CAO ĐẲNG PHƯƠNG ĐÔNG QUẢN NAM BÀI GIẢNG NGẮN MẠCH ĐIỆN CHƯƠNG 2: Các dẫn tính toán ngắn mạch I Những giả thiết bản: Mạch từ không bão hòa Bỏ qua dòng điện từ hóa máy biến áp Bỏ qua dung dẫn đường dây Bỏ qua điện trở tác dụng Hệ thống điện pha đối xứng Xét đến phụ tải cách gần I’S Z’ ZB I’ IT ID ZD IC IC II Hệ đơn vị tương đối: Định nghĩa: Trị số đơn vị tương đối đại lượng vật lý tỷ số với đại lượng vật lý khác thứ nguyên chọn làm đơn vị đo lường Đại lượng vật lý chọn làm đơn vị đo lường gọi đại lượng A *( cb ) Ví dụ: I = 10KA Chọn Icb = 2KA A  A cb  I*( cb )  I I cb 10   I*(cb) đọc I tương đối (tức dòng điện I hệ đơn vị tương lượng Icb) Chọn lượng bản: Khi tính toán hệ thống điện pha người ta dùng đại lượng sau: Scb : công suất pha.[MVA] Ucb : điện áp dây bản.[KV] Icb : dòng điện bản.[KA] Zcb : tổng trở pha bản.[] Xét ý nghĩa vật lý, đại lượng có liên hệ với qua biểu thức sau: Scb = Z cb  Ucb Icb U cb 3.I cb Do ta chọn tùy ý số đại lượng bản, đại lượng lại tính từ biểu thức Thông thường chọn trước Scb , Ucb * Scb : nên chọn số tròn (chẳng hạn 100, 200, 1000MVA, ) chọn Sđm * Ucb : Khi tính toán gần chọn Ucb = Uđm = Utb Theo qui ước có Utb sau [KV]: 500; 330; 230; 154; 115; 37; 23; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,525 Một số tính chất hệ đơn vị tương đối: 1) Các đại lượng dùng làm đơn vị đo lường cho đại lượng toàn phần đồng thời dùng cho thành phần chúng Ví dụ: Scb - S, P, Q; Zcb - Z, R, X 2) Trong đơn vị tương đối điện áp pha điện áp dây nhau, công suất pha công suất pha 3) Một đại lượng thực có giá trị ĐVTĐ khác tùy thuộc vào lượng ngược lại 4) Thường tham số thiết bị cho ĐVTĐ với lượng định mức chúng (Sđm, Uđm, Iđm) Cho trước Z*(đm):  U âm U âm Z  Z* ( âm) Z âm  Z * ( âm) = Z * ( âm) Sâm 3.I âm 5) Đại lượng ĐVTĐ biểu diễn theo phần trăm Ví dụ kháng điện, cho trước XK%: X K % U âm  X K  X * ( âm) X âm = 100 3.I âm máy biến áp, cho trước uN%:  uN % U âm X B % U âm XB  = 100 3.I âm 100 Sâm Tính đổi đại lượng hệ đơn vị tương đối: A = A*(cb1) Acb1 = A*(cb2) Acb2 *Từ lượng CB1 (Scb1, Ucb1, Icb1) sang CB2 (Scb2, Ucb2, Icb2): U cb1 E* ( cb2)  E* ( cb1) U cb2 Z* ( cb2) I cb2 U cb1 Scb2 U  Z * ( cb1) = Z* ( cb1) I cb1 U cb2 Scb1 U cb1 cb2 * Từ lượng định mức ĐM (Sđm, Uđm, Iđm) sang thành giá trị ứng với lượng CB (Scb, Ucb, Icb) : U âm E* ( cb)  E* ( âm) U cb I cb U âm Scb U âm Z* ( cb)  Z* ( âm) = Z* ( âm) I âm U cb Sâm U cb * Khi chọn Ucb = Uđm : E* ( cb)  E* ( âm) Z * ( cb) I cb  Z * ( âm) I âm Scb = Z * ( âm) Sâm III Cách thành lập sơ đồ thay thế: k1, k2, kn : tỷ số biến đổi máy biến áp III.1 Qui đổi xác hệ đơn vị có tên: - Chọn đoạn tùy ý làm đoạn sở - Sức điện động, điện áp, dòng điện tổng trở đoạn cần xét (thứ n) qui đổi đoạn sở theo: III.2 Qui đổi gần hệ đơn vị có tên: Giả thiết: Như vậy: Uđm = Utb U tbcs U tb1 k1  ; k2  ; ; U tb1 U tb kn U tbn1  U tbn Do ta có biểu thức qui đổi đơn giản hơn: En qâ U tbcs U tb1 U tbn-1 U tbcs  En = En U tb1 U tb2 U tbn U tbn  U tbcs   Z n Z n qâ    U tbn  Lưu ý: Nếu đại lượng cho trước ĐVTĐ phải tính đổi gần đơn vị có tên U U tb Ví dụ, cho Z*(đm) thì: Z  Z * ( âm) = Z * ( âm) tb Sâm 3.I âm III.3 Qui đổi xác hệ đơn vị tương đối: Chọn đoạn sở lượng Scb , Ucbcs đoạn sở Tính lượng đoạn khác Lượng Ucbn đoạn thứ n tính sau: U cbn  U cbcs k 1.k .k n (Scbn  Scbcs = Scb )  Tính đổi tham số phần tử đoạn sang đơn vị tương lượng đoạn - Nếu tham số cho trước đơn vị có tên dùng biểu thức tính đổi từ hệ đơn vị có tên sang hệ đơn vị tương đối Ví dụ: U * ( cb) U  U cb ; Z * ( cb) Scb  Z U cb - Nếu tham số cho trước đơn vị tương lượng định mức hay lượng dùng biểu thức tính đổi hệ đơn vị tương đối Ví dụ, cho trước Z*(đm) thì: Z *( cb) I cb U âm  Z * ( âm) I âm U cb Scb U âm = Z * ( âm) Sâm U cb III.4 Qui đổi gần hệ đơn vị tương đối: Giả thiết: Uđm = Utb  Chọn Scb chung cho tất đoạn  Trên đoạn lấy Ucb = Utb  Tính đổi tham số phần tử đoạn sang đơn vị tương đối theo biểu thức gần Tóm tắt số biểu thức tính toán tham số phần tử THAM SỐ TRA ĐƯỢC TÍNH TRONG ĐƠN VỊ CÓ TÊN x”d, Sđm, Uđm U âm x "d Sâm dây) uN%, k, Sđm uN % U âm 100 Sâm Kháng điện X%, Iđm, Uđm X % U âm 100 3.I âm Đường dây X1 X1.l THIẾT BỊ Máy phát Máy biến áp (2 cuộn SƠ ĐỒ THAY THẾ [/Km] TÍNH CHÍNH XÁC TRONG ĐVTĐ x "d Scb U âm Sâm U cb TÍNH GẦN ĐÚNG TRONG ĐVTĐ x "d Scb Sâm uN % Scb U âm 100 Sâm U cb uN % Scb 100 Sâm X % I cb U âm 100 I âm U cb X % I cb 100 I âm X l Scb U cb S X l cb U tb Ví dụ: Lập sơ đồ thay thế, thực tính toán hệ đơn vị tương đối cách quy đổi gần Xác định trị số dòng điện ngắn mạch pha điểm N.1 N.2, biết ban đầu máy phát làm việc chế độ không tải với điện áp định mức (Các đường dây điện kháng x1 = 0,4Ohm/Km) Sơ đồ thay thế: N2 N1 E1 x7 x8 x1 x5 x2 x3 x4 x9 x10 N3 x6 x11 x12 r10 IV Biến đổi sơ đồ thay : Các phép biến đổi sơ đồ thay sử dụng tính toán ngắn mạch nhằm mục đích biến đổi sơ đồ thay phức tạp hệ thống điện thành sơ đồ đơn giản tiện lợi cho việc tính toán, gọi sơ đồ tối giản Sơ đồ tối giản bao gồm nhánh nối trực tiếp từ nguồn sức điện động đẳng trị E đến điểm ngắn mạch thông qua điện kháng đẳng trị X Các phép biến đổi sơ đồ thay thế:  Nhánh đẳng trị  Biến đổi Y -   Biến đổi - lưới  Lợi dụng tính chất đối xứng sơ đồ IV.1 Nhánh đẳng trị: n  Eât  Ek Y k k 1 n  k 1 Yk ; X ât  n  k 1 Yk : Yk = 1/ Xk điện dẫn nhánh thứ k IV.2 Biến đổi Y - : X12  X1 + X + X1 = X1.X X3 X12 X13 X12  X13  X 23 IV.3 Biến đổi - lưới: 1,2,3,4: nguồn 5: điểm NM  Xmn = Xm Xn Y Xm , Xn : điện kháng nhánh thứ m n hình Y: tổng điện dẫn tất nhánh hình IV.4 Lợi dụng tính chất đối xứng sơ đồ : Khi sơ đồ hoàn toàn đối xứng điểm NM phần sơ đồ đối xứng, lợi dụng tính chất đối xứng làm cho việc biến đổi đơn giản cách ghép chung nhánh bỏ bớt số nhánh mà dòng ngắn mạch không qua Trong sơ đồ hình a, tất phần tử loại có tham số ngắn mạch N.1, lợi dụng tính đối xứng phần sơ đồ ghép chung hai nhóm MF MBA cuộn dây thành hình b V CÔNG SUẤT NGẮN MẠCH : Công suất ngắn mạch: SNt = INt Utb INt: dòng ngắn mạch vào thời điểm t trình độ Utb: điện áp trung bình đoạn tính dòng ngắn mạch  Khi chọn hay kiểm tra máy cắt t thời điểm mà tiếp điểm máy cắt mở SNt < Scđm  Trong đơn vị tương Ucb = Utb dòng ngắn mạch công suất ngắn mạch nhau: S*N = I*N  Khi biết công suất ngắn mạch SNH (hoặc dòng ngắn mạch INH) hệ thống cung cấp cho điểm ngắn mạch tính điện kháng XH hệ thống điểm ngắn mạch: XH  U tb 3.I NH U tb  SNH  Trong hệ đơn vị tương lượng Scb Ucb = Utb thì: X *H I cb  I NH Scb  SNH Ví dụ: Khi ngắn mạch điểm N.1 công suất ngắn mạch SN = 500MVA Hãy xác định công suất ngắn mạch ngắn mạch điểm N.2 trường hợp sau: a) Máy cắt MC mở b) Máy cắt MC đóng [...]... tính dòng ngắn mạch  Khi chọn hay kiểm tra máy cắt thì t là thời điểm mà các tiếp điểm chính của máy cắt mở ra SNt < Scđm  Trong đơn vị tương đối với Ucb = Utb thì dòng ngắn mạch và công suất ngắn mạch là như nhau: S*N = I*N  Khi biết công suất ngắn mạch SNH (hoặc dòng ngắn mạch INH) do hệ thống cung cấp cho điểm ngắn mạch có thể tính được điện kháng XH của hệ thống đối với điểm ngắn mạch: XH ... hệ ĐV có tên B3 PT2 B4 115 35KV 115 10,5KV D2 D3 D1 B5 B1 110 10,5KV B2 121 10,5KV 121 10,5KV 10KV 2KA X%=5 K   F1 F2 PT3 III .2 Qui đổi gần đúng trong hệ đơn vị có tên: Giả thiết: Như vậy: Uđm = Utb U tbcs U tb1 k1  ; k2  ; ; U tb1 U tb 2 kn U tbn1  U tbn Do đó ta sẽ có các biểu thức qui đổi đơn giản hơn: En qâ U tbcs U tb1 U tbn-1 U tbcs  En = En U tb1 U tb2 U tbn U tbn 2  U tbcs  ...  Eât  Ek Y k k 1 n  k 1 Yk ; X ât  1 n  k 1 Yk trong đó : Yk = 1/ Xk là điện dẫn của nhánh thứ k IV .2 Biến đổi Y - : X 12  X1 + X 2 + X1 = X1.X 2 X3 X 12 X13 X 12  X13  X 23 IV.3 Biến đổi sao - lưới: 1 ,2, 3,4: nguồn 5: điểm NM  Xmn = Xm Xn Y Xm , Xn : điện kháng của nhánh thứ m và n trong hình sao Y: tổng điện dẫn của tất cả các nhánh hình sao IV.4 Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ... một số nhánh mà dòng ngắn mạch không đi qua Trong sơ đồ hình a, nếu tất cả các phần tử cùng loại có các tham số như nhau thì khi ngắn mạch tại N.1, lợi dụng tính đối xứng từng phần của sơ đồ có thể ghép chung hai nhóm MF và MBA 3 cuộn dây thành một như hình b V CÔNG SUẤT NGẮN MẠCH : Công suất ngắn mạch: SNt = INt Utb INt: dòng ngắn mạch vào thời điểm t trong quá trình quá độ Utb: điện áp trung bình... định trị số của dòng điện khi ngắn mạch 3 pha lần lượt tại các điểm N.1 và N .2, biết rằng ban đầu máy phát làm việc ở chế độ không tải với điện áp định mức (Các đường dây trên không có điện kháng x1 = 0,4Ohm/Km) Sơ đồ thay thế: N2 N1 E1 x7 x8 x1 x5 x2 x3 x4 x9 x10 N3 x6 x11 x 12 r10 IV Biến đổi sơ đồ thay thế : Các phép biến đổi sơ đồ thay thế được sử dụng trong tính toán ngắn mạch nhằm mục đích biến... tính được điện kháng XH của hệ thống đối với điểm ngắn mạch: XH  U tb 3.I NH 2 U tb  SNH  Trong hệ đơn vị tương đối với các lượng cơ bản là Scb và Ucb = Utb thì: X *H I cb  I NH Scb  SNH Ví dụ: Khi ngắn mạch tại điểm N.1 thì công suất ngắn mạch là SN = 500MVA Hãy xác định công suất ngắn mạch khi ngắn mạch tại điểm N .2 trong 2 trường hợp sau: a) Máy cắt MC mở b) Máy cắt MC đóng ... 2 U âm x "d Sâm dây) uN%, k, Sđm 2 uN % U âm 100 Sâm Kháng điện X%, Iđm, Uđm X % U âm 100 3.I âm Đường dây X1 X1.l THIẾT BỊ Máy phát Máy biến áp (2 cuộn SƠ ĐỒ THAY THẾ [/Km] TÍNH CHÍNH XÁC TRONG ĐVTĐ x "d 2 Scb U âm 2 Sâm U cb TÍNH GẦN ĐÚNG TRONG ĐVTĐ x "d Scb Sâm 2 uN % Scb U âm 2 100 Sâm U cb uN % Scb 100 Sâm X % I cb U âm 100 I âm U cb X % I cb 100 I âm X 1 l Scb 2 U cb S X 1 l cb 2. ..En qâ  (k1 k 2 k n ) En U n qâ  (k1 k 2 k n ) U n I n qâ 1  In k1 k 2 k n Z n qâ  (k1 k 2 k n ) 2 Z n Lưu ý: - En, Un, In, Zn: tham số của đoạn thứ n trong đơn vị có tên - Enqđ, Unqđ, Inqđ, Znqđ: tham số của đoạn thứ n trong đơn vị có tên đã được quy... trong tính toán ngắn mạch nhằm mục đích biến đổi những sơ đồ thay thế phức tạp của hệ thống điện thành một sơ đồ đơn giản nhất tiện lợi cho việc tính toán, còn gọi là sơ đồ tối giản Sơ đồ tối giản có thể bao gồm một hoặc một số nhánh nối trực tiếp từ nguồn sức điện động đẳng trị E đến điểm ngắn mạch thông qua một điện kháng đẳng trị X Các phép biến đổi sơ đồ thay thế:  Nhánh đẳng trị  Biến đổi Y - ... Ví dụ, đã cho Z*(đm) thì: 2 U âm U âm Z  Z* ( âm) = Z* ( âm) Sâm 3.I âm - Lưu ý về k:  k lấy bằng tỷ số biến áp lúc không tải tích của k chỉ bao gồm k của những máy biến áp nằm giữa đoạn xét và đoạn cơ sở “chiều” của k lấy từ đoạn cơ sở đến đoạn cần xét Như vậy: U đm.cs U 'đm1 U 'đm.n 1 k1  ; k2  ; ; k n  U đm1 U đm 2 U đm.n PT1 Ví dụ: Quy đổi điện kháng của kháng điện K về đoạn cơ sở (đoạn ... A*(cb2) Acb2 *Từ lượng CB1 (Scb1, Ucb1, Icb1) sang CB2 (Scb2, Ucb2, Icb2): U cb1 E* ( cb2)  E* ( cb1) U cb2 Z* ( cb2) I cb2 U cb1 Scb2 U  Z * ( cb1) = Z* ( cb1) I cb1 U cb2 Scb1 U cb1 cb2... Scđm  Trong đơn vị tương Ucb = Utb dòng ngắn mạch công suất ngắn mạch nhau: S*N = I*N  Khi biết công suất ngắn mạch SNH (hoặc dòng ngắn mạch INH) hệ thống cung cấp cho điểm ngắn mạch tính điện. .. dòng điện ngắn mạch pha điểm N.1 N .2, biết ban đầu máy phát làm việc chế độ không tải với điện áp định mức (Các đường dây điện kháng x1 = 0,4Ohm/Km) Sơ đồ thay thế: N2 N1 E1 x7 x8 x1 x5 x2 x3