TÍNH TỐN NGẮN MẠCH HỆ THỐNG ĐIỆN GVTH : Ths Nguyễn Thanh Hiền BỘ MƠN: Điện – Điện lạnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thanh Hiền, “Bài giảng điện tử tính tốn ngắn mạch hệ thống điện”, Lưu hành nội [2] Nguyễn Hồng Việt, “Ngắn mạch ổn định hệ thống điện”, NXB Đại học Quốc Gia [3] Bộ mơn kỹ thuật điện, “Bài giảng ngắn mạch”, Đại học Quy Nhơn GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH 1.1 Đặc điểm ngắn mạch Ngắn mạch tượng chập pha pha với đất hệ có trung tính nối đất Lúc xảy ngắn mạch tổng trở hệ thống giảm đáng kể nên dòng điện tăng lên lớn, gọi dòng điện ngắn mạch Trong q trình ngắn mạch hệ thống cần phải trì chế độ q độ xác lập lại hệ thống GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH Ngắn mạch đối xứng Ngắn mạch ba pha N(3); xảy đồng thời ba pha (5%), ngắn mạch nguy hiểm Ngắn mạch khơng đối xứng Ngắn mạch pha chạm đất xác suất 80÷85% (N(1); 1LG) Ngắn mạch hai pha chạm (N(2); L-L) Ngắn mạch hai pha chạm đất (N(1.1); 2LG) GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH 1.2 Ngun nhân gây ngắn mạch Sét đánh Q điện áp nội Cách điện dùng lâu hư hỏng Bảo trì thiết bị khơng chu đáo Ngun nhân khác GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền Hư hỏng cách điện TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH 1.3 Mục đích tính tốn ngắn mạch Lựa chọn thiết bị điện, đặc biệt thiết bị đóng cắt Xác định trạng thái vận hành hệ thống điện Tính tốn chỉnh định rơ le bảo vệ hệ thống điện Để khảo sát q trình q độ HTĐ Nghiên cứu ổn định hệ thống GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH Lựa chọn thiết bị điện, đặc biệt thiết bị đóng cắt Khi ngắn mạch dòng điện tăng cao nhiều lần ngun nhân dẫn đến: Lực điện động tăng dẫn đến phá huỷ thiết bị điện mặt khí Lượng nhiệt tiếp điểm lớn dẫn đến phá huỷ bề mặt tiếp xúc tiếp điểm GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH Cách ly cách lập cố máy cắt Có khả cắt ngắn mạch với dòng điện lớn Có khả chịu lực điện động Có khả chịu dòng điện ngắn mạch lâu dài GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH Lực điện động tác động MBA GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TỔNG QUAN VỀ NGẮN MẠCH 1.4 Các biện pháp giảm dòng ngắn mạch Hạn chế vận hành mạch vòng lưới truyền tải Vận hành mạch tia kết hợp cấu trúc mạch vòng Lắp đặt cuộn kháng pha Lắp đặt thiết bị giảm dòng ngắn mạch GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Tính điện áp thứ tự pha b nút cố • • U Nb = U Na = • • U Nb1 = a U Na1 • • U Nb = a.U Na Tính điện áp pha b nút cố • • • • U Nb = U Nb + U Nb1 + U Nb GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Tính điện áp thứ tự pha c nút cố • • U Nc = U Na = • • U Nc1 = a.U Na1 • • U Nc = a U Na Tính điện áp pha c nút cố • • • • U Nc = U Nc + U Nc1 + U Nc GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Hoặc tính điện áp pha nút cố • • • U Na = U Na1 + U Na • • • U Nb = a U Na1 + a U Na 2 • • • U Nc = a U Na1 + a U Na 2 Tính điện áp dây nút cố • • • • • • • • • U Nab = U Na − U Nb U Nbc = U Nb − U Nc U Nca = U Nc − U Na GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG 4.7 Tính tốn ngắn mạch hai pha chạm đất Giả sử ngắn mạch hai pha b c chạm nút N, qua tổng trở chạm đất ZN Nk a • i Na b • i Nb c • i Nc GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền Zn CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Dòng cố biễu diễn sau • • • • • I Na = 0; U kb = U kc = ( I Nb + I Nc ).Z N • Do I Na = 0; dòng thứ tự khơng sau: • • • I Na = ( I Nb + I Nc ) / Điện áp pha b pha c sau • • • U kb = U kc = I Na Z N GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Các thành phần đối xứng điện áp •  •  U ka  U ka   1   • •     U ka1  = 1 a a .U kb   •  1 a a   •    U kc  U ka      Triển khai ma trận • • • • U ka1 = U ka = U ka − I Na Z N Do INa= nên • • • I Na + I Na1 + I Na = GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền * ** CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Cơng thức (*) (**) thoả ba mạng thứ tự mắc song song • i Na1 • • i Na i Na • • UN GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền U ka1 • U ka • U ka CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Các dòng thứ tự chảy đến chỗ cố • • UN I Na1 = Z kk ( Z kk + 3.Z N ) Z kk1 + Z kk + ( Z kk + 3.Z N ) • I Na • I Na GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền ( Z kk + 3.Z N ) = − I Na1 Z kk + ( Z kk + 3.Z N ) • • Z kk = − I Na1 Z kk + ( Z kk + 3.Z N ) CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Các dòng thứ tự chảy đến chỗ cố bỏ qua tổng trở Zn • • UN I Na1 = Z kk Z kk Z kk1 + Z kk + Z kk • I Na • I Na GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền • Z kk = − I Na1 Z kk + Z kk • Z kk = − I Na1 Z kk + Z kk CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Dòng ngắn mạch pha • • • • I Na = I Na + I Na1 + I Na = • I Nb • I Nc • 3.U N (aZ kk − Z kk ) = Z kk1.Z kk + Z kk Z kk + Z kk Z kk1 • 3.U N (a Z kk − Z kk ) =− Z kk1.Z kk + Z kk Z kk + Z kk Z kk1 GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Hoặc tính dòng ngắn mạch pha sau • • • • • • • • I Na = I Na + I Na1 + I Na = • • I Nb = I Na + a I Na1 + a I Na • • I Nc = I Na + a I Na1 + a I Na 2 Tính dòng ngắn mạch tồn phần sau • • • I N = I Nb + I Nc GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Tính điện áp thứ tự nút cố • • U Na = − I Na Z kk • • • U Na1 = U N − I Na1 Z kk1 • • U Na = − I Na Z kk Tính điện áp pha nút cố • • • • • • • • U Na = U Na + U Na1 + U Na • • U Nb = U Na + a U Na1 + a U Na • • U Nc = U Na + a U Na1 + a U Na GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG 4.3 Các tập áp dụng Bài tập 1: Cho sơ đồ đơn tuyến mạng điện ba pha Các điện kháng cho đvtđ hệ chung GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẤT ĐỐI XỨNG Phần tử G1 G2 T1 T2 L23 jX1 0,15 0,15 0,25 0,25 0,8 jX2 0,15 0,15 0,25 0,25 0,8 jX0 0,15 0,15 0,25 0,25 0,8 a/ Thành lập sơ đồ thứ tự thuận, nghịch thứ tự khơng b/ Tính dòng ngắn mạch pha a chạm đất tính dòng pha b c, điện áp lúc ngắn mạch c/ Tính dòng điện lúc ngắn mạch ba pha GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TÍNH TỐN NGẮN MẠCH HỆ THỐNG ĐIỆN GVTH8/2013 : Ths Nguyễn Thanh Hiền TRÀ VINH THÁNG BỘ MƠN: Điện – Điện lạnh [...]... nối vào máy phát qua tổng trở kháng đường dây bằng định lý Thevenin Mô hình tương đương: Hình a GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền Hình b 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Phương pháp Thevenin chỉ cần biết điện áp tại điểm ngắn mạch trước khi sự cố Mô hình tương đương GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Như trong hình chúng ta tính tổng trở kháng Thevenin tương như sau Z th = jX ( Z d + jX ) '' dm Zd + j(... GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Có hai phương pháp tính dòng ngắn mạch trong hệ thống có máy phát và động cơ mang tải 1 Tính toán ngắn mạch theo sức từ động siêu quá độ (hoặc quá độ) 2 Tính toán ngắn mạch bằng cách sử dụng định lý Thevenin GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2.2.1 Tính dòng ngắn mạch ba pha khi động cơ đồng bộ nối vào máy phát qua tổng trở kháng đường dây... của động cơ là 13 kV Tính dòng ngắn mạch ba pha đối xứng khi xảy ra đầu cực của động cơ bằng phương pháp Thevenin và tính dòng sự cố cung cấp từ động cơ và từ máy phát GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Hướng dẫn Tính điện áp pha tại điểm sự cố làm điện áp chuẩn Tính tổng trở kháng Thevenin Dòng ngắn mạch ba pha tại vị trí xảy ra ngắn mạch Tính dòng ngắn mạch cung cấp từ máy phát Tính ... mạch hệ thống có máy phát động mang tải Tính tốn ngắn mạch theo sức từ động siêu q độ (hoặc q độ) Tính tốn ngắn mạch cách sử dụng định lý Thevenin GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 2.2.1... 2.1.2 Tính dòng ngắn mạch ba pha động đồng nối vào máy phát qua tổng trở kháng đường dây định lý Thevenin Mơ hình tương đương: Hình a GVTH: Ths Nguyễn Thanh Hiền Hình b