Vui lòng download xuống để xem tài liệu đầy đủ.

Bài tập dài môn ngắn mạch (Đề số 2)

Chia sẻ: | Ngày: doc 14 p | 236

1
645
views

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau ( đối với mạng trung tính cách ly hoặc nối đất) hoặc hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất( mạng trung tính nối đất trực tiếp). Nói một cách khác, ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ, xem như bằng không.

Bài tập dài môn ngắn mạch (Đề số 2)
Nội dung Text

  1. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 I/ TÍNH NGẮN MẠCH 3 PHA: 1. Cho Scb = 100 MVA và Ucb = điện áp trung bình các cấp tức là bằng 230kV, 115kV và 10,5kV Ta có sơ đồ thay thế của sơ đồ lưới điện như sau: 1 2 6 8 9 10 11 12 0,1 0,0 0,1 - 0,0 0,0 0,0 0,1 56 84 81 0,00 46 38 69 17 F1 2 F3 3 7 0,1 0,0 36 91 4 0,0 84 5 0,1 56 F2 Giá trị các điện kháng trong sơ đồ được tính như sau: S cb 100 X1 = X5 = XF1 = Xd''. S = 0,183. = 0,156 dmF 117,5 U N % S cb 10,5 100 X2 = X4 = XB1 = 100 S = 100 . 125 = 0,084 dmB S cb 100 X3 = Xdây2 = xth.L. U 2 = 0,4.45. 1152 = 0,136 tb S cb 100 X7 = Xdây3 = xth.L. U 2 = 0,4.30. 1152 = 0,091 tb S cb 100 X6 = Xdây1 = xth.L. U 2 = 0,4.60. 1152 = 0,181 tb T U N % S cb 1 S X8= X TN = = .(U N + U N − U N ). cb = T CT TH CH . 100 S dmTN 2.100 S dmTN 1 100 = (11 + 20 − 32). = −0,002 2.100 250 UC% S 1 S C X9= X TN = N . cb = .(U N + U N − U N ). cb = CT CH TH 100 S dmTN 2.100 S dmTN 1 100 = (11 + 32 − 20). = 0,046 2.100 250 -1-
  2. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 L S cb 100 100 X10 = Xdây4 = xth. . 2 = 0,4. . = 0,038 2 U tb 2 230 2 U N % S cb 11 100 X11 = XB3 = 100 S = 100 . 160 = 0,069 dmB S cb 100 X12 = XF3 = Xd''. S = 0,15. 127,8 = 0,117 dmF 2. Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản: Biến đổi tam giác 3, 6, 7 về sao 15, 16, 17: D = X3 + X6 + X7 = 0,136 + 0,181 + 0,091 =0,408 X 3 . X 6 0,136.0,181 X15 = = = 0,060 D 0,408 X 3 . X 7 0,136.0,091 X16 = D = 0,408 = 0,030 X 6 . X 7 0,181.0,091 X17 = D = 0,408 = 0,040 13 15 17 18 19 0,2 0,0 0,0 0,4 0,2 4 6 40 4 24 F1 F3 16 0,0 3 14 0,2 4 F2 X13 = X1 + X2 = 0,156 + 0,084 = 0,24 X14 = X5 + X4 = 0,156 + 0,084 = 0,24 X18 = X8 +X9 = -0,002 + 0,046 = 0,044 X19 = X10 + X11 + X12 = 0,038 + 0,069 + 0,117 = 0,224 20 22 19 0,3 0,0 0,2 84 24 F1 F3 21 0,2 7 F2 -2-
  3. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 X20 = X13 + X15 = 0,24 + 0,06 = 0,3 X21 = X14 + X16 = 0,03 + 0,24 = 0,27 X22 = X17 + X18 = 0,04 + 0,044 = 0,084 23 22 19 0,1 0,0 0,2 42 84 24 F1, F3 F2 X .X 0,30.0,27 X23 = X20//X21 = X + X = 0,30 + 0,27 = 0,142 20 21 20 21 Vậy sơ đồ dạng đơn giản của hệ thống như sau: XtđNĐ XtđTĐ 0,226 0,224 F1, F2 F3 2 x 127,8MVA 117,5MVA XtđNĐ = X22 + X23 = 0,142 + 0,084 = 0,226 XtđTĐ = X19 = 0,224 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch nói trên với t = 0,2 giây: + Nhánh nhiệt điện:(F1 và F2) Σ S dmND 2.117,5 XttNĐ= X tdND . = 0,226. = 0,531 S cb 100 Σ S dmND 2.117,5 I Σ dmND = = = 0,589kA 3.U tb 3.230 Tra đường cong tính toán của máy phát tuabin hơi đ ược v ới X ttNĐ = 0,531 ta có: I NND (0,2) = 1,55 * * Σ Vậy: INNĐ(0,2) = I NND . I dmND = 1,55.0,589 = 0,913 kA + Nhánh thuỷ điện:(F3) -3-
  4. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Σ S dmTD 127,8 XttTĐ= X tdTD . = 0,224. = 0,286 S cb 100 Σ S dmTD 127,8 I Σ dmTD = = = 0,321kA 3.U tb 3.230 Tra đường cong tính toán của nhà máy tuabin nước với XttTĐ = 0,286 ta có: I NTD (0,2) = 3,6 * * Σ Vậy: INTĐ(0,2) = I NTD .I dmTD = 3,6.0,321 = 1,156 kA Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch ứng với t = 0,2s là IN(0,2) = INNĐ(0,2) + INTĐ(0,2) = 0,913 + 1,156 = 2,069 kA 4. Tính dòng điện ngắn mạch tại đầu cực máy phát điện F3: Ở trên ta đã biết dòng điện tại điểm ngắn mạch là I N = 2,069 kA vậy dòng điện chạy từ F3 đến điểm ngắn mạch là: X tdND 0,226 INF3 - NM = IN X = 2,069. = 1,039kA tdND + X tdTD 0,226 + 0,224 Dòng điện ngắn mạch tại đầu máy phát F3 là: 242 INF3 = INF3 - NM .KB3 = 1,039 . 13,8 = 18,22kA 5. Tính điện áp tại đầu cực máy phát F3: Từ trên có INF3 - NM = 1,039 kA, dòng điện chạy từ F3 đến điểm ngắn mạch dạng tương đối cơ bản là: 1 3.230 I cb = I N - NM . F3 F3 = 1,039 = 4,139 I cb 100 Điện áp tại đầu cực máy phát F3 ở dạng tương đối cơ bản là: UF3cb= IF3cb.(X10 + X11) = 4,139.(0,038 + 0,069) = 0,443 Cuối cùng, điện áp dây tại đầu cực máy phát F3 ở dạng có tên là: UF3 = UF3cb.Utb = 0,443.10,5 = 4,625 kV Đáp số: 3. Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch với t=0,2s: IN(0,2) = 2,069 kA 4. Dòng ngắn mạch tại đầu cực máy phát F3: -4-
  5. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 IN(F3) = 18,22 kA 5. Điện áp tại đầu cực máy phát F3: UF3 = 4,652 kV II/ TÍNH NGẮN MẠCH LOẠI NGẮN MẠCH N(1): 1. Lập sơ đồ thay thế các thứ tự thuận, nghịch và không: a) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Tương tự như ở ngắn mạch 3 pha trên: 1 2 6 8 9 10 11 12 0,1 0,0 0,1 - 0,0 0,0 0,0 0,1 56 84 81 0,00 46 38 69 17 F1 2 F3 3 7 0,1 0,0 36 91 4 0,0 84 5 0,1 56 F2 a) Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: Tương tự như sơ đồ thứ tự thuận vì X'' d= X2 chỉ khác là không tồn tại sức điện động E. 1 2 6 8 9 10 11 12 0,1 0,0 0,1 - 0,0 0,0 0,0 0,1 56 84 81 0,00 46 38 69 17 2 3 7 0,1 0,0 36 91 4 0,0 84 5 0,1 56 -5-
  6. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 a) Sơ đồ thay thế thứ tự không: Dòng I0 chỉ chạy qua các cuộn dây đấu sao có nối đất và chạy quẩn trong cuộn dây đấu tam giác do đó ta có s ơ đ ồ th ứ tự không như sau: 2 6' 8 9 10' 11 0,0 0,5 - 0,0 0,1 0,0 84 43 0,00 46 14 69 2 3' 7' 0,4 0,2 24 08 73 0,0 82 4 0,0 84 Trong đó: Vì Xkh=3.Xth nên: X'6 = 3.X6 = 3.0,181 = 0,543 X'3 = 3.X3 = 3.0,136 = 0,408 X'7 = 3.X7 = 3.0,091 = 0,273 X'10 = 3.X10 = 3.0,038 = 0,114 H U N % S cb 1 S X24= X TN = = .(U N + U N − U N ). cb = H CH TH CT . 100 S dmTN 2.100 S dmTN 1 100 = (32 + 20 − 11). = 0,082 2.100 250 2. Biến đổi các sơ đồ về dạng đơn giản: a) Sơ đồ thứ tự thuận: Tương tự như ở phần I được: XtđNĐ XtđTĐ 0,226 0,224 F1, F2 F3 2 x 127,8MVA 117,5MVA b) Sơ đồ thứ tự nghịch: Tương tự như ở sơ đồ thứ tự thuận trên nhưng do không tồn tại E nên ta gộp 2 nhánh lại với nhau được: 0,1 -6- 12
  7. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Trong đó: Σ 0,226.0,224 X 2 = X tdND // X tdTD = = 0,112 0,226 + 0,224 c) Sơ đồ thứ tự không: Chuyển tam giác X'3, X'6, X'7 thành sao 24, 25, 26: D = X'3 + X'6 + X'7 = 0,408 + 0,543 + 0,273 = 1,224 X ,3 . X 6 0,408.0,543 , X24 = = = 0,181 D 1,224 X ,3 . X 7 0,408.0,273 , X25 = = = 0,091 D 1,224 X ,6 . X 7 0,543.0,273 , X26 = = = 0,121 D 1,224 X27 = X'10 + X11 = 0,114 + 0,096 = 0,183 2 24 26 8 9 27 0,0 0,1 0,12 - 0,0 0,1 84 81 1 0,00 46 83 2 24 25 0,0 0,0 82 91 4 0,0 84 X28 = X2 + X24 = 0,084 + 0,181 = 0,265 X29 = X25 + X4 = 0,091 + 0,084 = 0,175 X30 = X26 + X8 = 0,121 - 0,002 = 0,119 28 30 9 27 0,2 0,11 0,0 0,1 65 9 46 83 29 24 0,1 -7- 0,0 75 82
  8. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 X 28 . X 29 0,265.0,175 X31 = = = 0,105 X 28 + X 29 0,265 + 0,175 31 30 9 27 0,1 0,11 0,0 0,1 05 9 46 83 24 0,0 82 X32 = X31 + X30 = 0,105 + 0,119 = 0,224 X 32 . X 24 0,224.0,082 X33 = = = 0,06 X 32 + X 24 0,224 + 0,082 32 9 27 33 9 27 0,22 0,0 0,0 0,06 0,0 0,1 4 46 69 46 83 24 0,0 34 27 82 0,0 0,1 46 83 X34 = X33 + X9 = 0,06 + 0,046 = 0,106 X 34 . X 27 0,106.0,183 Σ X0 = = = 0,067 0,0 X 34 + X 27 0,106 + 0,183 67 3. Tính dòng siêu quá độ I'' tại điểm ngắn mạch: Vì xét ngắn mạch N(1) nên ta có: Σ Σ X∆ = X 2 + X 0 = 0,112 + 0,067 = 0,179 và m(1) = 3 Ta có sơ đồ phức hợp sau: XtđNĐ X X X tđTD tđ1 tđ2 0,226 0,224 0,586 0,580 F1, F2 F3 F1, F2 F3 2x117,5 X∆ 127,8 MVA -8-2x117,5 127,8 MVA MVA 0,1 MVA 79
  9. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Với : X .X ∆ 0,226.0,179 Xtđ1= X tdND + X ∆ + X = 0,226 + 0,179 + = 0,586 tdND tdTD 0,224 X ∆ .X 0,224.0,179 Xtđ2= X tdTD + X ∆ + X = 0,224 + 0,179 + = 0,580 tdTD tdND 0,226 Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận I'' a1 dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch là: 1 1 1 1 I''a1= X + X = 0,586 + 0,580 = 3,431 td1 td2 Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch dạng có tên là: S cb 100 (1) ,, I''N = m .I a1 . = 3.3,431. = 2,584kA 3.U tb 3.230 4. Dòng qua dây trung tính của các máy biến áp: Phần trên ta đã biết Ia1 = 3,431, do đang xét ngắn mạch N (1) nên dòng điện ngắn mạch thứ tự không dạng tương đối cơ bản là: Ia0 = Ia1 = 3,431 Dòng thứ tự không tại điểm ngắn mạch là: I0 = 3.Ia0 = 3.3,431 = 10,293 Ta có sơ đồ phân bố dòng trên sơ đồ thứ tự không như sau: 2 24 26 8 9 27 0,0 0,1 0,12 - 0,0 0,1 84 81 1 0,00 46 83 2 24 25 I0 0,0 0,0 82 91 4 0,0 84 -9-
  10. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 Từ sơ đồ thay thế thứ tự không ta có: + Dòng chạy trên nhánh 10' - 11 là: X 34 0,106 I 0 ' −11 = I 0 10 = 10,293. = 3,775 X 34 + X 27 0,106 + 0,183 + Dòng chạy trên nhánh 33-9 là: I 0 −9 = I 0 − I 0 ' −11 = 10,293 − 3,775 = 6,518 33 10 + Dòng chạy trên nhánh 24 là: X 32 0,224 I 0 = I 0 −9 24 33 = 6,518. = 4,771 X 32 + X 24 0,224 + 0,082 + Dòng chạy trên nhánh 26-8 là: I 0 −8 = I 0 −9 − I 0 = 6,518 − 4,771 = 1,747 26 33 24 + Dòng chạy trên nhánh 4-25 là: X 28 0,265 I 0 − 25 = I 0 −8 4 26 = 1,747. = 1,052 X 28 + X 29 0,265 + 0,175 + Dòng chạy trên nhánh 2-24 là: I 0 − 24 = I 026−8 − I 0 − 25 = 1,747 − 1,052 = 0,695 2 4 Ta có thể biểu diễn kết quả tính toán đường đi của dòng thứ tự không trên sơ đồ thứ tự không như sau: 0,69 1,74 6,51 N(1 3,77 5 7 8 ) 5 I0=10,29 4,77 1 3 1,05 2 Tại điểm ngắn mạch theo định luật Kirhoff 1 có: IΣ = 4,771 + 1,052 + 0,695 + 3,775 - 10,293 = 0 -10-
  11. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 * Tính dòng điện chạy qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác của các máy biến áp trong sơ đồ thứ tự không: + Máy biến áp B1:(ứng với nhánh 2 trên sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: S cb 100 I 0BTT = I 0 − 24 . 1 2 = 0,695. = 0,349kA 3.U tb 3.115 - Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác: I 0 − 24 2 S cb 0,695 100 I 0B∆ = 1 . = . = 1,274kA 3 3.U tb 3 3.10,5 + Máy biến áp B2:(ứng với nhánh 4 trên sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: S cb 100 I 0BTT = I 0 − 25 . 2 4 = 1,052. = 0,528kA 3.U tb 3.115 - Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác: I 0 − 25 4 S cb 1,052 100 I 0B∆2 = . = . = 1,928kA 3 3.U tb 3 3.10,5 + Máy biến áp B3:(ứng với nhánh 11 trên sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: S cb 100 I 0BTT = I 0 ' −11 . 3 10 = 3,775. = 1,895kA 3.U tb 3.115 - Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác: I 0 ' −11 S cb 10 3,775 100 I B3 0∆ = . = . = 6,919kA 3 3.U tb 3 3.10,5 + Máy biến áp TN:(ứng với nhánh 24 và 9 trên sơ đồ thứ tự không) - Dòng qua dây trung tính: S cb 100 I 0TT = I 0 . TN 24 = 4,771. = 2,395kA 3.U tb 3.115 - Dòng chạy quẩn trong cuộn dây nối tam giác: 24 I0 S cb 4,771 100 I 0∆ = TN . = . = 8,745kA 3 3.U tb 3 3.10,5 5. Tính dòng các pha tại đầu cực máy phát F3 khi ngắn mạch: Vì ngắn mạch N(1) nên ta có: Ia2 = Ia1 = Ia0 = 3,431 Để xác định dòng đầu cực của F3, trước hết ta phải xác định các thành phần dòng thứ tự thuận và nghịch phía máy phát F 3 từ các sơ dồ thay thế thứ -11-
  12. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 tự thuận và nghịch (Không tồn tại dòng thứ tự không vì máy phát có trung tính cách điện). Phần trước ta đã có sơ đồ thay thế thuận và nghịch như sau: XtđNĐ XtđTĐ XtđNĐ XtđTĐ 0,226 0,224 0,226 0,224 F1, F2 F3 Ia 2 x Ia 127,8MVA 117,5MVA + Dòng nhánh phía máy phát F3 thứ tự thuận bằng thứ tự nghịch và bằng: 1 2 0,226 I a1 = I aF23 = 3,431. F3 = 1,723 0,224 + 0,226 Dòng trên các pha A, B, C tại đầu cực máy phát F 3 có xét đến tổ đấu dây của máy biến áp B3 sao không - tam giác - 11 được tính như sau: - Pha A: I A = I aF13 .e j 30 + I aF23 .e − j 30 3 1 3 1 = 1,723.( + j + − j ) = 1,723. 3 = 2,984 2 2 2 2 Dạng đơn vị có tên là: 100 I A = 2,984. KA = 16,408kA 3.10,5 - Pha B: I B = I aF13 .e j 30 .e j 240 + I aF23 .e − j 30 .e j120 = 1,723.(e j 270 + e j 90 ) = 1,723.( − j + j ) = 0 - Pha C: I C = I aF13 .e j 30 .e j120 + I aF23 .e − j 30 .e j 240 3 1 3 1 = 1,723.(e j150 + e j 210 ) = 1,723.( − + j − − j ) = −1,723. 3 = −2,984 2 2 2 2 Dạng đơn vị có tên là: 100 I C = −2,984. KA = −16,408kA 3.10,5 6. Tính điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3 khi ngắn mạch: Giá trị điện áp ở dạng tương đối cơ bản tại điểm ngắn mạch được tính như sau: Σ Σ U a1 = j. I a1 .( X 2 + X 0 ) = j.3,431.( 0,112 + 0,067) = j.0,614 Σ U 2 a = − j. I a 2 . X 2 = − j.3,431.0,112 = − j.0,384 Giá trị điện áp ở dạng tương đối cơ bản tại đầu cực máy phát F 3 được tính như sau: -12-
  13. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 U a1 = U a1 + j. I a1 .( X 10 + X 11 ) = j.0,614 + j.1,723(0,038 + 0,069) = j.0,798 F3 F3 U a2 = U a2 + j. I a 2 .( X 10 + X 11 ) = − j.0,384 + j.1,723(0,038 + 0,069) = − j.0,202 F3 F3 Điện áp tại đầu cực máy phát F3 được tính như sau: * Pha A: U A = U aF3 .e j 30 + U aF3 .e − j 30 = j.0,798.e j 30 − j.0,202.e − j 30 = F3 1 2 = ( −0,399 − 0,101) + j.(0,691 − 0,175) = −0,500 + j.0,516 U A 3 = 0,500 2 + 0,516 2 = 0,719 F Điện áp pha A dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là: UA3 F 0,719 U KV A = .U tb = .10,5 = 4,359kV 3 3 * Pha B: U B = U aF3 .e j 30 .e j 240 + U aF3 .e − j 30 .e j120 = j.0,798.e j 270 − j.0,202.e j 90 = F3 1 2 = j.0,798( − j ) − j.0,202.( j ) = 1 UB 3 =1 F Điện áp pha B dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là: UB 3 F 1 U KV B = .U tb = .10,5 = 6,062kV 3 3 * Pha C: U C = U aF3 .e j 30 .e j120 + U a 2 .e − j 30 .e j 249 = j.0,798.e j150 − j.0,202.e j 210 = F3 1 F3 = ( −0,399 − 0,101) − j.(0,691 − 0,175) = −0,500 − j.0,516 U C 3 = 0,500 2 + 0,516 2 = 0,719 F Điện áp pha C dạng có tên ở đầu cực máy phát F3 là: UC 3 F 0,719 U KV C = .U tb = .10,5 = 4,359kV 3 3 Đáp số: 3. Dòng siêu quá độ tại điểm ngắn mạch là: I''N = 2,584 kA 4. Dòng qua dây trung tính và dòng chạy quẩn trong cuộn dây các máy biến áp là: + Máy biến áp B1: I TT1 = 0,349kA B I ∆ 1 = 1,274kA B -13-
  14. Bài tập dài môn ngắn mạch. Đề số: 02 + Máy biến áp B2: I TT2 = 0,528kA B I ∆ 2 = 1,927kA B + Máy biến áp B3: I TT3 = 1,895kA B I ∆ 3 = 6,919kA B + Máy biến áp TN: I TT = 2,395kA TN I ∆ = 8,745kA TN 5. Dòng các pha tại đầu cực máy phát F3: + Pha A: I A = 16,408kA KA + Pha B: I B = 0kA KA + Pha C: I C = −16,408kA KA 6. Điện áp các pha tại đầu cực máy phát F3: + Pha A: U A = 4,359kV KV + Pha B: U B = 6,062kV KV + Pha C: U C = 4,359kV KV -14-
Đồng bộ tài khoản