắn mạch ba pha tại tủ PPC (I (3)

N1 ):

Sơ đồ thay thế:

Tính toán ngắn mạch ba pha là để biết được giá trị lớn nhất của dòng điện sự cố, do đó để đơn giản cho việc tính toán thì ta có thể bỏ qua các giá trị tổng trở của các phần tử như CB, thanh cái

- Tổng trở MBA:

RB = 2.56 m

XB =11.45 m

ZB = 11.73 m  -Tính tổng trở dây dẫn:

Với dây dẫn 3x(3x500)+500, có ro=0.0122/km, xo=0.03/km, L=75m

Rd1 = ro* L = 0.0122*75 = 0.915 m

Xd1 = xo*L = 0.03*75 = 2.25 m

 Từ đó, ta tính được tổng trở tương đương và dòng ngắn mạch ba pha: 

  Rth1 = RB + Rd1 = 2.56 + 0.915 = 3.475 m

  Xth1 = XB + Xd1 = 11.45+ 2.25 = 13.7 m

1

2

1 th

th X

R  = 3 475 2  13 7 2 =14.134 m

 I (3) N1 =

134 14

* 3

400 = 16.34 kA

5.2.1.4 Tính ngắn mạch ba pha tại thanh cái của tủ PP (I (3)

N2 )

Xét trường hợp khi bị ngắn mạch ba pha tại tủ PP1:

- Sơ đồ thay thế:

- Tính tổng trở dây dẫn:

Với dây dẫn 3x(3x300)+300, có ro=0.02/km,

xo=0.03/km, L=85m

Rd2 = ro* L = 0.02*85 = 1.7 m

Xd2 = xo*L = 0.03*85 = 2.55 m

 Từ đó, ta tính được tổâng trở tương đương và dòng ngắn mạch ba pha: 

Rth2 = Rth1 + Rd2 = 3.475+ 1.7 = 5.175 m

  Xth2 = Xth1 + Xd2 = 13.7+ 2.55 = 16.25 m

2

2

2 yh

th X

R  = 5 175 2  16 25 2 = 17.05 m

I (3) N2 =

05 17

* 3

400 = 13.54 kA

5.2.1.5 Tính ngắn mạch ba pha tại thanh cái của tủ ĐL (I (3)

N3 )

Xét trường hợp khi bị ngắn mạch ba pha tại tủ ĐL1A:

- Sơ đồ thay thế:

- Tính tổng trở dây dẫn:

Với dây dẫn 4G120, có ro=0.153/km, xo=0.08/km, L=73m

Rd3 = ro* L = 0.153*73 = 11.169 m

Xd2 = xo*L = 0.08*73 = 5.84 m

 Từ đó, ta tính được tổâng trở tương đương và dòng ngắn mạch ba pha: 

  Rth3 = Rth2 + Rd3= 5.175+ 11.169 = 16.344 m

  Xth3 = Xth2 + Xd3 = 16.25+ 5.84 = 22.09 m

3

2

3 yh

th X

R  = 16 344 2  22 09 2 = 27.48 m

 I (3) N3 =

48 27

* 3

400 = 8.4 kA

Khi xét đến ảnh hưởng của động cơ khởi động (ta chỉ xét

khi động cơ lớn nhất trong nhóm khởi động)

Ta có Immmax = 108.5 A= 0.1085kA

 I (3) N3mm = I(3) N3 +0.9Immmax = 8.4+0.9*0.1085 = 8.5kA

5.2.1.6 Tính ngắn mạch ba pha tại thiết bị (I (3)

N4 )

Xét trường hợp khi bị ngắn mạch ba pha tại thiết bị số một

ở nhóm ĐL1A:

- Sơ đồ thay thế:

- Tính tổng trở dây dẫn:

Với dây dẫn 4G10, có ro=1.83/km, xo=0.08 /km, L=10m

Rd4 = ro* L = 1.83*10 = 18.3 m

Xd4 = xo*L = 0.08*10 =0.8 m

 Từ đó, ta tính được tổâng trở tương đương và dòng ngắn mạch ba pha: 

  Rth4 = Rth3 + Rd4 = 16.3418.3 = 34.64m

  Xth4 = Xth3 + Xd4 = 22.09+0.8 = 22.89m

  th4= 34 64 2  22 89 2 = 41.52 m

 I (3) N4 =

52 41

* 3

400 = 5.56kA

Dòng ngắn mạch khi thiết bị khởi động:

I(3) N4mm= I (3) N4+0.9*Imm =5.56 + 0.9*108.5*10-3

=5.66kA

Đối với các nhánh khác, ta cũng tính toán một cách hoàn toàn tương tự như trên Kết quả tính toán ngắn mạch cho trong các bảng 5.1 ÷ 5.4

5.2.2 Tính ngắn mạch một pha (I (1)

N )

Mục đích của việc tính ngắn mạch một pha là để làm cơ sở cho việc lựa chọn và kiểm tra độ nhạy của các CB, MC, Rơle bảo vệ,… Vì vậy trong trường hợp này thì trái ngược lại với trường hợp tính ngắn mạch ba pha là ta cần biết trị số bé nhất của dòng diện sự cố Do vậy mà khi tính toán ngắn mạch một pha ta cần lưu ý:

- Phải xét đến điện trở của tất cả các thành phần

- Nhân điện áp tính toán với hệ số nhỏ hơn 1 ( thường lấy từ 0.9 ÷0.95) để xét đến sự giảm áp bên sơ cấp của MBA khi ngắn mạch

- Điện trở của dây trung tính trong mạng thứ tự không phải lấy bằng 3 lần giá trị điện trở thực tế của nó

- Điện kháng thứ tự không của MBA nối Y/Yo là X*oB= 0.3÷1( trị số tương đối định mức, song để cho dòng điện ngắn mạch là cực tiểu thì ta sẽ chọn X*oB=1

Do đó trong đơn vị có tên XoB = * * 2 * 10 6

dm

tb oB S

U

(5.7)

Trong đó Utb(kV), Sđm( kVA)

Nếu MBA đấu /Yo thì: XoB = X1B

- Điện kháng thứ tự không của đường dây hạ áp có thể lấy bằng hai lần điện kháng thứ tự thuận: Xod = 2X1d

Sau đó tính tổng trở của tất cả các phần tử, ta sẽ xác định dòng điện ngắn mạch một pha theo công thức sau:

I(1) N = (0.9÷0.95)

2 0 1

2 0

2 (

* 3







 R  X X R

= (0.9÷0.95)

0

2

1

3

Z Z Z

U ptb





(5.8)

Trong đó: R1và X1 là điện trở và điện kháng thứ tự thuận tổng của tất cả các phần tử (m)

R0và X0 là điện trở và điện kháng thứ tự nghịch tổng của tất cả các phần tử (m)

Utb là điện áp pha trung bình tính bằng (V)

Uptb- điện áp pha trung bình (V)

Zo, Z1,Z2,-tổng trở thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không