Giáo trình Bài tập dài môn ngắn mạch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực
KHOA HẸ THỒNG ĐIỆN ’
SVTH GVHD Lớp
Ịl HỌC Diện Lực
ELECTRIC POWER UNIVERSITY
BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
: Bùi Đình Bình
: PGS.TS Phạm Văn Hòa
: Đ5H4
HÀ Nội, Ngày..... Tháng	Năm 2013
BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Họ và tên: Bùi Đình Bình - Đề số 4	Lớp:
D5H4
Cho sơ đồ HTĐ như sau:
Thông số kỹ thuật'.
ND 1, NĐ2:	Sđm =	117,5 MV A; Udm = 10.5 KV ; Cosq> = 0.85; X”d = 0.1593	= x2 ;	TDK
TĐ	:	Sdm =	176.5 MVA; Uđm = 15.75 KV ; Cosọ = 0.85; X”d = x2 =	0.25	; TDK
Bi.Bì	:	Sdm =	125 MVA; Uđm= 10.5/115 KV; Un% = 10.5%;
B3	:	Sđm =	200 MVA;Uđm = 15.75/242 KV; ƯN% =11%;
TN : Sđm — 200 MVA;U*n = 230/121/15.75 KV; = 11%; U^H = 32%; uỵ1 = 20%
DI = 45 km; D2 = 23km; D3 = 40km; D4 = 120km; Cả 4 dây có Xo = 0.4Q/km. Xo = 3.5Xtb
NGẨN MẠCH BA PHA .v;ĩ)
Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = ưtb các cấp, lập sơ đồ thay thế;
Biển đổi sơ đồ về dạng đơn giàn;
Tính dòng ngắn mạch tại t-0.2 giây;
Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch;
NGẢN MẠCH KHÔNG ĐÔI XỬNG N
Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = UtbCác cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận nghịch và không;
Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản;
Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I”;
Xác định áp và dòng cấc pha tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch;
A. NGẮN MẠCH BA PHA N(3)
Sff đồ thay thế:
Chọn scb = 100MVA ; ucb = utb các cap: 230(KV); 115(KV); 1O.5(KV)
X1=Xi2 = Xnđl=X^x^- = 0.1593x^7 = 0.1356
TN
100 xSđmB 2X100
x-^ = -2.5xl0“3
TN
_ uỉi% X scb _ 1
100 xSãmB 2x100
X Ac = 0.0575
$ảmB
x6 = xd4 = O.5xXoxLx^ = 0.5X0.4 X120 X = 0.0454
UỊb	230
^x-^ = 21x^ = 0.055
100 SđmF 100	200
x8 = Xtđ = X7 x = 0.25X	= 0.1416
d SămF	176.5
2. Biển đổi sơ đồ về dạng đơn giản:
- Tien hành biến đối A(3; 9; 10) thành Y(13; 14; 15) ta được sơ đồ mới với các
giá trị điện kháng tính toán như sau:
X13
x3 XXg _	0.1361 XŨ.0696
Ấ3 + Xg + xlữ ” 0.1361 + 0.0696+0.121
0.029
x14
X3XX10 _	0.1361X0.121
X3 + Xg + XjLQ 0.1361+0.0696+0.121
0.0504
*10 X Xg
0.121 X0.0696
0.0258
0.1361 + 0.0696+0.121
3
9
lữ
- Tiếp tục biến đối như dưới đây ta được sơ đồ thay thế tương đương đơn giản hơn:
X16 = X1 + x2 = 0.1356 + 0.084 = 0.2196
v' X17 = X14 + x4 + x5 + x6 + X7 + x8 = 0.0504 - 0.0025 + 0.0575 + 0.0454
+ 0.055 + 0.1416 = 0.3474
X18 = X15 +X11 + X12 = 0.0258 + 0.084 + 0.1356 = 0.2454
- Sơ đồ tương đương sau khi biến đổi sao tam giác thiếu với (X13 ; X17 ; Xis) được thiết lập như dưới đây:
X19 = X13 + x17 + ^ĨZ = 0.029 + 0.3474 + 0-029x0-3474 = 0.4175
x18	0.2454
X20 = X13 + X18 +	= 0.029+0.2454 + °'029*7?54 = 0.2949
x17	0.3474
- Tiếp tục biến đỗi sơ đồ thay thể lần cuối ta được sơ đồ đơn giản càn tìm:
V _v //V	0.2196x0.2949
X21 — X16 // X20 —	—
0.2196+0.2949
0.1259
Tính dòng ngắn mạch tại t=0.2s:
- Nhánh nhiệt điện: XttNĐ = X21X ^4“ = 0 1259 x = 0 2959
SCÍJ	100
/^»=ỉẫs=^ĩỈ7= 1'1798 <KA’
Tra đường cong tính toán cho máy phát Tuabin hơi với XttNĐ = 0.2959 -> /^Đ (0.2) = 2.5
Inđ (0.2s) = rNĐ (0.2) X ỉ$mNĐ = 2.5 X 1.1798 = 2.9495 (KA)
Nhánh thủy điện:
XttlĐ = XtdTOX = 0.4175X	= 0.7369
ỉãmTĐ = ^,ămTĐ =	= 0-8861 (KA)
đmTĐ ^UíbNM 75x115
Tra đường cong tính toán cho máy phát thủy lực với XttTO - 0.7369 -> Itđ (0.2) = 1.36;
■4> ITĐ (0.2s) =	(0.2) X I$mTĐ = 1.36 X 0.8861 = 1.2051 (KA)
Vậy ta có dòng ngắn mạch tại t=0.2s là:
In (0.2s) = Inđ (0.2s) + iro (0.2s) = 2.9495 + 1.2051 = 4.1546 (KA)
Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phátNĐl khi xảy ra ngắn mạch:
Xác định dòng tại đầu cực máy phát NĐ1. Ta có dòng ngắn mạch tống tại 0.2s do nhà máy nhiệt điện 1,2 sinh ra Inđ(0.2s) = 2.9495 (KA). Vậy ta sẽ tiến hành tính toán dòng điện tại đầu cực máy phát NĐlnhư sau:
I’nđi = Inđ (0.2s) X y XỊ° = 2.9495 X	= 1.6906 (KA)
v 7	X16+X2Ũ	0.2949+0.2196	v 7
Vậy dòng ngan mạch siêu quá độ tại đầu cực máy phát NĐ1:
^Đ1= I’nđiX = 1.6906 X = 18.5161 (KA)
UH-B1	10.5
Xác định áp tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch:
TT . _ ÍVĐl y	_ 18.5161x0.084x10.5
100
UNĐ1 -	-A2- UđmNĐl -	100	-	/ (Jxv J
1/3 u Ị-b	vT X 10.5
Kết luận cho ngẩn mạch 3 pha N*3>
Dòng ngắn mạch tại t=0.2s
In (0.2s) = 4.1546 (KA)
Điện áp ngắn mạch tại đầu cực máy phát:
Unđi = 2.97 (KV)
Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại đầu cực máy phát NĐ1:
/;'Đ1 = 18.5161 (KA)
B. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG N(M)
1. Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = Utb các cấp, lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận nghịch và không.
• Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
• Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: Dọ X’ ’d = X2 nên sơ đồ thay thế thử tự nghịch giống sơ đồ thay the thứ tự nghịch nhưng không có sức điện động E?
• Sơ đồ thay thể thứ tự không: Tính toán điện kháng đường dây, bỏ điện kháng máy phát. Tính toán thêm điện kháng phía hạ cửa tự ngẫu.
X’3 = 3.5X3 = 3.5 X 0.1361 = 0.4764
X’ạ = 3.5X9 = 3.5 X 0.0696 = 0.2436
X’1O = 3-5X10 = 3.5 X 0.121 = 0.4235
X’6 = 3.5X6 = 3.5 X 0.0454 = 0.1589
_ VH _ UN % x scb _	1
- ATN
'	X + UlH - u£T)x^- = 0.103
100 XSđmB 2X100 v N N N J SămB
Biến đối sơ đồ thay thế về dạng đơn giản;
• Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Có kết quả như tính toán ở phần ngắn mạch 3 pha bên trên.
21
19
0 1259
0.4175
Q-
NĐ1,2
2x117.5 MVA
J\M	
	AAA	
TĐ
• Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: Thực hiện biến đối như sơ đồ thay thể tính toán ngắn mạch 3 pha và có kết quả như sau:
21
19
0.1259
0.4175
I jWl
n	r\AJ\_
NĐ
xl
TĐ
Thực hiện tiếp tục biến đối với sơ đồ này do không có sức điện động ta được sơ đồ đơn giản thứ tự nghịch như sau:
0.1259 X0.4175 =
0.1259+0.4175
X_ V n V — ^19 ■ -^21 24 — A19 // A21 -
a19+ a2i
• Sơ đồ thứ tự không:
- Biến đổi Á(X3’; Xạ’; X10’) thành Y(X23 ; X24 ; X25) như sau:
X23 =
X3/ XXg/ /+-^9/+ XÍOr
X24
XíữfXX3f
X25 =
Xlo, XXạ,
0.4764 X 0.2436
0.4764 + 0.4235+0.2436
0.4764 X 0.4235
0.4764 + 0.4235+0.2436
0.2436 X 0.4235
0.4764 + 0.4235+0.2436
= 0.1015
= 0.1764
= 0.0902
- Ghép X4 ;X5 ;X6’ ;X7 ;X13 lại bằng các công thức biến đổi đơn giản ta được kết quả như sau:
- Ghép X24 với X26 được X27; X25 với Xu được X28
X27 = X24 + X26 = 0.1764 + 0.0719 = 0.2483
x28 = X25 + X11 = 0.0902 + 0.084 = 0.1742
- Biến đổi sao tam giác thiểu với X23; X27 ; X28
X29 =x23 + x27 +	= 0.1015 + 0 2483 + 01045 *°-2483 = 0.4945
25 z/ *28	0.1742
X30 =x23 + x28 +	= 0.1015 + 0.1742 + °10?*0-1742 = 0.3469
x27	0.2483
2	29
- Tiếp tục biển đối ta được sơ đồ đơn giản thứ tự không cuối cùng như sau: X31 = x2 // x30 =	= °-06^6
0.084+0.3469
V _ V. // V. _ 0-0676X0.4614
A-32 — A.31 // 7^29 —	 —
y 0.0676+0.4614
0.059
Tóm lại các sơ đồ dạng đơn giản cần tìm như sau:
Thứ tự không:
Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ tại điếm ngắn mạch;
- Do ngắn mạch ở đây là hai pha chạm đất N*1,15 nên ta có:
X32 ■ ^22
■^32 + -^22
0.0967 xO.059
0.0967+0.059
0.0366
XA= XỊ//XỈ
3x1
1.5146
yS y S
A2 ■ Ao (XỈ+XỊY
0.0967X0.059
(0.0967+ 0.059)2
- Biến đối sơ đồ phức hợp về dạng đơn giản:
X33 = X21 + Xa +	= 0.1259 + 0.0366 + -12^7°e°3- = 0.1735
0.4175
X7 AZ AZ	A /line A	0.4175x0.0366
X34 = X19 + Xa + -L1—- = 0.4175 + 0.0366 +	'	—• = 0.5755
X21	0.1259
Dòng điện pha A thứ tự thuận dạng tương đối cơ bản:
ỉá'1 = 77“ + 77“ = 7.5013
al 0.1735	0.5755
Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
/j7 = m{U) X L1”X = 1.5146 X 7.5013 X 1°° = 5.704(KA) ỵ3Uịịj	V3X115
Xác định áp và dòng các pha tại đầu cục máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch;
a. Xác định dòng các pha tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch
ỉaĩ = lai „	= 7.5013X	9,4125	= 5.7633
al “1X21+X19	0.4175+0.1259
laĩ1 = lai v X2.°v = 5-7633X	9,2949	= 3.3034
ai ai x16+x20	0.2949+0.2196
Ia2 = - l'ài*v x „ = - 7.5013 X —= -2.8425
x32 + x22	0.059 + 0.0967
IĨỈ2 = l?2 „ x™ = - 2.8425 X—- = -2.1839
*19+*21	0.4175+0.1259
la?1 = la? v	= - 2.18 39 X	9,2949	= -1.2518
az az XÍ6+X2O	0.2949+0.2196
Dòng điên trên các pha A, B, c đầu cưc máy phát NĐ1 có xét đến tố đấu dây MBA BI (tố đẩu dây 11 giờ) sẽ đươc tính như sau:
s PhaA:
IaĐ1 = /aiĐ1xej30° + /^2Đ1xe^30° = 3.3034x(y + j|) - 1.2518x(y - i|) = 1.7767+2.2776]
 |/^Đ1| = V1.77672 + 2.277Ó2 = 2.8886
Dạng có tên: $Đ1 = 2.8886x^xi0 5 = 15.8832 (KA)
z PhaB:
^Đl = ỊNĐlXeJ30 ej24d + ỊNĐl x e-j30"ejl20° =	+ j/™1 =
-3.3034] - 1.2518j = -4.5552]
ự£Đ1| = V4.55522 = 4.5552
Dạng có tên: lgĐ1 = 4.5552X 1°°— = 25.0471 (KA)
■ °	H	V3X10.5	v 7
>4 PhaC:
ZWĐ1 = /NĐlXej30”ejl20° + ịNĐl x e-j30°ej240
1.2518x(-y-j|) = -1.7767 + 2.2776]
■=> p™11 = V1.77672 + 2.27762 = 2.8886
= 3.3034x(—-y + j|)-
Dạng có tên: I?Đ1 = 2.8886x^xi0 5 = 15.8832 (KA)
h. Xác định ấp các pha tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch - Điện áp các pha tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch: s Điện áp tại điếm ngắn mạch:
uaí = j. Ial . Xa = jx7.5013x0.0366 = 0.2745]
Ua2 = ưal = ưa0 = 0.2745]
s Điện áp tại đầu cực máy phát dạng tương đối định mức chưa quy đối theo to đấu dây:
ưa?1 = ưal + j. Z^Đ1.X2 = 0.2745j + jx3.3034x0.084 = 0.552j
ưa?1 = ưa2 + j. /"Đ1.x2 = 0.2745j + jX(-1.2518)x0.084 = 0.1693j
Điện ảp trên các pha A, B, c đầu cực mảy phát NĐ1 có xét đến tổ đấu dây MBA BI (tô đâu dây 11 giờ) sẽ đicợc tính như sau:
J PhaA:
Í/^Đ1 = Í/^Đ1 X ej30° + ư^e~i3ữ = 0.552j X (y + i|) + 0.1693j X
(y - j|) = - 0.1914 + 0.6247j
■4> I11 = Vo.19142 + 0.62472 = 0.6534
Chuyển sang đơn vị có tên: ƯAĐ1 = 0.6534	= 3.961 (KV)
Pha B:
yNĐl = ịjNĐ1 x ej3d x gj240° + yVDlg-jSO’gjl20° =	0 552j +
jx0.1693j - 0.3827
IUgĐ11 = V0.38272 = 0.3827
Chuyền sang đơn vị có tên: UịỊĐ1 = 0.3827 X = 2.32 (KV)
PhaC:
ƯNĐ1 = yNĐl x ej30’ x gjĩ20° +	ej240° = 0 552j x(-^ +
i|) + 0.1693j x(- — - j|) = -0.1914 - 0.6247]
It^Đ11 = Vo.l9142+ 0.62472 = 0.6534
Chuyển sang đơn vị có tên: U?Đ1 = 0.6534 X = 3.961 (KV)
Ket luận cho trường hợp ngắn mạch không đối xứng
o Khi vận hành bình thường thì tại đẩu cực máy phát nhiệt điện ỉ: ọNĐl	117 í
z Ia=Ib=Ic=^S=vIỈSỉ=6-4S08<KA)
-r Ua = Ub=Uc=^ = 6.06(KV)
o Khi xảy ra ngắn mạch ta có:
S Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
/j7 = 5.704 (KA)
'K Điện áp ngắn mạch các pha tại đầu cực máy phát:
ƯNĐ1 2 3_961 (KV)
Í/^Đ1 = 2.32 (KV)
yNĐl = 3 961 (KV)
s Dòng ngắn mạch tại đầu cực máy phát:
/^Đ1 = 15.8832 (KA)
/g 1 = 25.0471 (KA)
/^Đ1 = 15.8832 (KA)
=== HẾT ===
Phần nhận xét và đánh giá của thầy giáo
MỤC LỤC
Nội dung	Trang
Đề bài	1
NGẮN MẠCH BA PHA N(3)	2
Lập sơ đồ thay thế	2
Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản	3
Tính dòng ngắn mạch tại t=0.2 giây	4
Xác định áp và dòng tại đầu cực máy phát NĐ1 khi xảy ra ngắn mạch	5
NGẮN MẠCH KHONG ĐỐI XỨNG N(11)	5
Lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận nghịch và không	5
Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản	7
Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ r ’	10
Xác định áp và dòng các pha tại đầu cực MP NĐÍ khi xảy ra ngắn mạch	11
Nhận xét và đánh giá của thầy giáo	15
MỤC LỤC	16