Bài giảng Phân tích ngắn mạch trong Hệ thống điện: Chương 4 - TS. Trương Ngọc Minh

Bài giảng Phân tích ngắn mạch trong Hệ thống điện: Chương 4 Tính toán dòng điện ngắn mạch quá độ cung cấp cho người học các kiến thức: Các giả thiết tính toán; Một số vấn đề cần lưu ý; Tính trị số ban đầu của dòng ngắn mạch CK; Tính dòng ngắn mạch CK theo thời gian;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

98

Trang 2

‣ Tần số hệ thống không thay đổi;

‣ Bỏ qua bão hoà mạch từ;

‣ Thay phụ tải bằng tổng trở hằng;

‣ Bỏ qua thông số của một vài phần tử;

‣ Sức điện động của nguồn vẫn là đối xứng.

99

4.1 Các giả thiết tính toán

Trang 3

‣ Tính toán trị số dòng ngắn mạch quá độ?;

‣ Thông số của MFĐ;

‣ Cách thức tính toán (tính chính xác hoặc tính gần đúng);

‣ Phương pháp tính toán.

100

4.2 Một số vấn đề cần lưu ý

Trang 4

4.3 Tính trị số ban đầu của dòng ngắn mạch CK

4.3.1 Tính toán chính xác theo các thành phần

Dòng ngắn mạch quá độ ban đầu I’(0) và dòng ngắn mạch siêu quá độ ban đầu I”(0)

U cosϕ

I d = I sinξ

U d = U sinδ

δ = ξ − ϕ

U q = U cosδ

I q = I cosξ

E d" = U d − I q X q"

E q" = U q + I d X d"

I "(0) = I d"2 + I q"2

Trang 5

4.3.2 Tính toán gần đúng theo các đại lượng tổng hợp

Xác định trị số hiệu dụng sức điện động của MFĐ

E~" = (U cosϕ )2 + (U sinϕ + IX d" )2

E~' = (U cosϕ )2 + (U sinϕ + IX d' )2

Hệ đơn vị tương đối định mức của MFĐ

E~" = (cos ϕ )2 + (sin ϕ + X d" )2

E~' = (cos ϕ )2 + (sin ϕ + X d' )2

Trang 6

4.3.2 Tính toán gần đúng theo các đại lượng tổng hợp

Xác định mô hình của phụ tải:

- Động cơ không đồng bộ

E" = 0,8 X " = 0,35

+ Ngắn mạch gần thanh cái cấp điện cho động cơ;

+ Ngắn mạch xa thanh cái cấp điện cho động cơ;

+ Ngắn mạch rất xa thanh cái cấp điện cho động cơ.

- Phụ tải tổng hợp:

- Động cơ đồng bộ:

Thiết lập sơ đồ tính toán tại thời điểm sau khi xảy ra ngắn mạch

Trang 7

4.4 Tính dòng ngắn mạch CK theo thời gian

4.4.1 Tính theo hằng số thời gian tắt dần

‣ Xác định hằng số thời gian suy giảm của các thành phần dòng quá độ

‣ Không xét ảnh hưởng của TĐK ở giai đoạn đầu của QTQĐ

Scanned with CamScanner

Trang 8

‣ Sơ đồ gồm 01 MFĐ cấp dòng ngắn mạch qua X ng đến điểm sự cố;

‣ Thành phần duy trì I ck0 , thành phần quá độ I’(t), siêu quá độ I”(t).

Δ Δ

I CK 0 = E q0

X d + X ng

'

X d' + X ng −

E q0

X d + X ng

ΔI" = E q

"

X d" + X ng −

Trang 9

• Hằng số thời gian của cuộn kích từ

T d 0 = X f

R f = X ad + Xσ f

R f

Hằng số thời gian riêng:

Hằng số thời gian của cuộn kích từ:

T d' = ( Xσ || X ad ) + Xσ f

'

' + X ng

X d + X ng

Trang 10

• Hằng số thời gian của cuộn cản T” d và T” q

Phụ thuộc vào vị trí của điểm sự cố đến MFĐ

- MF nhiệt điện

T d" = T d" ≈ 0,1s

- MF thuỷ điện

T d" = T d" ≈ 0,05s

• Hằng số thời gian của cuộn dây stato

T a = X2

R s T a = X2 + X ng

R s + R ng

- X 2 : điện kháng thứ tự nghịch

- R s : điện trở dây quấn stato

Trang 11

Dòng điện quá độ ở giai đoạn đầu:

Thành phần tự do của dòng ngắn mạch:

I "(t) = ( I "(0) − I ' (0))e − t T d" + (I ' (0) − I CK 0 )e − t T d' + I CK 0

i a (t) = 2I "(0)e − t T a

Trị số hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần:

I N (t) = ⎡⎣ I "(t)⎤⎦2 + ⎡⎣i a (t)⎤⎦2 I N (t) = ⎡⎣ I "(0) ⎤⎦2 + 2 ⎡ I "(0)e − t T a

⎣

⎢ ⎤⎦⎥

2

Trang 12

4.4 Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian

4.4.2 Tính theo đường cong tính toán

‣ Đường cong tính toán?

I N" (t) = f ( X tt ,t)

X tt = X d" + X N

‣ Sử dụng hệ đơn vị tương đối định mức

của MFĐ

‣ Đường cong tính toán của MF nhiệt điện

và thuỷ điện khác nhau do các thông số

khác nhau

Trang 13

Trang 14

‣ Các đường cong tính toán chỉ xây dựng đến Xtt = 3;

I tt" (t) = 1

X tt ( X tt > 3)

‣ Phụ tải được loại bỏ khỏi sơ đồ tính toán (trừ động cơ hoặc máy bù đồng bộ);

‣ Thời gian t càng lớn thì đường cong ngắn mạch càng nằm trên cao;

‣ Khi tính toán sơ đồ nhiều MFĐ, biến đổi sơ đồ về thành các nhánh có sđđ;

‣ Phương pháp đơn giản, dễ sử dụng.

Trang 15

4.4.3 Phương pháp tổng dẫn

10

How do you calculate the fault current (If)

at bus 3?

ZT12

ZT35

3

4

ZG1

ZG4

ZT15

ZL5

5

ZL2

If

ZT23

ZT34

2003 IEEE T & D CONFERENCE

11

Use Thevenin equivalent

VTh

Z Th

3

If

• VTh: open circuit voltage

– also called the pre-fault voltage, Vf

– often use 1 ∠0°

V Th : điện áp hở mạch

15

Adding a current source to the original circuit has

the same electrical effect as adding it to the equivalent circuit

Vf

ZTh

3

If

ZT12

ZT35

3

4

ZG1

ZG4

ZT23

ZT15

ZL5 5

ZL2

ZT34

If

Trang 16

17

Calculation details

I = Ybus V

vector of current

injections

vector of bus voltages

ZT12

ZT35

3

4

ZG1

ZG4

ZT23

ZT15

ZL5 5

ZL2

ZT34

If

17

Calculation details Bus Admittance Matrix: Ybus

I = Ybus V

vector of current injections

vector of bus voltages

Z T12

Z T35

3

4

ZG1

Z G4

ZT23

ZT15

ZL5 5

ZL2

Z T34

If

Trang 17

18

Z T12

Z T35

3

4

Z G1

Z G4

Z T23

Z T15

Z L5

5

Z L2

Z T34

I f

=

55 53

51

44 43

35 34

33 32

23 22

21

15 12

11

bus

0 0

Y

Y Y

Y

Y Y

Y

Y Y

Y

Diagonals:

Σ of Y connected at node

Y22 = 1/ZT12 + 1/ZL2 + 1/ZT23

Off diagonals:

- of Y connected between nodes

Y53 = -1/ZT35

Trang 18

20

Bus Impedance Matrix: Zbus

V = Zbus I

vector of current injections

vector of bus

Z T35

3

4

ZG1

ZG4

Z T23

ZT15

Z L5

5

ZL2

Z T34

If

Zbus = Ybus-1

22

To find the change in voltages due to the fault current at bus 3:

⋅

=

∆

0 0

I -0 0

V V V V V

f

55 54

53 52

51

45 44

43 42

41

35 34

33 32

31

25 24

23 22

21

15 14

13 12

11

5 4 3 2 1

Z Z

Z

Z Z

Z

Z Z

Z

Z Z

Z

Z Z

Z

Trang 19

23

To calculate current in line 2-3:

23 T

3

2 f

23

Z

V

∆

3

4

ZT23

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	2,06 MB