›
›

Bài giảng Phân tích ngắn mạch trong hệ thống điện - Trương Ngọc Minh

pdf 134 trang haiha333 08/01/2022 7960
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Phân tích ngắn mạch trong hệ thống điện - Trương Ngọc Minh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_phan_tich_ngan_mach_trong_he_thong_dien_truong_ngo.pdf

Nội dung text: Bài giảng Phân tích ngắn mạch trong hệ thống điện - Trương Ngọc Minh

  1. Phân tích Ngắn mạch trong Hệ thống điện TS. Trương Ngọc Minh 1
  2. Nội dung môn học 1 Khái niệm chung 2 Quá trình quá độ của MFĐ khi ngắn mạch 3 Thiết lập sơ đồ tính dòng điện ngắn mạch 4 Tính toán dòng điện ngắn mạch quá độ 5 Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng 6 Sự cố phức tạp trong hệ thống điện 2
  3. Chương 1 Khái Niệm Chung 3
  4. 1.1. Một vài khái niệm cơ bản Định nghĩa ‣ Ngắn mạch là gì? ‣ Tổng trở ngắn mạch 4
  5. 1.1. Một vài khái niệm cơ bản Các nguyên nhân gây ngắn mạch ‣ Do cách điện bị hỏng ‣ Già cỗi khi làm việc lâu ngày; ‣ Bị tác động bởi điện trường mạnh gây phóng điện ‣ Do tác động của con người, động vật hoặc gió bão ‣ Do sét đánh ‣ Thao tác không đúng quy trình 5
  6. 1.1. Một vài khái niệm cơ bản Phân loại dạng ngắn mạch 6
  7. 1.1. Một vài khái niệm cơ bản Hậu quả của ngắn mạch ‣ Gây phát nóng cục bộ nhanh; ‣ Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần của thiết bị; ‣ Gây sụt áp lưới điện; ‣ Có thể gây mất ổn định Hệ thống điện; ‣ Sinh ra các dòng điện không đối xứng; ‣ Gây gián đoạn cung cấp điện => Ngắn mạch cần được loại trừ nhanh (3-5 chu kì) 7
  8. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Mục đích tính toán dòng ngắn mạch ‣ Lựa chọn thiết bị điện và dây dẫn phù hợp; ‣ Tính toán cài đặt và chỉnh định bảo vệ rơ le; ‣ Lựa chọn sơ đồ thích hợp để hạn chế dòng ngắn mạch; ‣ Lựa chọn thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch. 8
  9. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch 3 pha xa nguồn mạng đơn giản t R − U − t T m L I sin( t ) i e a u(t)= U sin(ωt +α ) i(t)= sin(ωt +α −ϕ )+Ce = i (t)+ i (t)= CKm ω +α −ϕN + a0 m Z N CK a ωL L Z = R2 +(ωL)2 ϕ = arctg( ) T = N R a R 9
  10. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch 3 pha xa nguồn mạng đơn giản ‣ Dòng điện trước khi ngắn mạch xảy ra: U i(t)= m sin(ωt +α −ϕ)= I sin(ωt +α −ϕ) Z ' m ω(L+ L' ) Z ' = (R + R' )2 +(ωL+ωL' )2 ϕ = arctg R + R' ‣ Tại thời điểm t = 0: i(0)= i0 i(0)= iCK (0)+ ia(0)= ICKm sin(α −ϕN )+C = Im sin(α −ϕ) ia0 = C = Im sin(α −ϕ)− ICKm sin(α −ϕN ) R − t i (t)= ⎡I sin(α −ϕ)− I sin(α −ϕ )⎤e L a ⎣ m CKm N ⎦ 10
  11. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch 3 pha xa nguồn mạng đơn giản 11
  12. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch 3 pha xa nguồn mạng đơn giản 12
  13. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch 3 pha xa nguồn mạng đơn giản 13
  14. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch 3 pha xa nguồn mạng đơn giản ‣ Dòng ngắn mạch bao gồm 02 thành phần: ‣ Thành phần dòng điện chu kỳ xác định bởi thông số mạch và sức điện động nguồn sau ngắn mạch; ‣ Thành phần tự do mang đặc tính ngẫu nhiên. 14
  15. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch xung kích 15
  16. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Trị số ixk ‣ Thời điểm xuất hiện trị số xung kích 0,01s; ‣ ia(0) = Ickm i(t)= iCK (t)+ ia(t) 0,01 0,01 − − Ta Ta ixk = iCK (0,01)+ ia0e ≈ ICKm(1+ e )= kxkICKm = 2kxkICK 0,01 − Ta kxk = 1+ e là hệ số xung kích ICK là trị số hiệu dụng của thành phần dòng điện ngắn mạch 16
  17. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Trị số hiệu dụng dòng ngắn mạch toàn phần ‣ Tại thời điểm bất kỳ 1 t+T/2 I = i2 dt T là chu kỳ thời gian của dòng điện xoay chiều t ∫ N T t−T/2 t t I − − 2 2 CKm Ta Ta I = I + I ICK = I = i (t)= i e = I e t at CK 2 at a a0 CKm ‣ Trị số hiệu dụng lớn nhất tại t = 0,01s Iat = ia(0,01)= ixk − ICKm = 2(kxk −1)ICK 2 Ixk = ICK 1+2(kxk −1) 17
  18. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Công suất ngắn mạch ‣ Công suất ngắn mạch SNt = 3UtbINt Utb là điện áp dây trung bình của mạng điện INt là trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch tại t ‣ Ý nghĩa - Lựa chọn máy cắt phù hợp S c a t ;≥ SNt 2 Utb - Tính toán tổng trở ngắn mạch ZHT = SN 18
  19. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch ở gần MFĐ đồng bộ ‣ Dòng điện ngắn mạch thay đổi phức tạp do: - Ảnh hưởng của hỗ cảm giữa stato và roto làm thay đổi sức điện động của máy phát ở giai đoạn đầu; - Tác động của thiết bị tự động điều chỉnh kích từ làm thay đổi dòng điện kích từ ở giai đoạn sau. 19
  20. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ảnh hưởng của hiện tượng hỗ cảm 20
  21. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Ảnh hưởng của TĐK 21
  22. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Sự thay đổi của dòng điện ngắn mạch 22
  23. 1.2. Dòng điện ngắn mạch Sự thay đổi của dòng điện ngắn mạch ‣ Tính toán khảo sát các hiện tượng quá điện áp, cộng hưởng điện từ, đánh giá khả năng dập hồ quang của máy cắt ; ‣ Tính toán trị số đặc trưng như trị số dòng xung kích, trị số hiệu dụng dòng ngắn mạch toàn phần ở đầu quá trình quá độ 23
  24. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Tính toán ngắn mạch duy trì khi MFĐ có TĐK 24
  25. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Tính toán ngắn mạch duy trì khi MFĐ có TĐK 25
  26. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Tính toán ngắn mạch duy trì khi MFĐ có TĐK Tỉ số ngắn mạch I TN = If =Ifdm I fdm Đặc tính không tải của MFĐ Eq = C × I f Đặc tính ngắn mạch của MFĐ I = TN × I f E C X = q = d I TN 26
  27. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Tính toán ngắn mạch duy trì khi MFĐ có TĐK Điện kháng tới hạn: E qgh U dm I = = = Ith X d + Xth Xth X dU dm X d Xth = X*th = Eqgh −U dm Eqgh −1 Dòng ngắn mạch ở trạng thái tới hạn: 1 I*th = Xth 27
  28. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Tính toán ngắn mạch duy trì khi MFĐ có TĐK 28
  29. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Tính toán ngắn mạch duy trì khi MFĐ không có TĐK ‣ Sức điện động Eq của MFĐ không thay đổi: 2 2 E U cos U sin I X q = ( o ϕ) + ( o ϕ + o d ) ‣ Trị số dòng ngắn mạch: E E I = ∑ = ∑ N Z 2 2 ∑ R∑ + X ∑ 29
  30. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Ảnh hưởng của phụ tải ‣ Ảnh hưởng đến trị số của dòng ngắn mạch; ‣ Ảnh hưởng đến phân bố của dòng điện ngắn mạch 30
  31. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Xác định tổng trở phụ tải ‣ Phụ tải có trị số định mức: Z* pt = cosϕ + jsinϕ ‣ Khi phụ tải là tổng trở đầy đủ Zpt: ! ! ! ! ! ! ! ! U dm = Eq − jIX d = IZ pt Eq = IZ pt + jIX d = I(Z pt + jX d ) ‣ Khi thay Zpt là tổng trở thuần kháng Xpt: ! ! ! ! U dm = Eq − jIX d = jIX pt U dm X pt = X d Eq −U dm 31
  32. 1.3. Dòng điện ngắn mạch duy trì Ví dụ tính toán 32
  33. Chương 2 Qúa Trình Qúa Độ Của MFĐ Khi Ngắn Mạch 33
  34. 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng việc tính toán dòng ngắn mạch quá độ ‣ Sự biến thiên của dòng điện kích từ tại t = 0; ‣ Sự biến thiên của sđđ đồng bộ Eq do dòng kích từ sinh ra; => khó khăn khi tính toán dòng ngắn mạch quá độ. ‣ Khái niệm sức điện động quá độ, điện kháng quá độ. 34
  35. 2.2. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ pha 2.2.1. Hệ toạ độ pha ‣ Từ thông tổng hợp phần ψ s ứng ψ s ; ‣ Từ thông của roto ψ f ; ‣ Từ thông cuộn cản; ‣ Từ thông tổng hợp: ψ Σ =ψ s +ψ f 35
  36. 2.2. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ pha 2.2.2. Hệ phương trình vi phân QTQĐ 36 Scanned with CamScanner
  37. 2.2. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ pha 2.2.2. Hệ phương trình vi phân QTQĐ ‣ Phương trình vi phân QTQĐ điện từ trong mỗi cuộn dây pha: dψ u = − A − r × i ‣ ψ , ψ ,ψ - từ thông móc vòng toàn A dt A A B C phψ sần với các cuộn dây pha của stato; dψ B uB = − − r × iB ‣ dt iA , i B , iC - dòng điện trong các cuộn dây pha của stato; dψ C uC = − − r × iC dt ‣ r - điện trở của cuộn dây pha. 37
  38. 2.2. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ pha 2.2.2. Hệ phương trình vi phân QTQĐ ‣ Phương trình vi phân QTQĐ điện từ trong các cuộn dây trên roto: ‣ ψ , ψ ,ψ - từ thông móc vòng trong dψ f D Q f cuộn dây kích từ, cuộn cản dọc trục và u f = − rf × i f dt cuộn cản ngang trục; ψ s dψ D 0 = − − r × i ‣ i , i , i - dòng điện trong cuộn dây kích dt D D f D Q từ, cuộn cản dọc trục và cuộn cản ngang dψ 0 = Q − r × i trục; dt Q Q ‣ r f , r D , r Q - điện trở các cuộn dây trên roto; ‣ u f - điện áp kích từ. 38
  39. 2.2. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ pha 2.2.2. Hệ phương trình vi phân QTQĐ ‣ Quan hệ giữa các từ thông và dòng điện: ψ A = LAiA + M ABiB + M ACiC + M Af i f + M ADiD + M AQiQ ψ = M i + L i + M i + M i + M i + M i B BA A B B BC C Bf ψ s f BD D BQ Q ψ C = MCAiA + MCBiC + LCiC + MCf i f + MCDiD + MCQiQ ψ f = M fAiA + M fBiB + M fCiC + Lf i f + M fDiD L - hệ số tự cảm của các cuộn dây ψ D = M DAiA + M DBiB + M DCiC + M Df i f + LDiD M - hệ số hỗ cảm giữa ψ Q = MQAiA + MQBiB + MQCiC + LQiQ các cuộn dây 39
  40. 2.2. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ pha 2.2.2. Hệ phương trình vi phân QTQĐ ‣ Hỗ cảm giữa các cuộn dây pha với cuộn dây kích từ: M Af = M f cosγ o M M cos( 120 ) ψ Bf = f γ − s o MCf = M f cos(γ +120 ) ' LA = L + L cos2γ ' o M AB = M + M cos2(γ +120 ) 40
  41. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.1. Một số giả thiết ‣ Các giả thiết tần số hệ thống không thay đổi và bỏ qua bão hoà từ của lõi ψ s sắt; ‣ Mô hình MFĐ 3 pha được mô tả tương đương thành mô hình áy điện có 2 cuộn dây phần ứng vuông góc. 41
  42. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev 42
  43. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Hệ phương trình trong hệ toạ độ pha: d ⎡u ⎤ = − ⎡R ⎤⎡i ⎤ − ⎡ψ ⎤ ⎣ s ⎦ ⎣ s ⎦⎣ s ⎦ dt ⎣ s ⎦ ψ d s ⎡u ⎤ = ⎡R ⎤⎡i ⎤ + ⎡ψ ⎤ ⎣ r ⎦ ⎣ r ⎦⎣ r ⎦ dt ⎣ r ⎦ M i M i ⎣⎡ψ s ⎦⎤ = ⎣⎡ s ⎦⎤⎣⎡ s ⎦⎤ + ⎣⎡ sr ⎦⎤⎣⎡ r ⎦⎤ M i M i ⎣⎡ψ r ⎦⎤ = ⎣⎡ rs ⎦⎤⎣⎡ s ⎦⎤ + ⎣⎡ r ⎦⎤⎣⎡ r ⎦⎤ 43
  44. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Hệ phương trình trong hệ toạ độ pha: ⎡ u ⎤ ⎡ i ⎤ ⎡ ψ ⎤ ⎢ A ⎥ ⎢ A ⎥ ⎢ A ⎥ ψ ⎡ψ ⎤ = ⎢ ψ ⎥ u u i i s ⎣⎡ s ⎦⎤ = ⎢ B ⎥ ⎣⎡ s ⎦⎤ = ⎢ B ⎥ ⎣ s ⎦ B ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ u i ψ ⎣⎢ C ⎦⎥ ⎣⎢ C ⎦⎥ ⎣⎢ C ⎦⎥ ⎡ u ⎤ ⎡ i ⎤ ⎡ ψ ⎤ ⎢ f ⎥ ⎢ f ⎥ ⎢ f ⎥ ⎡u ⎤ = ⎢ 0 ⎥ ⎡i ⎤ = ⎢ i ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ r ⎦ ⎣ r ⎦ D ⎣⎡ψ r ⎦⎤ = ψ D ⎢ 0 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ iQ ⎥ ⎢ ψ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ Q ⎦ 44
  45. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Hệ phương trình trong hệ toạ độ pha: ⎡ ⎤ ⎡ R 0 0 ⎤ LA M AB M AC ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎡R ⎤ 0 R 0 M M L M ⎣ s ⎦ = ⎢ ⎥ ⎣⎡ s ⎦⎤ = ⎢ AB B BC ⎥ ψ s ⎢ ⎥ ⎢ 0 0 R ⎥ M M L ⎣ ⎦ ⎣⎢ AC BC C ⎦⎥ ⎡ R 0 0 ⎤ ⎡ L M 0 ⎤ ⎡ M M M ⎤ ⎢ f ⎥ ⎢ f fD ⎥ ⎢ Af AD AQ ⎥ ⎡R ⎤ = ⎢ 0 R 0 ⎥ ⎡ M ⎤ = ⎢ M L 0 ⎥ ⎡ M ⎤ = ⎢ M M M ⎥ ⎣ r ⎦ ⎢ D ⎥ ⎣ r ⎦ ⎢ fD D ⎥ ⎣ sr ⎦ ⎢ Bf BD BQ ⎥ ⎢ 0 0 RQ ⎥ ⎢ 0 0 L ⎥ ⎢ M M M ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ Q ⎦ ⎣ Cf CD CQ ⎦ 45
  46. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Hệ phương trình trong hệ toạ độ pha: ⎡ L − M M ⎤ ⎢ ⎥ ⎡ M ⎤ = − M L M ψ ⎣ s ⎦ ⎢ ⎥ s ⎢ − M − M L ⎥ ⎣ ⎦ ⎡ M cosγ M cosγ M sinγ ⎤ ⎢ f D Q ⎥ ⎡ M ⎤ = ⎢ M cos(γ −120o ) M cos(γ −120o ) M sin(γ −120o ) ⎥ ⎣ sr ⎦ ⎢ f D Q ⎥ ⎢ M cos(γ −120o ) M cos(γ −120o ) M sin(γ −120o ) ⎥ ⎣⎢ f D Q ⎦⎥ 46
  47. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Ma trận biến đổi Park - Gorev: ⎡ cosγ cos(γ −120o ) cos(γ +120o ) ⎤ ⎢ ⎥ 2 o o ⎡ A⎤ = ⎢ sinγ sin(γ −120 ) sin(γψ +120 ) ⎥ ⎣ ⎦ s 3 ⎢ ⎥ 1/ 2 1/ 2 1/ 2 ⎣⎢ ⎦⎥ ⎡ cosγ sinγ 1 ⎤ ⎢ ⎥ −1 o o ⎣⎡ A⎦⎤ = ⎢ cos(γ −120 ) sin(γ −120 ) 1 ⎥ ⎢ ⎥ cos(γ +120o ) sin(γ +120o ) 1 ⎣⎢ ⎦⎥ 47
  48. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Các biến sau biến đổi Park - Gorev: ⎡ u ⎤ ⎡ i ⎤ ⎢ d ⎥ ⎢ d ⎥ ' ' ψ ⎡u ⎤ = ⎢ u ⎥ = [A]⎡u ⎤ ⎡s i ⎤ = ⎢ i ⎥ = [A]⎡i ⎤ ⎣ s ⎦ ⎢ q ⎥ ⎣ s ⎦ ⎣ s ⎦ ⎢ q ⎥ ⎣ s ⎦ ⎢ u ⎥ ⎢ i ⎥ ⎣ 0 ⎦ ⎣ 0 ⎦ ⎡ ψ ⎤ ⎢ d ⎥ ⎡ψ ' ⎤ = ⎢ ψ ⎥ = [A]⎡ψ ⎤ ⎣ s ⎦ ⎢ q ⎥ ⎣ s ⎦ ⎢ ψ ⎥ ⎣ 0 ⎦ 48
  49. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Dòng điện stato theo biến đổi Park - Gorev: i 2 / 3⎡i cos i cos( 120o ) i cos( 1200 )⎤ d = ⎣ A γ + B γ − + C γ + ⎦ oψ 0 i 2 / 3⎡i sin i sin( 120 )s i sin( 120 )⎤ q = ⎣ A γ + B γ − + C γ + ⎦ i 1/ 3 i i i 0 = ⎣⎡ A + B + C ⎦⎤ iA = id cosγ + iq sinγ + io o 0 iB = id cos(γ −120 ) + iq sin(γ −120 ) + io o 0 iC = id cos(γ +120 ) + iq sin(γ +120 ) + io 49
  50. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Biến đổi Park - Gorev: ⎡ ⎤ −ψ q d d ⎢ ⎥ ⎡u ⎤ = − ⎡R ⎤⎡i ⎤ − ⎡ψ ⎤ => ⎡u' ⎤ = − ⎡R' ⎤⎡i' ⎤ − ⎡ψ ' ⎤ + ⎢ ψ ⎥dγ / dt ⎣ s ⎦ ⎣ s ⎦⎣ s ⎦ dt ⎣ s ⎦ ⎣ s ⎦ ⎣ s ⎦⎣ s ⎦ dt ⎣ s ⎦ ⎢ d ⎥ ψ d s d ⎢ 0 ⎥ ⎡u ⎤ = ⎡R ⎤⎡i ⎤ + ⎡ψ ⎤ => ⎡u' ⎤ = ⎡R ⎤⎡i ⎤ − ⎡ψ ' ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ r ⎦ ⎣ r ⎦⎣ r ⎦ dt ⎣ r ⎦ ⎣ r ⎦ ⎣ r ⎦⎣ r ⎦ dt ⎣ r ⎦ ⎡ψ ⎤ = ⎡ M ⎤⎡i ⎤ + ⎡ M ⎤⎡i ⎤ => ⎡ ' ⎤ ⎡ M ' ⎤⎡i' ⎤ ⎡ M ' ⎤⎡i ⎤ ⎣ s ⎦ ⎣ s ⎦⎣ s ⎦ ⎣ sr ⎦⎣ r ⎦ ⎣ψ s ⎦ = ⎣ s ⎦⎣ s ⎦ + ⎣ sr ⎦⎣ r ⎦ ⎡ψ ⎤ = ⎡ M ⎤⎡i ⎤ + ⎡ M ⎤⎡i ⎤ => ⎡ ' ⎤ ⎡ M ' ⎤⎡i' ⎤ ⎡ M ⎤⎡i ⎤ ⎣ r ⎦ ⎣ rs ⎦⎣ s ⎦ ⎣ r ⎦⎣ r ⎦ ⎣ψ r ⎦ = ⎣ rs ⎦⎣ s ⎦ + ⎣ r ⎦⎣ r ⎦ 50
  51. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.2. Phép biến đổi Park - Gorev ‣ Các ma trận theo phép biến đổi Park - Gorev: ⎡ ⎤ ⎡ M M 0 ⎤ R 0 0 ⎢ f D ⎥ −1 ⎢ ⎥ ⎡R' ⎤ = ⎡ A⎤⎡R ⎤⎡ A⎤ = 0 R 0 ⎡ M ' ⎤ = ⎡ A⎤⎡ M ⎤ = ⎢ 0 0 M ⎥ ⎣ s ⎦ ⎣ ⎦⎣ s ⎦⎣ ⎦ ⎢ ⎥ ⎣ sr ⎦ ⎣ ⎦⎣ sr ⎦ ⎢ Q ⎥ ⎢ 0 0 R ⎥ ⎢ 0 0 0 ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎡ ' ⎤ L + M + 3 L 0 0 ⎡ M 0 0 ⎤ ⎢ 2 ⎥ ⎢ f ⎥ −1 ⎢ ⎥ −1 ⎡ M ' ⎤ = ⎡ A⎤⎡ M ⎤⎡ A⎤ = 0 L + M − 3 L 0 ⎡ M ' ⎤ ⎡ M ⎤⎡ A⎤ ⎢ M 0 0 ⎥ ⎣ s ⎦ ⎣ ⎦⎣ s ⎦⎣ ⎦ ⎢ 2 ⎥ ⎣ rs ⎦ = ⎣ sr ⎦⎣ ⎦ = D ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ 0 0 L − 2M ⎥ ⎢ 0 MQ 0 ⎥ ⎣⎢ ⎦⎥ ⎣ ⎦ 51
  52. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.3. Đặc điểm của dòng điện sau biến đổi Park - Gorev 52
  53. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.3. Đặc điểm của dòng điện sau biến đổi Park - Gorev 53
  54. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.4. Từ thông của máy phát điện ‣ Từ thông có ích: ψ d = i f X ad ‣ Từ thông tản của cuộn kích từ: ψ σ f = I f Xσ f ‣ Từ thông tổng do cuộn kích từ sinh ra: ψ f =ψ d +ψ σ f = I f ( X ad + Xσ f ) = I f X f ‣ Từ thông phản ứng phần ứng: ψ ad = Id X ad ψ aq = Iq X aq 54
  55. 2.3. Phân tích MFĐ theo hệ toạ độ quay vuông góc 2.3.4. Từ thông của máy phát điện ‣ Từ thông tản của stato: I X ψ σ d = Id Xσ ψ σ q = q σ ‣ Từ thông tổng của stato: ψ sd =ψ ad +ψ σ d ψ sq =ψ aq +ψ σ q ‣ Từ thông tổng móc vòng với cuộn kích từ: ψ f Σ =ψ f +ψ ad ‣ Từ thông sinh bởi các cuộn cản: I X I X ψ ld = Ild X ad ψ σ d = Ild Xσ ld ψ lq = lq aq ψ σ q = lq σ lq 55
  56. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.1. Chế độ xác lập ‣ Từ thông tổng hợp móc vòng qua các cuộn dây phần ứng: ψ sd =ψ d +ψ ad +ψ σ d = I f X ad + Id X d = Uq ψ sq = 0 +ψ aq +ψ σ q = Iq X q = −U d X d = X ad + Xσ X q = X aq + Xσ 56
  57. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.1. Chế độ xác lập ‣ Phương trình cân bằng áp treo các trục: Uq = Eq + Id X d U d = −Iq X q ‣ Các đại lượng tổng hợp: ! I = Iq + jId ! U = Uq + jU d ! E = Eq 57
  58. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.1. Chế độ xác lập MFĐ cực ẩn X d = X q ! ! ! U = Eq − jIX q MFĐ cực lồi X d ≠ X q ! ! ! ! U = Eq − jId X d − jIq X q EQ = Eq + Id ( X d − X q ) ! ! ! U = EQ − jIX q 58
  59. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.2. Chế độ quá độ với máy phát không có cuộn cản ‣ Từ thông phản ứng phần ứng dọc trục ψ a d thay đổi theo thời gian; ‣ Từ thông tổng móc vòng của cuộn kích từ không đổi; ψ f Σ =ψ f +ψ ad ‣ Từ thông của cuộn kích từ thay đổi đột ngột. 59
  60. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.2. Chế độ quá độ với máy phát không có cuộn cản ‣ Thành phần từ thông có ích của ψ f Σ : ' ψ d = (1−σ f )ψ f ∑ Xσ f σ f = - hệ số tản của cuộn dây kích từ. X f ‣ ' Sức điện động quá độ E q : ' ' Eq =ψ d = (1−σ f )ψ f ∑ ' Eq - không thay đổi tại t = 0. 60
  61. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.2. Chế độ quá độ với máy phát không có cuộn cản ‣ Từ thông có ích ψ d trước khi ngắn mạch: ψ d = I f X ad = Eq = Uq + Id X d ' ‣ Từ thông có ích ψ d trước khi ngắn mạch: ' ψ d = (1−σ f )ψ f ∑ = (1−σ f )(ψ f −ψ ad ) 2 X ad = I f X ad − Id X ad + Xσ f ' = Eq 61
  62. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.2. Chế độ quá độ với máy phát không có cuộn cản ' ‣ Sức điện động quá độ ngang trục E q tại thời điểm ngắn mạch: 2 2 ' X ad X ad ' Eq = Eq − Id = Uq + Id X d − Id = Uq + Id X d X ad + Xσ f X ad + Xσ f X 2 1 X ' = X − ad = X + - điện kháng quá độ. d d X + X σ 1 1 ad σ f + X ad Xσ f ' ‣ Sức điện động quá độ dọc trục E d tại thời điểm ngắn mạch: ' Ed = U d − Iq X q = 0 = Ed 62
  63. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.2. Chế độ quá độ với máy phát không có cuộn cản IX +U sinϕ tgξ = q U cosϕ IX cosϕ tgδ = q U + IX q sinϕ Id = I sinξ Uq = U cosδ 63
  64. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản ‣ Từ thông tổng móc vòng của cuộn kích từ: ψ f Σ =ψ f +ψ ld −ψ ad =ψ d +ψ σ f +ψ ld −ψ ad ‣ Từ thông tổng móc vòng của cuộn cản dọc trục: ψ ldΣ =ψ ld +ψ σ ld +ψ ad ‣ Từ thông tổng móc vòng của cuộn cản ngang trục: ψ lqΣ =ψ lq +ψ σ lq +ψ aq 64
  65. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản ‣ Lượng từ thông thay đổi đột ngột của cuộn kích từ: Δψ f Σ = Δψ d + Δψ σ f + Δψ ld − Δψ ad = 0 ΔI f ( X ad + Xσ f ) + ΔIld X ad − ΔId X ad = 0 ‣ Lượng từ thông thay đổi đột ngột cuộn cản dọc trục: Δψ ldΣ = Δψ ld + Δψ σ ld + Δψ d − Δψ ad = 0 ΔIld ( X ad + Xσ ld ) + ΔI f X ad − ΔId X ad = 0 ΔI f Xσ f = ΔIld Xσ ld 65
  66. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản ‣ Thành phần từ thông có ích của ψ f Σ : '' ψ d = (1−σ f )ψ f ∑ Xσ f σ f = - hệ số tản của cuộn dây kích từ. X f ‣ " Sức điện động siêu quá độ ngang trục E q : " " Eq =ψ d = (1−σ f )ψ f ∑ " Eq - không thay đổi tại t = 0. 66
  67. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản " ‣ Sức điện động siêu quá độ ngang trục E q tại thời điểm ngắn mạch: " " Eq = Uq + Id X d ‣ Điện kháng siêu quá độ dọc trục: 1 X " = X + d σ 1 1 1 + + X ad Xσ f + Xσ ld 67
  68. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản ‣ Thành phần từ thông có ích móc vòng sang cuộn dây phần ứng ngang trục: '' ψ q = (1−σ lq )ψ lq∑ = (1−σ lq )(ψ lq +ψ σ lq +ψ aq ) Xσ lq σ lq = - hệ số tản của cuộn dây ngang trục X aq + Xσ lq " ‣ Sức điện động siêu quá độ dọc trục E d : " " Ed =ψ q = (1−σ lq )ψ lq∑ " Ed - không thay đổi tại t = 0. 68
  69. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản " ‣ Sức điện động siêu quá độ dọc trục E d tại thời điểm ngắn mạch: " " Ed = U d − Iq X q ‣ Điện kháng siêu quá độ ngang trục: 1 X " = X + q σ 1 1 + X aq + Xσ lq ‣ Sức điện động quá độ toàn phần: " "2 "2 E = Eq + Ed 69
  70. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.3. Chế độ quá độ với máy phát có cuộn cản IX q +U sinϕ tgξ = δ = ξ −ϕ U cosϕ I I cos Id = I sinξ q = ξ U U cos U d = U sinδ q = δ " 2 " 2 E = (U cosϕ) + (U sinϕ + IX d ) 70
  71. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.4. Sự thay đổi của SĐĐ và điện kháng sau ngắn mạch ‣ Sức điện động quá độ E’q và sức điện động siêu quá độ E”q: 71
  72. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.4. Sự thay đổi của SĐĐ và điện kháng sau ngắn mạch ‣ Điện kháng quá độ và điện kháng siêu quá độ: X d = Xσ + X ad 1 X ' = X + d σ 1 1 + X ad Xσ f 1 X " = X + d σ 1 1 1 + + X ad Xσ f Xσ ld 72
  73. 2.4. Sức điện động và điện kháng của MFĐ 2.4.4. Sự thay đổi của SĐĐ và điện kháng sau ngắn mạch ‣ Ảnh hưởng của vị trí xảy ra ngắn mạch: 73
  74. Chương 3 Thiết Lập Sơ Đồ Tính Dòng Điện Ngắn Mạch 74
  75. 3.1. Hệ đơn vị tương đối 3.1.1. Trị số tương đối ‣ Trị số tương đối: tỉ số của đại lượng trong hệ đơn vị có tên với đại lượng cơ bản cùng đơn vị đã chọn ‣ Các đại lượng cơ bản: Ucb ,Scb , Icb ,Zcb U S I Z U*(cb) = S*(cb) = I*(cb) = Z*(cb) = Ucb Scb Icb Zcb U Z = cb Scb = 3Ucb Icb cb 3Icb S U 2 I = I cb Z = Z cb *(cb) *(cb) S 3Ucb cb 75
  76. 3.1. Hệ đơn vị tương đối 3.1.2. Chuyển đổi đại lượng trong nhiều hệ tương đối khác nhau về cùng một hệ đơn vị cơ bản ‣ Chọn đại đại lượng cơ bản chung: Ucb ,Scb ‣ Chuyển thông số từ hệ tương đối về hệ đơn vị có tên ‣ Chuyển thông số từ hệ đơn vị có tên về hệ tương đối với hệ cơ bản đã chọn S U 2 X " X " X " dm " " " dm d = d*(dm) = d (Ω) 2 X d (Ω) = X d*(dm) = X d U dm Sdm 2 " " Scb " U dm Scb X d*(cb) = X d (Ω) 2 = X d (Ω) 2 Ucb Ucb Sdm 76
  77. 3.1. Hệ đơn vị tương đối 3.1.3. Hệ đơn vị tương đối trong mạng điện nhiều cấp U Ui, Ii, Zi: các thông số ở cấp điện áp i ki: tỉ số biến của MBA i 77
  78. 3.1. Hệ đơn vị tương đối 3.1.3. Hệ đơn vị tương đối trong mạng điện nhiều cấp U (0) ‣ S Các đại lượng cơ bản của cấp cơ sở: Ucb , cb (0) Ui k1k2 ki−1ki Ui*(cb) = (0) = (0) Ui Ucb Ucb (i) 1 (0) Ucb = Ucb k1k2 ki−1ki U (i) S i 3Ucb cb U = I = I Zi*(cb) = Zi i*(cb) U (i) i*(cb) i U (i)2 cb Scb cb 78
  79. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.1. Đường dây tải điện ‣ Đường dây trên không điện áp ≤ 35kV Hệ đơn vị có tên Hệ đơn vị tương đối Scb Z = R + jX = (r0 + jx0 )l (Ω) Z*(cb) = Z(Ω) 2 Ucb 79
  80. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.1. Đường dây tải điện ‣ Đường dây cáp và trên không điện áp 66kV < U dm ≤ 330kV Hệ đơn vị có tên Hệ đơn vị tương đối 2 Z = R + jX = (r0 + jx0 )l (Ω) S U Z Z cb cb *(cb) = (Ω) 2 B*(cb) = b0l Ucb Scb B = b0l = ωC0 l (1/ Ω) 80
  81. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.1. Đường dây tải điện ‣ Đường dây siêu cao áp điện áp U dm ≥ 400kV Mô hình theo sơ đồ hình Π Z ≈ Z = (r + jx )l S U 2 ∏ 0 0 (Ω) Z = Z cb Y = Y cb *∏(cb) ∏ U 2 *∏(cb) ∏ S Y∏ ≈ Y = (g0 + jb0 )l cb cb 81
  82. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.1. Đường dây tải điện ‣ Đường dây siêu cao áp điện áp U dm ≥ 400kV Mô hình theo sơ đồ hình Π 82
  83. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.2. Máy biến áp ‣ MBA 2 cuộn dây 2 2 U N % U dm U N % U dm Scb X B = (Ω) X*B(cb) = 2 100 Sdm 100 Sdm Ucb 83
  84. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.2. Máy biến áp ‣ MBA 3 dây quấn 84
  85. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.2. Máy biến áp ‣ MBA 3 dây quấn 2 U % +U % −U % U % U N C−T N C−H N T −H X N C dm U N %C = C = 2 100 Sdm 2 U % +U % −U % U % U N C−T N T −H N C−H X N T dm U N %T = T = 2 100 Sdm 2 U % +U % −U % U % U N C−H N T −H N C−T X N H dm U N % H = H = 2 100 Sdm 85
  86. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.3. Kháng điện và tụ điện Kháng phân đoạn Hệ đơn vị có tên Hệ đơn vị tương đối X % U X % U 3I K dm X K dm cb X K = (Ω) *K (cb) = 100 100 3I Ucb 3Idm dm X % U I = K dm cb 100 Idm Ucb 86
  87. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.3. Kháng điện và tụ điện Kháng bù ngang Hệ đơn vị có tên 2 U dm X K = (Ω) QKdm Hệ đơn vị tương đối 2 U dm Scb X*K (cb) = 2 Qdm Ucb 87
  88. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.3. Kháng điện và tụ điện Tụ bù dọc Hệ đơn vị có tên XC (Ω) Hệ đơn vị tương đối Scb X*C(cb) = XC 2 Ucb 88
  89. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.4. Phụ tải điện Hệ đơn vị có tên U 2 Z = (cosϕ + jsinϕ) (Ω) S Hệ đơn vị tương đối 2 U Scb Z*(cb) = (cosϕ + jsinϕ) 2 S Ucb Z*(dm) = cosϕ + jsinϕ X pt* = 1,2Z 89
  90. 3.2. Sơ đồ thay thế và thông số tính toán 3.2.5. Hệ thống ‣ Hệ thống được mô tả rút gọn thành thành sức điện động và điện kháng đẳng trị U 2 tb ( ) X HT (Ω) = Ω SN 2 Utb Scb Scb X HT*(cb) = 2 = SN Ucb SN ‣ Điện kháng tương đối X * H T và công suất hệ thống SHT Scb X HT*(cb) = X*HT SHT 90
  91. 3.3. Biến đổi đẳng trị sơ đồ tính toán 3.3.1. Ghép song song các nhánh có nguồn n E Y ∑ i i i=1 Edt = n Y ∑ i i=1 n n 1 Y Y dt = ∑ i = ∑ i=1 i=1 X i 1 X dt = Ydt 91
  92. 3.3. Biến đổi đẳng trị sơ đồ tính toán 3.3.2. Biến đổi sao - tam giác X X X1 X 2 1 3 X 2 X3 X = X + X + X13 = X1 + X3 + X = X + X + 12 1 2 X 23 2 3 X3 2 X1 92
  93. 3.3. Biến đổi đẳng trị sơ đồ tính toán 3.3.2. Biến đổi sao - tam giác X12 X13 X12 X 23 X13 X 23 X1 = X 2 = X3 = X12 + X13 + X 23 X12 + X13 + X 23 X12 + X13 + X 23 93
  94. 3.3. Biến đổi đẳng trị sơ đồ tính toán 3.3.2. Biến đổi sao - tam giác 94
  95. 3.3. Biến đổi đẳng trị sơ đồ tính toán 3.3.3. Tách nhập các nhánh có nguồn ‣ Nguồn nằm tại đỉnh sơ đồ tam giác có thể tách thành nhánh có nguồn độc lập 95
  96. 3.3. Biến đổi đẳng trị sơ đồ tính toán 3.3.4. Biến đổi sao - lưới YiYk Yik = n Y ∑ j j=1 n−1 Y Y nn = ∑ j j=1 96
  97. 3.4. Ví dụ tính toán 97
  98. Chương 4 Tính Toán Dòng Điện Ngắn Mạch Qúa Độ 98
  99. 4.1. Các giả thiết tính toán ‣ 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
  100. 4.2. Một số vấn đề cần lưu ý ‣ 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
  101. 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) IX q +U sinϕ tgξ = δ = ξ −ϕ U cosϕ I I cos Id = I sinξ q = ξ U U cos U d = U sinδ q = δ " " " " Eq = Uq + Id X d Ed = U d − Iq X q " "2 "2 I (0) = Id + Iq 101
  102. 4.3. Tính trị số ban đầu của dòng ngắn mạch CK 4.3.2. Tính toán gần đúng theo các đại lượng tổng hợp Xác định trị số hiệu dụng sức điện động của MFĐ " 2 " 2 E~ = (U cosϕ) + (U sinϕ + IX d ) ' 2 ' 2 E~ = (U cosϕ) + (U sinϕ + IX d ) Hệ đơn vị tương đối định mức của MFĐ " 2 " 2 E~ = (cosϕ) + (sinϕ + X d ) ' 2 ' 2 E~ = (cosϕ) + (sinϕ + X d ) 102
  103. 4.3. Tính trị số ban đầu của dòng ngắn mạch CK 4.3.2. Tính toán gần đúng theo các đại lượng tổng hợp Xác định mô hình của phụ tải: - Động cơ đồng bộ: + 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. - Động cơ không đồng bộ - Phụ tải tổng hợp: E" = 0,8 X " = 0,35 Thiết lập sơ đồ tính toán tại thời điểm sau khi xảy ra ngắn mạch 103
  104. 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 104 Scanned with CamScanner
  105. 4.4. Tính dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.1. Tính theo hằng số thời gian tắt dần Eq0 ICK 0 = X d + X ng ' ' Eq Eq0 ΔI = ' − X d + X ng X d + X ng " ' " Eq Eq ΔI = " − ' X d + X ng X d + X ng ‣ Sơ đồ gồm 01 MFĐ cấp dòng ngắn mạch qua Xng đến điểm sự cố; ‣ Thành phần duy trì Ick0, thành phần quá độ Δ I’(t), siêu quá độ Δ I”(t). 105 Scanned with CamScanner
  106. 4.4. Tính dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.1. Tính theo hằng số thời gian tắt dần • Hằng số thời gian của cuộn kích từ Hằng số thời gian riêng: X f X ad + Xσ f Td 0 = = Rf Rf Hằng số thời gian của cuộn kích từ: ( X || X ) X ' X ' X ' σ ad + σ f X d ' d + ng Td = = Td 0 Td = Td 0 Rf X d X d + X ng 106
  107. 4.4. Tính dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.1. Tính theo hằng số thời gian tắt dần • Hằng số thời gian của cuộn cản T”d và T”q Phụ thuộc vào vị trí của điểm sự cố đến MFĐ " " Td = Td ≈ 0,1s - MF nhiệt điện " " Td = Td ≈ 0,05s - MF thuỷ điện • Hằng số thời gian của cuộn dây stato X X - X2 : điện kháng thứ tự nghịch X 2 2 + ng Ta = Ta = Rs Rs + Rng - Rs : điện trở dây quấn stato 107
  108. 4.4. Tính dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.1. Tính theo hằng số thời gian tắt dần Dòng điện quá độ ở giai đoạn đầu: t t − " − ' " " ' Td ' Td I (t) = (I (0) − I (0))e + (I (0) − ICK 0 )e + ICK 0 Thành phần tự do của dòng ngắn mạch: − t " Ta ia (t) = 2I (0)e Trị số hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần: 2 − t 2 2 2 ⎡ T ⎤ I (t) ⎡I " (t)⎤ ⎡i (t)⎤ I (t) ⎡I " (0)⎤ 2 I " (0)e a N = ⎣ ⎦ + ⎣ a ⎦ N = ⎣ ⎦ + ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 108
  109. 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 ( Xtt ,t) " Xtt = 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 109 Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner
  110. 4.4. Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.2. Tính theo đường cong tính toán 110 Scanned with CamScanner
  111. 4.4. Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.2. Tính theo đường cong tính toán ‣ Các đường cong tính toán chỉ xây dựng đến Xtt = 3; " 1 Itt (t) = ( Xtt > 3) Xtt ‣ 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. 111
  112. 4.4. Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.3. Phương phápAdding tổng a currentdẫn source to the original circuit has the same electricalUse Thevenin equivalent ZG1 ZL2 ZG1 ZL2 effect as adding it to 1 2 1 2 3 •VTh:opencircuit Z theHow equivalent do you circuit Z Z T12 ZT23 voltageZ T12 Z T15 Z T15 T23 calculateTh the3 –alsocalledthepre- 3 If 3 5 VTh fault5 voltage,Z V If If fault current (If) T35 f Z T35 ZTh –oftenuse1∠0°ZT34 ZT34 at bus 3? 4 If 4 ZL5 Th ZL5 V V:f điện áp hở mạch ZG4 ZG4 2003 IEEE T & D CONFERENCE 11 102003 IEEE T & D CONFERENCE 15 2003 IEEE T & D CONFERENCE 112
  113. Calculation4.4. Tính details trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian Bus Admittance4.4.3. Ph Matrix:ương pháp Y tổng dẫn bus Calculation details Bus Admittance Matrix: Ybus ZG1 ZL2 ZG1 1 2 ZL2 I=Ybus V 1 2 ZT12 ZT15 ZT23 I=Ybus V ZT12 ZT15 ZT23 3 3 vector of current vector of bus 5 If ZT35 vector of current vector of bus 5 ZT35 If injections voltages ZT34 injections voltages ZT34 4 4 ZL5 ZL5 ZG4 ZG4 2003 IEEE T & D CONFERENCE 17 17 2003 IEEE T & D CONFERENCE 113
  114. 4.4. Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.3. Phương pháp tổng dẫn Diagonals: Σ of Y connected at node Y22 =1/ZT12 +1/ZL2 +1/ZT23 ZG1 ZL2 Y11 Y12 0 0 Y15 1 2 Y21 Y22 Y23 0 0 ZT12 ZT23 ZT15 Ybus = 0 Y32 Y33 Y34 Y35 3 5 Z If T35 0 0 Y43 Y44 0 ZT34 4 Y51 0 Y53 0 Y55 ZL5 ZG4 Off diagonals: -ofYconnectedbetweennodes Y53 =-1/ZT35 114 2003 IEEE T & D CONFERENCE 18
  115. 4.4. Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.3. Phương pháp tổng dẫn Bus Impedance Matrix: Zbus To find the change in voltages due to V=Zbus I ZG1 the fault current at bus 3: ZL2 vector of bus vector of current 1 2 ∆V1 Z11 Z12 Z13 Z14 Z15 0 voltages injections ZT12 ZT15 Z V Z Z Z Z Z T23 ∆ 2 21 22 23 24 25 0 3 ∆V3 = Z31 Z32 Z33 Z34 Z35 ⋅ - If 5 ZT35 If ∆V4 Z41 Z42 Z43 Z44 Z 45 0 ZT34 -1 4 ∆V5 Z51 Z52 Z53 Z54 Z55 0 Zbus =Ybus ZL5 ZG4 2003 IEEE T & D CONFERENCE 22 2003 IEEE T & D CONFERENCE 20 115
  116. 4.4. Tính trị số dòng ngắn mạch CK theo thời gian 4.4.3. PhươTong calculate pháp tổng current dẫn in line 2-3: 1 2 ∆I23f ∆V2 − ∆V3 ZT23 ∆I23f = 3 5 If ZT23 4 116 2003 IEEE T & D CONFERENCE 23
  117. Chương 5 Tính Toán Dòng Điện Ngắn Mạch Không Đối Xứng 117
  118. 5.1. Khái niệm chung ‣ Chế độ không đối xứng của HTĐ ‣ Các phương pháp phân tích chế độ không đối xứng 118
  119. 5.2. Cơ sở toán học của phương pháp thành phần đối xứng 2 Hệ thứ I! = a I! 0 1 3 B1 A1 tự j120 thuận a = e = − + j I! + aI! + a2 I! I! = aI! 2 2 I! = A B C C1 A1 A1 3 ! ! ! ! I A = I A1 + I A2 + I A0 2 Hệ I! + a I! + aI! I! = aI! Hệ thứ I! = A B C B2 A2 tự không I! = I! + I! + I! A2 nghịch B B1 B2 B0 3 I! a2 I! đối xứng C 2 = A2 ! ! ! ! IC = IC1 + IC 2 + IC0 I! + I! + I! ! A B C I A0 = 3 Hệ thứ ! ! ! tự I A0 = I B0 = IC0 không 119
  120. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không ‣ Các thiết bị không quay khi làm việc: X2 = X1, ngược lại X2 ≠ X1 ‣ Các phần tử không có hỗ cảm: X0 = X1, ngược lại X0 ≠ X1 ‣ Mạch điện có điện dung: thành phần tác dụng thứ tự không khác với thứ tự thuận 120
  121. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.1. Máy phát điện đồng bộ - Điện kháng thứ tự nghịch được xác định bằng thực nghiệm X " + X " X = d q ≈ X " MFĐ có cuộn cản 2 2 d ' X 2 ≈ 1,45X d MFĐ không có cuộn cản X0 ≈ ∞ 121
  122. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.2. Phụ tải tổng hợp, kháng điện và tụ điện - Phụ tải: điện kháng thứ tự nghịch khác điện kháng thứ tự thuận Điện áp dưới 10 kV X 2 ≈ 0,35 Điện áp trên 35 kV X 2 ≈ 0,45 - Kháng điện và tụ điện: X 2 = X1 = X0 122
  123. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.3. Máy biến áp - Điện kháng thứ tự nghịch bằng điện kháng thứ tự thuận - Sơ đồ thứ tự không MBA 2 dây quấn có tổ nối dây Yo/Yo 123
  124. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.3. Máy biến áp - Sơ đồ thứ tự không MBA 2 dây quấn có tổ nối dây Yo/Y 124
  125. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.3. Máy biến áp - Sơ đồ thứ tự không MBA 2 dây quấn có tổ nối dây sao - tam giác 125
  126. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.3. Máy biến áp - Sơ đồ thứ tự không MBA 3 dây quấn 126
  127. 5.3. Điện kháng thứ tự nghịch và thứ tự không 5.3.4. Đường dây - Điện kháng thứ tự nghịch bằng điện kháng thứ tự thuận - Điện kháng thứ tự không phụ thuộc kiểu đường dây và loại dây dẫn - đường dây trên không có điện áp dưới 220 kV X0 = 3X1 - đường dây cáp X0 = (3,5 ÷ 4,6)X1 127
  128. 5.4. Thành lập sơ đồ các thành phần đối xứng ‣ Sơ đồ thứ tự thuận - Điểm ngắn mạch không nối với trung điểm của sơ đồ ‣ Sơ đồ thứ tự nghịch - Sức điện động bằng 0 - Trị số điện kháng là thông số không phụ thuộc chế độ ngắn mạch ‣ Sơ đồ thứ tự không - Sức điện động bằng 0 - Có xét tổng trở của mạch trung tính - Bỏ qua phụ tải 128
  129. 5.4. Thành lập sơ đồ các thành phần đối xứng 129
  130. 5.5. Dòng điện và điện áp tại điểm ngắn mạch 5.5.1. Hệ phương trình dòng điện và điện áp ! ! ! U Na1 = EaΣ − jI Na1 X1Σ ! ! U Na2 = 0 − jI Na2 X 2Σ ! ! U Na0 = 0 − jI Na0 X0Σ 130
  131. 5.5. Dòng điện và điện áp tại điểm ngắn mạch 5.5.1. Hệ phương trình dòng điện và điện áp ! ! ! I Nb = 0 I Na = 0 I Na = 0 ! ! ! ! I Nc = 0 I Nb = −I Nc U Nb = 0 ! ! ! ! U Na = 0 U Nb = U Nc U Nc = 0 131
  132. 5.5. Dòng điện và điện áp tại điểm ngắn mạch 5.5.2. Dạng ngắn mạch 2 pha ! I Na = 0 ! 2 ! ! I Nb = (a − a)I Na1 = − j 3I Na1 ! 2 ! ! I Nc = (a − a )I Na1 = j 3I Na1 ! ! ! U Na = 2U Na1 = 2 jI Na1 X 2Σ ! ! ! U Nb = U Nc = − jI Na1 X 2Σ 132
  133. 5.5. Dòng điện và điện áp tại điểm ngắn mạch 5.5.3. Dạng ngắn mạch 1 pha ! ! I Na = 3I Na1 ! I Nb = 0 ! I Nc = 0 ! U Na = 0 U! = jI! ⎡(a2 − a)X + (a2 −1)X ⎤ Nb Na1 ⎣ 2Σ 0Σ ⎦ U! = jI! ⎡(a − a2 )X + (a −1)X ⎤ Nc Na1 ⎣ 2Σ 0Σ ⎦ 133
  134. 5.5. Dòng điện và điện áp tại điểm ngắn mạch 5.5.4. Dạng ngắn mạch 2 pha chạm đất ! I Na = 0 ⎡ X + aX ⎤ I! = I! a2 − 2Σ 0Σ Nb Na1 ⎢ X X ⎥ ⎣ 2Σ + 0Σ ⎦ ⎡ X + a2 X ⎤ ! ! 2Σ 0Σ I Nc = I Na1 ⎢a − ⎥ X X ⎣ 2Σ + 0Σ ⎦ ! ! U Na = 3U Na1 134