Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập dài tính Ngắn mạch trong hệ thống điện
Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh I. TíNH các thông số của sơ đồ thay thế. Ta tiến hành tính gần đúng các thông số trong hệ đơn vị tơng đối. Chọn MVA1000S cb = và U cb bằng điện áp trung bình các cấp: kV5,10UU kV115UU kV230UU tbIIIcbIII tbIIcbII tbIcbI == == == Các dòng điện cơ bản có thể xác định đợc: kA98,54 5,10.3 1000 U3 S I kA02,5 115.3 1000 U3 S I kA51,2 230.3 1000 U3 S I cbIII cb cbIII cbII cb cbII cbI cb cbI === === === áp dụng các công thức tính toán, ta xác định trị số các phần tử trên sơ đồ thay thế. Hệ thống. 250,0 4000 1000 S S U S . S U X N cb 2 cb cb N 2 tb HT ==== Đờng dây. Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 1 - X HT X D X C X H X F X B3 X F HT F 1 F 2 F 3 X K Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh 272,0 230 1000 .72.4,0. 2 1 U S .l.x. 2 1 X 22 cb cb 0D === Máy biến áp 3 cuộn dây B 1 , B 2 . Tính điện áp ngắn mạch các cấp : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 5,20112032 2 1 %U%U%U 2 1 %U 0322011 2 1 %U%U%U 2 1 %U 5,11203211 2 1 %U%U%U 2 1 %U CTNTHNCHNHN CHNTHNCTNTN THNCHNCTNCN =+=+= +=+= =+=+= Điện kháng thay thế: 733,2 75 1000 . 100 5,20 S S 100 %U U S . S U . 100 %U X 0 75 1000 . 100 0 S S 100 %U U S . S U . 100 %U X 533,1 75 1000 . 100 5,11 S S 100 %U U S . S U . 100 %U X dm cbHN 2 cbI cb dm 2 dmHN H dm cbTN 2 cbI cb dm 2 dmTN T dm cbCN 2 cbI cb dm 2 dmCN C ==== ==== ==== Máy biến áp 2 cuộn dây B 3 . 4,1 75 1000 . 100 5,10 S S . 100 %U U S . S U . 100 %U X dm 2 cbN 2 cbI 2 cb dm 2 dmN 3B ==== Kháng điện. 846,0 2,5 98,54 . 100 8 I I . 100 %X U I . I U . 100 %X X dm cbIII K cbIII cbIII dm dm K K ==== Máy phát điện. Công suất định mức của máy phát điện: MVA75 8,0 60 cos P S dm dm == = Điện kháng thay thế: 86,1 75 1000 .14,0 S S .X U S . S U .XX dm cb " d 2 cbIII cb dm 2 dm " dF ==== II. Tính dòng điện ngắn mạch " I tại N 1 và N 2 . Ta có sơ đồ thay thế trong đó các máy phát điện đợc thay thế bằng sức Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 2 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh điện động siêu quá độ " ~ E và điện kháng F X , phụ tải có thể bỏ qua, hệ thống đợc thay thế bằng 1U H = và HT X . Sức điện động siêu quá độ: ( ) ( ) 2 " d 2 " ~ IXsinUcosUE ++= Trớc sự cố máy phát làm việc ở chế độ định mức nên U = 1. Dòng điện: 075,0 1000 75 .1 S S .I S U . U S .II cb dm )dm( cb cb dm dm )dm( ==== Vậy: ( ) ( ) 089,186,1.075,06,0.18,0.1E 22 " ~ =++= 1. Tính dòng điện )0(I " bằng ph ơng pháp giải tích. 1.1. Ngắn mạch tại N 1 . Sơ đồ thay thế : Nhập HT X với X D , X C1 với X C2 và X B3 với X F3 : 26,34,186,1XXX 766,0 2 533,1 2 X X 522,0272,0250,0XXX 3B3F3 C 2 DHT1 =+=+= === =+=+= Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 3 - X HT X D X C X H X F X B3 X F HT F 1 F 2 F 3 X K N 1 Bµi tËp dµi Ng¾n m¹ch NguyÔn TiÕn Quúnh BiÕn ®æi tiÕp Y→∆ ®èi víi X H1 , X H2 vµ X K : 366,0 733,2846,0733,2 846,0.733,2 XXX X.X XX 183,1 733,2846,0733,2 733,2.733,2 XXX X.X X HKH KH 65 HKH HH 4 = ++ = ++ == = ++ = ++ = BiÕn ®æi tiÕp ®îc: 226,286,1366,0XXX 288,1766,0522,0XXX 2F68 217 =+=+= =+=+= NhËp HT vµ F 3 : 025,1 26,3288,1 288,1.089,126,3.1 XX X.EX.U E 923,0 26,3288,1 26,3.288,1 XX X.X X 73 7 " ~3H 1 37 37 9 = + + = + + = = + = + = BiÕn ®æi tiÕp: Líp HT§ - F - K45 Trêng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi - 4 - X 1 X 2 X 4 X 5 X 6 X F X F X 3 F3 F1 F2 HT Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh 106,2183,1923,0XXX 4910 =+=+= Nhập hai nhánh E 1 và F 2 : 056,1 226,2106,2 106,2.089,1226,2.025,1 XX X.EX.E E 082,1 226,2106,2 226,2.106,2 XX X.X X 810 10 " ~281 2 810 810 11 = + + = + + = = + = + = Biến đổi tiếp : 448,1366,0082,1XXX 51112 =+=+= Cuối cùng nhập E 2 và F 1 : 070,1 86,1448,1 448,1.089,186,1.056,1 XX X.EX.E E 814,0 86,1448,1 86,1.448,1 XX X.X X 1F12 12 " ~11F2 dt 1F12 1F12 dt = + + = + + = = + = + = Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 5 - X 9 X 4 X F F1 F2 E 1 X 5 X 8 E 2 X 10 X 5 X F F1 E dt X dt Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ ban đầu tại N 1 : 31,1 814,0 070,1 X E )0(I dt dt " *1N === Trong hệ đơn vị có tên : kA30,7298,54.31,1I).0(I)0(I cbIII " *1N " 1N === 1.2. Ngắn mạch tại N 2 . Do điểm N 2 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ. Sơ đồ tơng đơng : trong đó : 089,1EE 93,0 2 86,1 2 X X 367,1 2 733,2 2 X X 766,0 2 533,1 2 X X " ~3 F 14 H 13 C 2 == === === === Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 6 - X HT X D X C X H X F X B3 X F HT F 1 F 2 F 3 X K N 2 N 2 X HT X D X 2 X 1 3 X 1 4 X B3 X F HT E 3 F 3 Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh Tiếp tục biến đổi ta đợc : 297,293,0367,1XXX 288,1766,0272,0250,0XXXX 26,34,186,1XXX 141315 2DHT7 3B3F3 =+=+= =++=++= =+=+= Nhập nhánh U H và nhánh E 3 : 032,1 297,2288,1 288,1.089,1297,2.1 XX X.EX.U E 825,0 297,2288,1 297,2.288,1 XX X.X X 157 7315H 4 157 157 16 = + + = + + = = + = + = Cuối cùng nhập nhánh E 4 và F 3 ta có sơ đồ đẳng trị : 044,1 825,026,3 825,0.089,126,3.032,1 XX X.EX.E E 658,0 825,026,3 825,0.26,3 XX X.X X 163 16 " ~234 dt 163 163 dt = + + = + + = = + = + = Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ ban đầu tại N 2 : 58,1 658,0 044,1 X E )0(I dt dt " *2N === Trong hệ đơn vị có tên : kA96,702,5.58,1I).0(I)0(I cbII " *2N " 2N === 2 . Tính dòng điện )0(I " bằng ph ơng pháp đ ờng cong tính toán. 2.1. Ngắn mạch tại N 1 . Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 7 - E 4 X 16 X 3 F 3 E dt X dt Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh ở phần 1 ta đã biến đổi sơ đồ và có sơ đồ nh sau : Ta cần biến đổi đa về sơ đồ có 4 biến đổi là HT, F 1 , F 2 , F 3 . Trớc tiên biến đổi 19,18,174,3,7Y , bỏ qua điện kháng nối giữa các nguồn X 17 : 437,7 288,1 183,1.26,3 183,126,3 X X.X XXX 938,2 26,3 183,1.288,1 183,1288,1 X X.X XXX 7 43 4319 3 47 4718 =++=++= =++=++= Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 8 - X 7 X 4 X 5 X F X 8 X 3 F3 F1 F2 HT HT X 18 F3 X 19 F2 X 8 X F F1 X 5 HT 4 F3 3 F2 2 F1 1 4 3 2 5 1 Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh Tiếp theo áp dụng phép biến đổi sao lới đối với các nhánh 2,3,4,5, bỏ qua tổng trở giữa các nguồn. Để biến đổi sao lới, ta tính các điện dẫn : 90,3976,2449,0134,0340,0Y 976,2 336,0 1 X 1 Y 450,0 226,2 1 X 1 Y 134,0 437,7 1 X 1 Y 340,0 938,2 1 X 1 Y 5 5 8 2 19 3 18 4 =+++= === === === === Vậy : 259,0 90,3 340,0.976,2 Y Y.Y Y 102,0 90,3 134,0.976,2 Y Y.Y Y 343,0 90,3 450,0.976,2 Y Y.Y Y 45 54 35 53 25 52 == = == = == = Điện kháng tính toán tổng hợp : - Nối đến máy phát F 1 : Vì máy phát F 1 ngắn mạch đầu cực nên 14,0XX " dtt1 == - Nối đến máy phát F 2 : 22,0 1000 75 . 343,0 1 S S . Y 1 X cb dm 52 tt2 === - Nối đến máy phát F 3 : 73,0 1000 75 . 102,0 1 S S . Y 1 X cb dm 53 tt3 === Tra đờng cong tính toán ta đợc : 7,2)(I 3,4)2,0(I 8,6)0(I tt1 tt1 tt1 = = = 45,2)(I 2,3)2,0(I 6,4)0(I tt2 tt2 tt2 = = = 18,1)(I 75,1)2,0(I 35,1)0(I tt3 tt3 tt3 = = = Dòng điện định mức máy phát : Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 9 - 5 Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh 12,4 5,10.3 75 U.3 S III dm dm dm3dm2dm1 ===== Dòng điện tính toán tổng hợp : kA87,3112,4.18,112,4.75,112,4.35,1259,0.98,54)(I I).(II).(II).(IY.I)(I kA47,5612,4.45,212,4.2,312,4.6,4259,0.98,54)2,0(I I).2,0(II).2,0(II).2,0(IY.I)2,0(I kA82,6812,4.35,112,4.6,412,4.8,6259,0.98,54)0(I I).0(II).0(II).0(IY.I)0(I " dm3tt3dm2tt2dm1tt154cbIII " " dm3tt3dm2tt2dm1tt154cbIII " " dm3tt3dm2tt2dm1tt154cbIII " =+++= +++= =+++= +++= =+++= +++= 2.2. Ngắn mạch tại N 2 . Trong trờng hợp này ta áp dụng 3 biến đổi: Hệ thống đợc tách riêng làm một biến đổi. Máy phát F 1 ,F 2 có khoảng cách từ đầu cực máy phát đến điểm ngắn mạch bằng nhau đợc xét gộp vào một biến đổi. Máy phát F 3 đợc tách riêng làm một biến đổi. Dùng những kết quả đã biến đổi trong phần 1.2 ta có sơ đồ tơng đơng : Điện kháng tính toán tổng hợp : - Nối đến máy phát F12 : 35,0 1000 75.2 .297,2 S S .XX cb dm 1512tt === - Nối đến máy phát F3 : 25,0 1000 75 .26,3 S S .XX cb dm 33tt === Tra đờng cong tính toán ta đợc : Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 10 - HT F3 E 3 X 3 X 7 X 15 [...]... I F1A I F1cb = 0,158.4,12 = 0,651kA Dòng điện ngắn mạch chạy trong pha A MF F3: I F3 A ( kA ) = I F3A I F1cb = 0,171.4,12 = 0,705kA Lớp HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội Tr ờng Đại Học - 15 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh 3.2 Dòng điện chạy trong pha B và C Để tính dòng điện các pha B, C chạy trong MF ta sử dụng toán tử quay a = e j120 Dòng điện chạy trong MF F1 và F2: Pha B: 0 I F1B... thuận và nghịch 3.1 Dòng điện chạy trong pha A Lớp HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội Tr ờng Đại Học - 13 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh Tính dòng điện thứ tự thuận bỏ qua ảnh hởng của góc lệch pha 1 Ta đã tính đợc I (Na) 1 = 0,530 Giả thiết góc pha dòng điện thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch bằng 0 * * U Na1 = j I Na1 X (1) = j.0,530.1,302 = j0,690 Sức điện động đẳng trị của nguồn pha A: * * *... X 20 I Na 2 = I Na1 = 0,530 Dòng điện thứ tự nghịch chạy trong MF F3: X 0,611 X21 I F3 A 2 = I Na 2 2 = 0,530 = 0,090 X 22 3,6 Dòng điện thứ tự nghịch chạy trong MF F12: F12 X 2 0,611 I F12 A 2 = I Na 2 = 0,530 = 0,210 X 21 1,546 Lớp HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội X22 F3 Tr ờng Đại Học - 14 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh Dòng điện thứ tự nghịch chạy trong MF F1 và F2: I F12 A 2 0,210... HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội XH U Na 0 XB3 Tr ờng Đại Học - 12 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh X 0 = X H1 // X H 2 // X B 3 = 2,733 // 2,733 // 1,4 = 0,691 do đó: X (1) = X 0 + X 2 = 0,691 + 0,611 = 1,302 Theo quy tắc đẳng trị thứ tự thuận: E a 1,044 1 I (Na) 1 = = = 0,53 (1) X1 + X 0,658 + 1,302 Dòng điện ngắn mạch tổng hợp: 1 I (N ) = m (1) I Na1 = 3.0,53 = 1,59 Dòng điện ngắn mạch. .. ) 2 (0,078 j0,045) 0 0 I F3C = 0,169 + j0,009 = 0,169177 0 Trong hệ đơn vị có tên: Lớp HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội Tr ờng Đại Học - 16 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh I F3 B ( kA ) = I F3 B I F1cb = 0,018.4,12 = 0,074kA I F3C ( kA ) = I F3C I F1cb = 0,169.4,12 = 0,696kA Lớp HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội Tr ờng Đại Học - 17 - ... tổng hợp trong hệ đơn vị có tên : 1 1 I (N ) (kA) = I (N ) I cbII = 1,59.5,02 = 8,02kA 2 Đồ thị véc tơ dòng điện và điện áp các pha Dòng điện I Nc1 I Na1 = I Na 2 = I Na 0 I Na I Nc 2 I Nb1 Điện áp U Na1 U Nc 2 U Nb 2 U Na = 0 U Nc U Nc1 U Nb1 U Nb U các 3 Dòng điện ngắn mạch chạy trong Na 2 pha của MFĐ Vì các máy phát nối với cuộn đấu của các máy phát điện nên dòng điện chạy trong. .. 0,8.0,45 = 0,36 S 1000 X 2 F( cb ) = X 2 F ( dm ) cb = 0,165 = 2,2 S dm 75 Lớp HTĐ - F - K45 Bách Khoa Hà Nội Tr ờng Đại Học - 11 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh Ta có sơ đồ thay thế thứ tự nghịch nh sau: HT X2HT XD N2 XC XB3 XH X2F XK X2F F1 F2 F3 HT Biến đổi sơ đồ tơng tự phần 1.2 ta có sơ đồ đẳng trị: trong đó: X 1,533 X 20 = X 2 HT + X D + C = 0,36 + 0,272 + = 1,4 2 2 1 1 X 21 = ( X... X 3 U Na1 Dòng điện thứ tự thuận chạy trong MF F3: E A U Na1 j1,038 j0,690 I F 3 A1 = = = 0,107 X3 3,26 Dòng điện thứ tự thuận chạy trong nhánh F12: * E A U Na1 j1,038 j0,690 I F12 A1 = = = 0,152 X15 2,297 Dòng điện thứ tự thuận chạy trong MF F1 và F2: * * * I F1A1 I F12 A1 0,152 = I F 2 A1 = = = 0,076 2 2 * HT Dòng điện thứ tự nghịch Dòng điện thứ tự nghịch tại điểm ngắn mạch: X 20 I Na... = 5,02 + 2,15.2,1 + 2,4.0,37 = 6,12kA 1,288 III Ngắn mạch một pha chạm đất tại N 2 1 Tính dòng điện ngắn mạch tổng hợp Sơ đồ thay thế thứ tự thuận Sơ đồ thay thế thứ tự thuận hoàn toàn giống trờng hợp ngắn mạch 3 pha Ta đã tính đợc ở phần 1.2 X1 = 0,658 Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch Các thông số điện kháng của MBA B1, B2, B3, đờng dây hoàn toàn giống trong sơ đồ thứ tự thuận, chỉ có HT và MF là X 2... 0 0 Dòng điện tổng hợp: I F1A = I F 2 A1 = I F1A1 + I F1A 2 = 0,066 + j0,038 + 0,091 j0,052 I F1A = I F 2 A1 = 0,157 j0,014 = 0,158 50 I F3 A = I F3A1 + I F3A 2 = 0,093 + j0,054 + 0,078 j0,045 I F3 A = 0,171 + j0,009 = 0,17130 Để tính trong hệ đơn vị có tên ta xác định dòng điện cơ bản ở cấp điện áp máy phát: ScbF 75 I cbF = = = 4,12kA 3U cbF 3.10,5 Dòng điện ngắn mạch chạy trong pha . HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 16 - Bµi tËp dµi Ng¾n m¹ch NguyÔn TiÕn Quúnh kA696,012,4.169,0I.II kA074,012,4.018,0I.II cb1FC3F)kA(C3F cb1FB3F)kA(B3F === === Líp HT§ - F - K45. sơ đồ thay thế trong đó các máy phát điện đợc thay thế bằng sức Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 2 - Bài tập dài Ngắn mạch Nguyễn Tiến Quỳnh điện động siêu quá độ " ~ E . : 26,34,186,1XXX 766,0 2 533,1 2 X X 522,0272,0250,0XXX 3B3F3 C 2 DHT1 =+=+= === =+=+= Lớp HTĐ - F - K45 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội - 3 - X HT X D X C X H X F X B3 X F HT F 1 F 2 F 3 X K N 1 Bµi tËp dµi Ng¾n m¹ch