PHẦN ĐIỆN TRONG TRẠM BIẾN ÁP - Chương 5

Chia sẻ: suatuoiconbo

Sơ lược về cách tính ngắn mạch trong hệ thống điện TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH DÀN BÀI I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NGẮN MẠCH Định nghĩa - Đặc tính - Các loại ngắn mạch Nguyên nhân - Hậu quả - Mục đích tính toán ngắn mạch

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: PHẦN ĐIỆN TRONG TRẠM BIẾN ÁP - Chương 5

Chương 5


TÍNH TOÁN
NGẮN MẠCH
DÀN BÀI
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NGẮN MẠCH
Định nghĩa - Đặc tính - Các loại ngắn mạc h
Nguyên nhân - Hậu quả - Mục đích tính toán ngắn mạch
II. CÁC BƯỚC T IẾN HÀNH TÍNH T OÁN NGẮN MẠCH
Những khái niệm - Các h thành lập sơ đồ đẳng trị - Xác định điện kháng các phần
tử của hệ thống điện - Biến đổi sơ đồ đẳng trị v ề dạng đơn giản - Hệ s ố phân bố -
Ví dụ tính toán ngắn mạch
III. TÍNH T OÁN NGẮN MẠCH BA PHA Ở MẠNG CAO ÁP
Ngắn mạc h ba pha đối x ứng trong mạng đơn giản
Ngắn mạc h ba pha đột nhiên trong mạc h điện có máy biến áp
Ví dụ về tính toán dòng điện ngắn mạch
IV. TÍNH T OÁN NGẮN MẠCH TRONG MẠNG ĐIỆN ÁP THẤP U  1000V
Đặc điểm của mạng U  1000V - Tổng trở các thành phần của mạng điện - Thành
phần chu kỳ của dòng điện ngắn mạc h
Xét sự thay đổi dòng điện ngắn mạch do quá trình phát nóng của dây dẫn - Ảnh
hưởng của động cơ không đồng bộ đặt gần điểm ngắn mạch
V. HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH TRONG CÁC TRANG BỊ ĐIỆN
Khái niệm c hung - Phương pháp hạn c hế dòng điện ngắn mạc h


MỤC TIÊU: Trang bị cho học sinh
1. Đặc tính c ủa lưới điện và trạm biến áp khi có ngắn mạc h x ảy ra
2. Nguyên nhân, hậu quả v à mục đích tính toán ngắn mạch
3. Các h giải một bài tập ngắn mạch ba pha đối xứng trong hệ đơn vị có tên
4. Phân biệt các dòng I” ; IN(t) ; Ixk ; I ; ixk trong ngắn mạch và cách dùng c húng
5. Các h giải một bài tập ngắn mạch ba pha đối xứng trong lưới điện hạ áp
6. Các phương pháp hạn chế ngắn mạch cụ thể trong trạm biến áp

49
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NG ẮN MẠCH
I.1. Định nghĩa
Ngắn mạch là chỉ hiện tượng các pha chập nhau hoặc trong lưới điện c ó điểm
trung tính nối đất c hỉ hiện tượng c ác pha chập nhau v à chập đất
I.2. Đặc tính
 Lúc ngắn mạc h, tổng trở của toàn hệ thống giảm x uống, dòng điện tăng lên cao và
điện áp các điểm trong hệ thống giảm xuống, nhất là ở điểm gần chỗ ngắn mạch.
 Các động c ơ không đồng bộ có thể ngừng quay (Mo ment quay c ủa ĐCKĐB phụ
thuộc v ào điện áp) khi điện áp giảm, moment quay giả m, động cơ tiến đến ngừng
quay, hoặc trong giai đoạn đầu động cơ không đồng bộ biến thành máy phát không
đồng bộ tạo ra dòng điện ngược chiều cung cấp lại cho điểm ngắn mạc h
 Khi ngắn mạc h sự biến đổi bất kỳ dòng điện trong một nhánh nào đó đều có ảnh
hưởng của các máy phát điện có liên quan. Nếu ngắn mạch lớn, các máy phát điện
bị dao động c ông suất làm cho chúng bị mất đồng bộ v à hệ thống bị mất ổn định
I.3. Các loại ngắn mạch
Loại NM Hình qui ước Ký hiệu Xác suất Ngắn mạch
Ba pha
N(3) Đối x ứng
5%


Hai pha
Không
N(2) 10%
đối xứng

Hai pha
Không
N(1- 1)
chạm đất 15%
đối xứng

Một pha
Không
N(1) 70%
đối xứng


I.4. Nguyên nhân sinh ra ngắn mạch
Nguyên nhân c hủ yếu sinh ra ngắn mạc h là do cách điện bị hỏng.
Lý do làm các h điện bị hỏng có thể là: sét đánh, quá điện áp nội bộ, cách điện
dùng lâu quá già cỗi, trông nom các thiết bị không chu đáo, …
Do những nguyên nhân cơ học trực tiếp như: đao đất đụng phải dây cáp, hay là
các nguyên nhân khác như: thả diều, chim đậu, cây đổ v ào đường dây điện, ……
I.5. Hậu quả của ngắn mạch
a. Lúc ngắn mạc h dòng điện tăng lên s inh ra nhiệt rất lớn, phát nóng c ục bộ trong
các bộ phận có IN đi qua, dù là thời gian rất ngắn
50
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
b. Sinh ra ứng lực cơ giới giữa c ác v ật đẫn do dòng điện xung kích, có thể làm
hỏng khí cụ điện, sứ đỡ…
c . Lúc ngắn mạc h, điện áp tụt xuống c ó thể làm c ho các đông cơ điện ngừng
quay, sản xuất bị ngưng trệ, làm hỏng s ản phẩm
d. Phá hoại sự làm v iệc c ủa c ác máy phát điện trong hệ thống, làm hệ thống mất
ổn định và tan rã
e. Khi ngắn mạch các loại N(1), N(1,1) , N(2) s inh ra dòng điện thứ tự không là m
nhiễu các đường dây thông tin ở gần
f. Cung cấp điện bị gián đoạn
I.6. Mục đích tính toán ngắn mạch
Tính toán ngắn mạch là tính toán dòng điện, điện áp v à c ông suất lúc xảy ra
ngắn mạc h tại một điểm nào đó. Những v ấn đề cần đến tính toán ngắn mạch:
a. So sánh và lựa chọn c ác sơ đồ đấu dây lưới điện hợp lý nhất: đơn giản, rõ
ràng, thao tác ít nhầm lẫn ; Sơ đồ đấu dây lưới điện bảo đảm lúc s ự cố c hỉ
được cắt phần s ự cố phần còn lại vẫn tiếp tục làm v iệc
b. Chọn các khí c ụ điện và dây dẫn khi có sự c ố phải chịu đựng được tác dụng cơ
và nhiệt c ủa dòng điện ngắn mạc h đi qua
c . Thiết kế bảo v ệ nối đất
d. Xác định ảnh hưởng của đường dây điện lực với đường dây thông tin
e. Thiết kế v à c hỉnh định bảo vệ Rơ-le
f. Chọn các thiết bị tự động bảo vệ ngắn mạch, chống quá điện áp
g. Thí nghiệm ngắn mạc h để tìm ra những thiết bị hạn c hế dòng ngắn mạch IN
h. Phân tíc h c ác loại s ự cố trong hệ thống điện

II. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH TÍNH TOÁN NG ẮN MẠCH
II.1. Những khái niệm
Đối v ới hệ thống điện phức tạp, việc tính toán ngắn mạch rất khó khăn và mất
nhiều thời giờ, người ta phải dùng các mô hình v ật lý và máy tính để tính toán ngắn
mạch v à ổn định của hệ thống điện
Trong thực tế, nhiều khi không đòi hỏi s ự chính xác c ao, người ta dùng phương
pháp tính thực dụng gần đúng với một s ố giả thiết c ơ bản nhằm đơn giản hóa bài
toán. Để tien hành tính toán ngắn mạc h, ta phải biết những điểm sau:
a) Phải xác định được sơ đồ thay thế c ) Vị trí của điểm ngắn mạc h
b) Xác định loại ngắn mạc h d) Biết thời điểm của quá trình ngắn mạch
Tham s ố c ác phần tử c ủa hệ thống điện dùng để x ác định s ơ đồ đẳng trị có thể
đọc trên nhãn hiệu, trong các bảng thuyết minh xuất xưởng (Catalogue), trong sách
hướng dẫn bảo trì (Ins truc tion book) hay tra trong c ác sổ tay tra cứu (Handbook).
Để tính toán ngắn mạch ta phải:
a) Xác định s ơ đồ đẳng trị

51
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
b) Dùng các phương pháp biến đổi để biến sơ đồ đẳng
N
trị thành sơ đồ đẳng trị đơn giản nhất có thể.
E
c ) Xác định dòng ngắn mạc h. IN
E X
IN  (5 - 1)
X
II.2. Cách thành lập sơ đồ đẳng trị Hình 5 – 1 : Tối giản sơ đồ
Sơ đồ đẳng trị là s ơ đồ một s ợi, trong đó mỗi phần tử của hệ thống điện được
thay thế bằng một điện kháng (hay tổng trở), riêng đối v ới máy phát điện (đôi khi cả
đối v ới động c ơ điện và máy bù đồng bộ) được thay thế bằng một điện kháng v à một
sức điện động. Thành lập s ơ đồ đẳng trị là đem tất c ả c ác tham s ố, các phần tử c ủa
các đoạn mang điện ở các c ấp điện áp khác nhau quy v ề một đoạn nào đó đã được
chọn làm đoạn c ơ sở.
k : Tỉ số biến c ủa máy biến áp nằm giữa đoạn x ét v à đoạn cơ sở

U cs U t b1 U t b2
k1  k2  k3  (5 - 2)
U t b1 U t b2 U t b3
Đoạn c ơ sở Đoạn xét
F
Uc s Utb1 Utb2 Utb3
k2 k3
k1

Hình 5 – 2 : Xác định chiều của k

Trong hệ đơn v ị c ó tên, tham số của c ác phần tử ở các đọan còn lại s ẽ được
Eo ; Io ; Xo ; : Các tham số của đoạn xét
tính đổi v ề đoạn cơ s ở
E ; I ; X ; …: Các tham s ố c ủa đoạn cơ sở
1
o
I= I (5 – 3)
o
Xo = (k1 k2 …. kn)2 X
E = (k1 k2 …. kn) E (k1 k2 …. kn)

II.3. Một số công thức xác định điện kháng các phần tử của hệ thống điện

U 2m
X F  X () (5 – 4)
đ
* Điện kháng của máy phát d
S đm

uN % U 2m
(5 – 5)
XB  (k 1 ...... k n ) ( )
* Điện kháng của máy biến áp đ

100 S đm

X ĐD  x 0 l (k 1 ...... k n )2 ()
* Điện kháng của đường dây (5 – 6)
x K % U đm
(k 1 ...... k n )2
XB  ( ) (5 – 7)
* Điện kháng của kháng điện 100 3 Iđm

* Với máy biến áp ba pha ba dây quấn, có thể tra được điện áp ngắn mạc h phần
trăm của từng đôi c uộn dây UNC-T ; UNC-H ; UNT-H . Ta c ần tính điện áp ngắn
mạch phần trăm của từng c uộn cao, trung, hạ UNC ; UNT ; UNH. Sau đó dùng
các công thức (5 - 10) để xác định điện kháng của c ác cuộn dây cao, trung, hạ c ủa
máy biến áp 3 pha 3 dây quấn.
52
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
UNC% = ½ (UNC-T + UNC-H – UNT-H )

UNT% = ½ (UNC-T + UNT-H – UNC-H ) (5 – 8)

UNH% = ½ (UNC-H + UNT-H – UNC-T )

II.4. Biến đổi sơ đồ đẳng trị về dạng đơn giản
Sau khi thành lập s ơ đồ đẳng trị v à tính
E1 X1
điện kháng của các phần tử c ần phải tiến hành
A
các phép biến đổi để đưa sơ đồ đẳng trị v ề dạng
Xn
En N
sơ đồ đơn giản nhất
Số thứ tự
Chú ý trong sơ đồ đẳng trị, mỗi phần tử
GTĐK
của mạc h điện được biểu diễn bằng một phân
s ố: tử số ghi số thứ tự của phần tử, c òn mẫu số N
A
ghi giá trị điện kháng (GTĐK) của phần tử đó
Hình 5 – 3 : Biến đổi sơ đồ đẳng trị
Biến đổi tương đối các nhánh không có nguồn Công thức: từ (5 – 9) đến (5 – 16)
Sơ đồ ban đầu Sơ đồ tương đương Công thức biến đổi
Song song X1 n
X 1
 X1

X2
X X i
i 1
Xn

n
Nối tiếp
X
X
X
X1 X2 Xn i
X i 1

Tam giác Sao
X12 . X13
X1 =
X12
X12 + X13 + X23
X12 . X23
X1 X2
X2 =
X31 X12 + X13 + X23
X23 X3
X13 . X23
X3 =
X12 + X13 + X23

Sao Tam giác X1 X2
X12 = X1 + X2 +
X12 X3
X1
X1 X3
X2 X13 = X1 + X3 +
X2
X31 X23
X3
X2 X3
X23 = X2 + X3 +
X1

53
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
II.5. Hệ số phân bố
Khi không có phụ tải, hệ số phân bố của các máy phát điện đặc trưng cho phần
tham gia của máy phát điện đó cung c ấp c ho điểm ngắn mạch. Với gỉa thiết tất cả
các s ức điện động bằng nhau, thì s ự phân bố dòng điện trong các nhánh tỉ lệ v ới các
hệ số phân bố : C1 ; C2 ; …… ; Cn
C = C1 + C2 + ……… + Cn = 1 C Xđt = C1 X1 = C2 X2 = ……… = Cn Xn
Xđt = X1 // X2 // …… // Xn : điện kháng đẳng trị của các nguồn nối song song
là điện kháng tổng hợp của sơ đồ đối với điểm ngắn mạch
X = XN + Xđt
X đt X đt
X đt
C2  Cn 
C1  (5 – 17)
…………….
X2 Xn
X1

. . .
.
. .
. E E1 En
E2
E1 En
E2

C C
Xđt
C C CX
CX X1N
X1 X2N
X2 nN
n
1 n
1 n 2
2



XN C
C
XN
N
N
N

Hình 5 - 4 : Xác định hệ số phân bố
Có thể tìm điện kháng tương hỗ của từng nguồn điện đối v ới điểm ngắn mạc h
X X X (5 – 18)
X 1N  X 2N  X nN 
C1 C2 Cn
………….………..
II.6. Ví dụ tính toán ngắn mạch

Cáp ngầm
Đường dây
B1 B2 K l = 2,5 km
l = 80 km N
F
Sđm = 15 MVA Uđm = 6 kV
Sđm = 30 MVA Sđm = 31,5 MVA
Uđm = 10,5 kV Uđm = 10,5 / 121 kV Uđm = 110,5 / 6,6 kV Iđm = 0,3 kA
uN% = 10,5 XK% = 5
X”d = 0,25 uN% = 10,5
E’d = 11 kV
Cho s ơ đồ như hình v ẽ. Các thông số thiết bị đã c ó. Thông số đường dây trên
không x0 = 0,4 /km v à c áp ngầm x0 = 0,08 /km. Vẽ sơ đồ thay thế v à tính dòng
điện ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên
Bài giải E XF XB1 XĐD XB2 XK XC
a) Vẽ sơ đồ thay thế và sơ đồ thay thế
N
đơn giản nhất E XΣ
N

54
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
b) Tính toán ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên
Ta c họn đoạn có điện áp 10,5 kV làm đoạn cơ sở. Xác định các điện kháng
2
* Điện kháng của máy phát X1 = 0,26 . 10,5 = 0,96 ( )
30
10,5 10,52 = 0,37 ( )
* Điện kháng của máy biến áp B1 X2 =
100 31,5

( 1125 )2 = 0,24 ()
0,
* Điện kháng của đường dây X3 = 0,4 . 80 .
1
2
* Điện kháng của máy biến áp B2
( 11005 )2
X4 = 10,5 110 , = 0,64 ( )
100 15 0
5 6
(161,6 )
0 10,5 2 = 1,21 ()
* Điện kháng của kháng điện X5 =
100 3 0, 3 121

( 161,0 10,5 2 = 0,42 ()
)
* Điện kháng của cáp ngầm X6 = 0,08 . 2,5
6 121
.
1 2 3 4 5 6
E
0 ,9 6 0 ,3 7 0 ,2 4 0 ,6 4 1 ,2 1 0 ,4 2
N
7
E 3 ,8 4
N

* Điện kháng tổng hợp X7 = X1 + X2 + X3 + X4 + X5 + X6
X7 = 0,96 + 0,37 + 0,24 + 0,64 + 1,21 + 0,42 = 3,84 ()
Với s ức điện động đã c ho Ep = 11 (kV) thì dòng điện khi ngắn mạc h tại N
3

11
IN(F) = E
* Trong máy phát điện = = 1,65 (kA)
3 3,84
X

* Dòng điện tại điểm ngắn mạc h được tính đổi từ đoạn c ơ s ở về đoạn x ét
10,5 110 1,65 = 2,40 (kA)
IN = (k1 … kn) I0 =
121 6,6

TÓM T ẮT VÀ ÔN T ẬP PHẦN I & II

CÂU HỎI Ô N TẬP
1. Trong lưới điện có trung điểm cách đất có những loại ngắn mạc h: ……………. ?
2. Những đặc điểm c ủa lưới điện khi có ngắn mạch trong lưới điện: ……………... ?
3. Hậu quả trong lưới điện khi c ó dòng ngắn mạch đi qua?
4. Đem s ơ đồ thay thế hình – a v ề dạng đơn giản nhất
5. Vẽ sơ đồ thay thế và tính điện kháng tương đối các phần tử trong hình – b

55
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
C–2
E1 E2

31,5 MVA
B2
31,5 MVA 10 kV
B1
10,5 /121 kV
10,5 /121 kV 2 kA
UN% = 10,5
UN% = 10,5 XK = 8%
C –1

F1 ~ 30 MVA F2 ~ 50 MVA
N 10,5 kV 10,5 kV
Xd” = 0,12 Xd” = 0,15
Hình - a Hình - b

TÓM T ẮT
1. Ngắn mạch là chỉ hiện tượng các pha chập nhau hoặc trong lưới điện có
điểm trung tính nối đất chỉ hiện tượng các pha chập nhau và chập đất
2. Khi ngắn mạch: dòng tăng cao, điện áp giảm. Đây là sự cố nguy hiểm, ảnh
hưởng đến các thiết bị điện, khí cụ điện, lưới điện, sản suất và phân phối
điện năng.
3. Nguyên nhân chủ yếu là cách điện bị phá hỏng
4. Tính toán ngắn mạch (ba pha đối xứng) là xác định dòng điện ngắn mạch IN
và điện áp ngắn mạch UN tại điểm sự cố hoặc các mạch điện liên quan
5. Muốn tính toán ngắn mạch cần phải thành lập được sơ đồ thay thế và xác
định được điện kháng tổng XΣ từ nguồn đến điểm ngắn mạch.

III. TÍNH TOÁN NG ẮN MẠCH BA PHA Ở MẠNG CAO ÁP
III.1. Ngắn mạch ba pha trong mạng đơn giản, công suất vô cùng lớn
a) Xét ngắn mạch xảy ra tại điểm N trong mạch
Lúc đó mạch điện được c hia làm hai phần độc lập: phần phía c ó nguồn v à phần
phía không c ó nguồn N
r L r' L'

uA = Um sin (t +  )
L L’
r’
r

uB = Um sin (t +  - 1200)
L r’ L’
r

uC = Um s in (t +  + 1200)
Phía có nguồn Phía không nguồn
Hình 5 – 5 : Ngắn mạch ba pha trong mạng điện đơn giản
Mạch phía không nguồn
Ba pha đối xứng, ta có thể tác h từng pha để nghiên c ứu.
Phương trình v i phân viết cho một pha và nghiệm
56
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
t
r’
di /
Ta/ Ta =
U = i r’ + L’ =0 v ới
i = Ce

L’
dt
t
Ta/
Khi t = 0 , C = i0 , Do đó  i = io e
Kết luận về dòng điện ngắn mạch cho phía không có nguồn
- Phía không nguồn dòng quá độ phụ thuộc v ào dòng điện ban đầu i0 trong các pha
- Nếu lúc ngắn mạc h, pha nào có i0 = 0 thì pha đó s ẽ không c ó quá trình quá độ
- Dòng điện quá độ lớn nhất bằng dòng điện phụ tải nên không nguy hiể m gì c ho
thiết bị
- Dòng điện này tắt dần với hằng số tắt dần (hằng s ố thời gian): do hàm số của dòng
điện là hàm mũ giả m dần
Mạch phía có nguồn
di
U = ir + L
Phương trình vi phân viết cho một pha.
dt
Giả s ử pha A
u = uA = Um sin (t + α) (V)
Nghiệm của phương trình
r*t
U -
i  m sin (t    N )  Ce L  ick  ikck
Z
 Thành phần thứ nhất c ủa vế phải là thành phần chu kỳ c ủa dòng điện ngắn mạch
c ó biên độ không đổi là: (vì Um giả thiết không đổi)
Um
Z =  r2 + (L )2
Ickm =
Z
 Thành phần thứ hai của v ế phải là thành phần không chu kỳ c ủa dòng điện ngắn
mạc h tắt dần v ới hằng số thời gian: L X
=
Ta =
 Hằng s ố tích phân C được xác định như sau khi t = 0 r r
io = Im sin(α + φ) i/ o/ = Ic k/ o/ + C = Ickm sin (α + φN) + C
C = ikck/ o/ = io - ic k/o/ = Im s in (α + φ) - Ickm sin(α - φN)
t
-
Ta
i  ick  ikck  Ickm sin (t     N )  ikck/0/ e

Với N : góc lệch pha U và I s au khi ngắn mạch : góc lệch pha ban đầu c ủa điện áp
Kết luận cho dòng điện ngắn mạch về phía có nguồn
Dựa v ào hình vẽ đồ thị v ec tơ c ủa U và I tại thời điểm ban đầu của ngắn mạch
- A ; B ; C : vec tơ biên độ dòng điện các pha trước lúc ngắn mạch
III
- ckA ; ckB ; ckC : v ectơ biên độ dòng điện chu kỳ các pha sau lúc ngắn mạch
III
- Hình chiếu vectơ Im , Ickm lên trục thời gian t là trị số tức thời c ủa dòng điện i0 v à ick0
- Hình chiếu vectơ ( -  ) lên trục thời gian chính là giá trị c ủa C = i
I I kck |0|
m ckm

- Giá trị của ikck c ó thể biến thiên từ trị số cực đại (vec tơ (m - ckm ) s ong song v ới trục
I I
 -  ) v uông góc v ới trục 0t) nghĩa là thành phần
0t) đến trị số không ( 0 ) (vectơ (Im Ickm
không chu kỳ c ủa dòng điện ngắn mạc h đã tắt hết, chỉ còn dòng điện chu kỳ và
57
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
c huyển sang trạng thái t
Hình 5 – 6
x ác lập (tình trạng duy
c’ Đồ thị vectơ

trì của ngắn mạc h). UC của U và  tại

Chú ý là trong mạc h
(C - ckC ) IckC thời điểm ban
II
điện ba pha nếu có thì c đầu ngắn mạch

IC
c hỉ có thể ở một pha

UA
x ảy ra tình trạng đó, v ì
mỗi pha lệch nhau 1200

O
- Như v ậy không những

 b’
IckB
phụ thuộc v ào góc pha
a 
 IA
IB N
ban đầu (tức thời điểm
- )
(IB IckB b
x ảy ra ngắn mạch) mà
c òn phụ thuộc v ào tình
(A - ckA )
I I
trạng trễ lúc xảy ra

IckA
ngắn mạch: mạc h điện a’
c ó tính c hất điện dung,

UB
điện c ảm hay không tải
(giá trị đạt cực đại khi
mạch có tính c hất điện dung, rồi đến mạch không tải và bé nhất khi mạch có tính
c hất điện cảm). Ta thường xét trường hợp mạch điện lúc ngắn mạc h là không tải.
I
ixk
IN
Ick

I

Ikck
Ikck 0


Im
t
i0
i0



Ick 0



Quá trình ổn định
Quá trình qúa độ

Hình 5 – 7 : Đồ thị hình sin về dòng của pha A tại thời điểm ban đầu xảy ra ngắn mạch

58
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
b) Dòng điện ngắn mạch xung kích
Dòng điện ngắn mạc h xung kích ixk là trị s ố tức thời lớn nhất c ủa dòng điện
ngắn mạc h trong quá trình quá độ
Ta x ét mạc h điện trước lúc ngắn mạc h là không tải. Dòng điện x ung kích xảy ra
vào khoảng thời điểm : t = T / 2 = 0,01s (f = 50 Hz) s au lúc ngắn mạc h. Vậy :
0,01 0,01
- -
Ta Ta
i xk  ick(0,01 s)  ikck(0,01 s)  Ickm  Ickm e  Ickm (1  e )
 k xk Ickm 2 k xk Ick (5(– - 9) )
5 1 46

0,01
-
Ta
) goïi laø heä soá xung kích
Tr o ng ño ù k xk  (1  e 1  k xk  2
 Khi mạch điện thuần c ảm: tức là R∑ = 0 thì Ta =   kxk = 2 nghĩa là dòng điện
không chu kỳ không tắt dần
 Khi mạch thuần trở: tức là X∑ = 0 thì Ta = 0  kxk = 1 nghĩa là không xuất hiện
dòng điện không chu kỳ

c) Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch toàn phần T
t
2
1
Trị số hiệu dụng c ủa dòng điện ngắn mạc h tại một thời điể m 2
INt  i dt
N
T
(t) nào đó trong quá trình quá độ có thể tính nếu biết được quan T
t-
hệ: iN = f (t) 2


Dòng điện ngắn mạc h trong quá trình quá độ không phải là đường c ong hình s in
vì c ó s ự tham gia của dòng điện không chu kỳ. Như v ậy trị số hiệu dụng của dòng
điện ngắn mạc h toàn phần tại thời điểm t c ó thể tính gần đúng như giá trị trung bình
bình phương trong chu kỳ (0,02s) mà thời điểm t nằm giữa
(5 – 20)
2
+ (Ikckt)2
IN(t) =  (Ickt)
Trị số hiệu dụng của dòng điện xung kích Ixk tại thời điểm t = T/2 với điều kiện
Ikck/0/ = Ickm (trước lúc ngắn mạc h là không tải)

Ikck(t) = ick – Ickm = k xk . Ickm – Ic km = (kxk – 1) Ic km = 2 Ic k (k xk – 1)
Đem thay Ikc k(t) v ào (5 - 47) ta được:
2 2 2 2
(5 – 21)
 Ick 1 + 2(kxk – 1)
Ixk = + 2 Ic k (kxk – 1) = Ick
Ixk
1≤ ≤ 3
Khi thì
1 ≤ kxk ≤ 2
Ick
Dòng điện Ixk dùng để kiểm tra khí cụ điện về lực động điện khi ngắn mạch
d) Dòng điện ngắn mạch ổn định (duy trì)
Dòng điện ngắn mạch trong quá trình ổn định I là dòng điện ngắn mạc h c hu kỳ
Ick của quá trình ngắn mạc h, khi mà tất cả c ác dòng điện tự do phát sinh ra tại thời
điểm ban đầu của quá trình ngắn mạc h đã tắt dần hết v à khi hoàn toàn kết thúc v iệc
nâng dòng điện kích từ do tác dụng của bộ tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) c ủa
má y phát điện. I = Ick = IN (t = )
59
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
Dòng điện I để kiểm tra ổn định nhiệt của các khí cụ điện và dây dẫn

III.2. Ngắn mạch ba pha đột nhiên trong mạch điện có máy biến áp
Với c hiều dòng điện đã chọn, ta có các phương trình v i phân sau:
Bên sơ cấp Bên thứ c ấp
di1 di2 di2 di1
U = i1 r1 + L1 –M 0 = i2 r2 + L 2 –M
dt dt dt dt
A
r2 L2
r1 L1 i2
i1
B


Um = const
C
M
Hình 5 – 8 : Ngắn mạch ba pha trong mạch có máy biến áp

Do io = 0 nên i1 = i2 (giả thiết cơ bản ban đầu)
Cộng (sơ c ấp) và (thứ c ấp) theo từng v ế ta được :
di1 di1
U = i1 (r1 + r2) + (L1 + L2 – 2M) = i1 rN + LN
dt dt
Trong đó: rN = r1 + r2 : Điện trở c ủa máy biến áp
LN = L1 + L2 – 2M = (L1 – M) + (L2 – M) : Điện kháng tản của MBA
Nghĩa là máy biến áp trong quá độ khi bỏ qua dòng từ hóa, có thể thay thế
bằng điện trở v à điện cảm để tính toán như mạc h điện thông thường.
III.3. Ví dụ về tính toán dòng điện ngắn mạch
Trạ m biến áp trung gian có hai máy biến áp đấu song song. Máy biến áp có số
liệu: Sđm = 40MVA ; Uđm = 110 / 22 /11 kV ; hệ số quá tải s ự cố cho phép ksc = 1,4 ; tổ
đấu dây YNyn0 – d11, uN% = 8. Khi ngắn mạc h trên thanh góp 110kV, công suất
ngắn mạc h hệ thống cung c ấp về trạm biến áp là 400MVA
 Phía U = 110kV là hệ thống một thanh góp, có phân đoạn bằng máy cắt. Thiết bị
phân phối loại ngoài trời. Có hai lộ vào từ đường dây lộ kép dài 40km, phân bố trên
hai phân đoạn thanh góp.
 Phía U = 22 kV là hệ thống hai thanh góp, thiết bị phân phối loại trong tủ. Có 6 phát
tuyến (10 MVA/phát tuyến) phân bố đều phát tuyến trên hai hệ thống thanh góp.
Xác định dòng ngắn mạch duy trì v à dòng ngắn mạc h x ung kích khi:
 Ngắn mạch tại N1 ;
 Ngắn mạch tại N2 v ới 412 đóng ; Ngắn mạc h tại N2 v ới 412 mở
Bài giải
Xác định các điện kháng U 2m 1102
X1   30,25 ()
đ

S N(ht) 400

60
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
X 2  X 3  x 0 l  0,4 * 40  16 ()
u N % U 2m 8 * 110 2
X4  X5   24,2 ()
đ

100 S đm 100 * 40
Sơ đồ thay thế

1
30,25



l = 4 0 km
2 3
16 16

N1

N1
5
4
24,2
24,2
N2

 Khi ngắn mạch tại N1

1 1
30,25 30,25 T2
T1

3
2 6
16
16 8
N1 N1


7
38,25

N1
412
X6 = ½ X2 = ½(16) = 8 (Ω)
X7 = X1 + X6 = 30,25 + 8
= 38,25 (Ω) N2
Dòng ngắn mạch tại đoạn
cơ sở (cũng là đoạn xét)
U 110
IN   1,66 (kA)

3 X7 3 38,25
1  2(k xk  1)2  1,66 * 1  2(1,85 - 1)2  2,6 (kA)
I xk  Ick
i xk  Ick 2 k xk  1,66 * 2 * 1,85  4,34 (kA)
61
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
 Khi ngắn mạch tại N2 với 412 đóng (Hai MBA làm v iệc s ong song)
X6 = ½ X2 = ½(16) = 8 (Ω)
1
X8 = ½ X4 = ½(24,2) = 12,1 (Ω) 9
30,25
50,35
X9 = X1 + X6 + X8 = 30,25 + 8 + 12,1 = 50,35 (Ω)
6
Dòng ngắn mạch tại đoạn c ơ s ở
N2
8
U 110
IN   1,26 (kA)

8
3 X9 3 50,35
12,1
Dòng ngắn mạch tại đoạn x ét
N2
110
IN(x)  IN * k  1,26  6,3 (kA)
22
1  2(k xk  1)2  6,3 * 1  2(1,8 - 1) 2  9,51 (kA)
I xk  Ick
i xk  2 k xk Ick  2 * 1,8 * 6,3  16,03 (kA)

 Khi ngắn mạch tại N2 với 412 mở (Hai MBA làm v iệc độc lập)
X6 = ½ X2 = ½(16) = 8 (Ω)
1
10
X10 = X1 + X6 + X5 = 30,25 + 8 + 24,2 = 62,45 (Ω) 30,25
62,45
Dòng ngắn mạch tại đoạn c ơ s ở
6
U 110
IN   1,017 (kA)
 N2
8
3 X 10 3 62,45
5
Dòng ngắn mạch tại đoạn x ét
110 24,2
IN(x)  IN * k  1,017  5,08 (kA)
N2
22
1  2(k xk  1)2  5,08 * 1  2(1,8 - 1)2  7,67 (kA)
I xk  Ick

i xk  2 k xk Ick  2 * 1,8 * 5,08  12,93 (kA)

TÓM TẮT VÀ ÔN TẬP PHẦN III
Câu hỏi ôn tập phần III
1. Lưới điện ba pha đơn giản là ……………………………………………………?
2. Xem đồ thị v ec tơ c ủa U và I tại thời điểm ban đầu của ngắn mạch (hình 5 – 7)
các đoạn Oa ; Oa’ ; Ob ; Ob’ ; Oc ; Oc’ ; aa’ ; bb’ ; cc ’ diễn tả các giá trị gì?
3. Xem hình v ẽ đồ thị hình sin của U và I pha A tại thời điểm ban đầu c ủa ngắn
mạc h. Hãy v ẽ hai pha còn lại (theo hình 5 – 7)?
4. Phân biệt các dòng điện ngắn mạch: dòng xung kíc h Ixk ; dòng ngắn mạch toàn
phần IN ; dòng ngắn mạc h ổn định I∞ ? Cách xác định chúng?
5. Khi ngắn mạch ba pha đột nhiên trong mạc h điện có máy biến áp, định nghĩa rN ;
LN v à ý nghĩa của chúng trong khi v ẽ s ơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạc h c ho
lưới điện có má y biến áp.
6. Tại sao phải tính dòng ngắn mạc h ổn định I ?
62
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
7. Vẽ sơ đồ khối diễn tả quá trình giải bài toán ngắn mạc h duy trì (khi máy phát
điện không có TĐK)?
8. Cho sơ đồ như hình v ẽ. Vẽ sơ đồ thay thế v à tính dòng điện ngắn mạch trong
máy phát điện v à tại chỗ ngắn mạc h trong hệ đơn v ị c ó tên?
l = 2,5 km
l = 8 km
Xo = 0,08  /km
Xo = 0,4  /km
~
N
31,5 MVA 15 MVA
30 MVA 6 kV
10,5/121 kV 110/ 6,6 kV 0,3 kA
X”d = 0,26
E’d = 11 kV uN% = 10,5 uN% = 10,5 XK% = 5

TÓM TẮT
Khi ngắn mạch trên lưới điện ba pha đơn giản có công suất vô cùng lớn:
1. Về phía không nguồn, các phụ tải không bị ảnh hưởng vì dòng lớn nhất đi
qua cũng chỉ là dòng làm việc cực đại t
Ta/
i = io e
2. Về phía có nguồn, dòng ngắn mạch trong giai đoạn quá trình quá độ
(không là hình sin) gồm có hai thành phần: chu kỳ Ick và không chu kỳ Ikck
* Thành phần không chu kỳ sẽ tắt dần rất nhanh theo hàm mũ giảm dần.
* Thành phần chu kỳ (biến thiên hình sin) cũng chính là dòng ngắn mạch ổn
định I trong giai đọan ổn định Hằng số tắt dần
r.t
L X
U
i = m sin (t + a + φN) + C e Ta = =
= ick + ikck
L
r r
Z
3. Giá trị dòng điện ngắn mạch lớn nhất trong giai đoạn quá trình quá độ gọi là
dòng xung kích Ixk ; được tính thông qua Ick dòng chu kỳ và kxk hệ số xung
kích
1 ≤ kxk ≤ 2
ixk =  2 k xk Ic k
Ixk
2 1≤ ≤ 3
Ixk = Ick 1 + 2 (kxk – 1) Ick
4. Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch trong giai đoạn quá trình quá độ tại
một thời điểm t là quan hệ iN = f (t)
5. Cần phân biệt các dòng điện ngắn mạch: I” (dòng ngắn mạch siêu quá độ) ;
Ick (dòng ngắn mạch chu kỳ) ; Ickm (biên độ dòng ngắn mạch chu kỳ) ; Ixk
(dòng xung kích) ; I (dòng ngắn mạch ổn định) ; IN(t) (dòng ngắn mạch toàn
phần) ; ... Cách xác định và phạm vi áp dụng chúng trong các vấn đề cụ thể
trong lưới điện như: Dòng điện Ixk dùng để kiểm tra khí cụ điện về lực động
điện khi ngắn mạch ; Dòng điện I dùng để kiểm tra khí cụ điện về ổn định
nhiệt khi ngắn mạch ; ....
6. Khi ngắn mạch khi bỏ qua dòng từ hóa, có thể thay thế máy biến áp bằng
điện trở và điện cảm để tính toán như mạch điện thông thường

63
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
IV. TÍNH TOÁN NG ẮN MẠCH TRONG MẠNG ĐIỆN ÁP THẤP U  1000V
IV.1. Đặc điểm của mạng U  1000V
Tính ngắn mạc h trong lưới điện U  1000V chủ yếu để lựa chọn khí c ụ điện và
c ác bộ phận có dòng điện đi qua
Lưới điện U  1000V được cung cấp bằng các máy biến áp c ó công s uất nhỏ
v à trung bình Sđm  1000 kVA, c hỉ có trường hợp đặc biệt mới dùng máy biến áp có
c ông suất 1000 ÷ 1800 kVA. Vì máy biến áp có công suất bé nên tổng trở của nó
lớn, do đó hạn chế dòng điện ngắn mạch rất nhiều
Khi tính toán ngắn mạc h trong lưới điện U  1000V, không cho phép bỏ qua
điện trở v ì như v ậy sẽ gây nên sai s ố lớn. Ta phải tính điện trở của tất cả các thành
phần như : máy biến áp, dây c áp, thanh góp, dây trên không, cuộn sơ máy biến
dòng, cuộn dây của Aptomát … điện trở tiếp xúc của c ác tiếp điểm …
Khi ngắn mạc h trong lưới điện U  1000V, điện áp sơ cấp của máy biến áp
giảm đi rất ít, nên ta phải giả thiết điện áp bên sơ c ấp của máy biến áp là không đổi.
Lúc tính dòng điện ngắn mạc h, c hỉ c ần tính đến tổng trở của bản thân máy biến áp
v à các thành phần bên hạ áp của nó, còn bên c ao áp có thể bỏ qua
Nếu tổng trở bên thứ cấp của máy biến áp được c oi là không đổi thì dòng điện
ngắn mạch c hu kỳ không đổi trong quá trình ngắn mạc h
Bỏ qua điện trở hồ quang để c ho dòng điện ngắn mạch IN là cực đại
Việc tính toán dòng điện ngắn mạch trong mạng U  1000V Z , R , X :  , m
dùng hệ đơn v ị c ó tên thì đơn giản hơn (vì có 1 cấp điện áp) U: kV, V
: kA, A
IV.2. Tổng trở các thành phần của mạng điện
S: kVA
a) Hệ thống
Hệ thống là chỉ chung các máy phát điện v à các thành phần bên cao áp máy
biến áp phân phối
Tổng trở hệ thống ZHT được qui v ề bên hạ áp c ủa máy biến áp, tính bằng (m)
Utb 103 Utb 106
(5 – 22)
XHT = = (m)
 3 Icắt đm Scắt đm
Đối v ới hệ thống chỉ cần x ét điện kháng của má y cắt dùng để cắt công s uất
ngắn mạch SN c ủa hệ thống
 Utb : điện áp trung bình tính toán c ủa mạng hạ áp 0,22 kV ; 0,38 kV ; 0,6 kV
 Sc ắt đm (kVA) : công suất cắt định mức
 I cắt đm (kA) : dòng điện c ắt định mức
Nếu không biết số liệu của hệ thống thì ta c ó thể bỏ qua XHT , nghĩa là điện áp
bên c ao áp là hằng số như đã giả thiết như trên
b) Máy biến áp (MBA)
2
2
10 UX% Uđm 103
PN Uđm 103 (5 – 23)
(m ) X = (m )
R= 2
Sđm
Sđm

64
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
PN : tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (W)

Uđm : điện áp định mức bên thứ c ấp máy biến áp (kV)

Sđm : công s uất định mức c ủa máy biến áp (kVA)

UX% : thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch UN%

UR%: thành phần tác dụng của UN%

2 2 (5 – 24)
UX % = UN% – UR%

PN 100 PN
2
(5 – 25)
UR% = =
103 Sđm 10 Sđm
c) Đường dây và cáp
Điện kháng X có thể lấy gần đúng
Đường dây trên không : x o = 0,3 ( / km) (m / m)

Đường dây cáp hạ áp : x o = 0.07 ( / km) (m / m)

Điện trở R tính như s au:
l
(5 – 26)
r0 = r ( /km ) (m/m)
S
 Cu = 18,8 ( .mm2/ km) Al = 31,5 ( .mm2/ km):
d) Tổng trở các thành phần khác
Cuộn sơ máy biến dòng, điện trở tiếp xúc , thanh góp, … ta tra trong các phụ lục
IV.3. Thành phần chu kỳ của dòng điện ngắn mạch
Sau khi x ác định được điện kháng v à điện trở tổng hợp c ủa mạch điện ta có thể
x ác định được thành phần c hu kỳ của dòng điện ngắn mạc h ba pha như s au:
100 Utb
(3)
(5 – 27)
Ic k = (A )
2 2
 3  R S + XS
Trong đó : Utb (V) - R ; X (m )
Dòng điện xung kích
XS
0 ,0 1
(5 – 28)
Ta =
ixk = 2 kxk Ick với kxk = ( 1 + e )
Ta
 rS

1 + 2(kxk – 1)2 Ick
Ixk = kxk  1,3
(5 – 29)
Ta
Ixk = Ick kxk < 1,3
1+
0,02
IV.4. Xét sự thay đổi dòng điện ngắn mạch do quá trình phát nóng của dây dẫn
Quá trình phát nóng của dây dẫn làm thay đổi điện trở mạc h điện ngắn mạc h.
Điều đó được xét đến một c ác h đơn giản bằng cách hiệu chỉnh.
Phương pháp hiệu c hỉnh như sau:

65
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
 Theo dòng điện tìm được một c ách gần đúng (lúc không xét ảnh hưởng c ủa
quá trình phát nóng) v à theo tiết diện c ủa dây dẫn của mạch bị ngắn mạch, ta
tìm được điện trở của dây dẫn phát nóng.
 Sau đó tính tại dòng điện ngắn mạc h nhưng với trị s ố điện trở đã thay đổi
 Trị số điện trở đã thay đổi c ó thể tính gần đúng

Ic k 2
m.t
(5 – 30)
R’ = R 1 +
1 + 0,04o F

 r : điện trở dây dẫn ứng với nhiệt độ ban đầu C (m )
 F : tiết diện dây dẫn (mm2)
 m : hệ số vật liệu : đối với đồng lấy bằng 22 ; đối với nhôm lấy bằng 05
 Ick : dòng điện ngắn mạch lúc tính sơ bộ không xét đến s ự phát nóng (kA)
 t : thời gian ngắn mạc h (s)
Nếu X của lưới điện ngắn mạch là bé (X < 0,3 R) thì c ó thể x em X = 0

IV.5. Ảnh hưởng của động cơ không đồng bộ đặt gần điểm ngắn mạch
Khi xét đến ảnh hưởng của các động cơ không đồng bộ nối trực tiếp vào điểm
ngắn mạch, thì giá trị dòng điện ngắn mạch, dòng điện xung kích do hệ thống v à c ác
động cơ điện cung cấp:
Ick = INHT + 4,5 IđmĐC (5 – 31)

ixk = 2 (kxk INHT + 4,5 IđmĐC) = 2 kxk INHT + 6,5 IđmĐC (5 – 32)

­ IđmĐC: tổng dòng điện định mức c ác động c ơ nối trực tiếp v ới điểm ngắn mạch
­ INHT : dòng điện ngắn mạch do phía hệ thống c ung cấp c ho điểm ngắn mạch
IV.6. Ví dụ
Cho s ơ đồ như hình vẽ. Tính IN tại điểm N1 , N2 , N3 (ba điểm ngắn mạch độc
lập). Máy biến áp được cung cấp từ hệ thống v ô c ùng lớn XHT = 0. Cho biết tham số
các phần tử như sau:
MBA 1000 kVA Đ1,Đ2 ,Đ3 Pđm ĐC = 200 kW
uN% = 5,5 ĐC = 94%
PN = 15 kW Uđm = 380 V
c os = 0,91

Bằng đồng
TG3
Bằng đồng Bằng đồng
TG1 TG2
F = 4  40 mm2
F = 6  60 mm2 F = 6  60 mm2
l3 = 2,5 m
l1 = 8 m l2 = 1 m
a = 240 mm
a = 240 mm a = 240 mm

Dây cáp dài 200m loại (3 x 25 + 1 x 16) mm2 ; 3 pha 4 dây
Máy biến dòng TI: 3600 / 5 (A) đặt trên 3 pha (sao đủ)
Cầu dao P1 : 600 (A) ; P2 : 400 (A) và Aptomát có Uđm = 600 (V)

66
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
Ngắn mạch tạ i N1
22 kV
 Điện trở máy biến áp
15
u R% PN
rB* = = = = 0,015
1000
100 Sđm
BA
2
0,015 . 400 TG1
rB = = 2,4 (m )
1000
P1
TG2 N1
400 V
TG3
A2 A3
A1
P2
T

N2



N3
Đ2 Đ3
Đ1


 Điện kháng máy biến áp

(u10%) - r2 2
0,0552 - 0,015 2  0,053
XB *  N

XHT = 0
0 B*

0,053 * 4002
XB   8,46 (m)
1000
XBA
 Điện trở và điện kháng thanh góp TG1 tra bảng phụ lục
atb = 1,26 a = 1,26 . 240 = 300mm
rBA
rTG1 = 8 ro = 8 . 0,056 = 0.448 (m)
XTG1 = 8 ro = 8 . 0,189 = 1,5 (m)
 Điện trở tiếp x úc cầu dao P1 = 600 (A)
XTG1
Tra bảng phụ lục rP1 = 0,15 (m)
 Tổng điện trở đối với điểm ngắn mạch N1 rTG1
R1 = rB + rTG1 + rP1 = 2,4 + 0.448 + 0.15 = 2,998 (m)
rP1
 Tổng điện kháng đối v ới điểm ngắn mạch N1
XΣ1 = XB + XTG1 = 8,46 + 1,5 = 9,96 (m)
 Tổng tổng trở đối với điểm ngắn mạch N1

R2  X2  2,998 2  9,96 2  10,4 (m  )
Z   
N1
 Dòng điện ngắn mạc h tại điểm N1
Sơ đồ thay thế khi
U đm 400
IN1   22,2 (kA)
 ngắn mạch tại N1
3 Z 3 10,4

67
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
 Tính dòng x ung kích X 1 9,96 kxk
 3,31
 2
R 1 3 1 ,8
1 ,6
Tra đường c ong hệ số, tìm được kxk = 1,41
1 ,4
i xk  2 k xk Ick  2 * 1,41 * 22,2  44,4 (kA) 1 ,2
1
X/r
I xk  22,2 * 1  2(1,41 - 1) 2  16,1 (kA)
10 20 30 40
Ta (s )
 Nếu xét đến ảnh hưởng của động cơ
0 0 ,5 1
S đm 3 ĐĐ
I đm DC 
Đường cong hệ số xung kích
3 Uđm  ĐC cos
kxk và hệ số của hằng số thời
3 * 200 gian T a (hay tỉ số X/r)
 1,06 (kA)

3 * 380 * 0,94 * 0,91

i xk  2 k xk Ick  6,5 IđmĐC  2 * 1,41 * 22,2  6,5 * 1,06  51,16 (kA)

Dòng điện tăng 15,4% so v ới lúc bỏ qua ảnh hưởng của động cơ

a) Ngắn mạch tại N2 và N3 :
Học sinh tự làm

TÓM TẮT VÀ ÔN TẬP PHẦN IV


TÓM T ẮT
Tính toán ngắn mạch trong lưới điện U > 1000V để lựa chọn khí cụ điện và
các bộ phận có dòng điện đi qua
Khi tính toán ngắn mạch trong lưới điện U > 1000V, không cho phép bỏ qua
điện trở vì như vậy sẽ gây nên sai số lớn và phải tính điện trở của tất cả
các thành phần như : máy biến áp, dây cáp, thanh góp, dây trên không,
cuộn sơ máy biến dòng, cuộn dây của Aptomát … điện trở tiếp xúc của các
tiếp điểm …
Khi ngắn mạch trong lưới điện U > 1000V, điện áp sơ cấp của máy biến áp
giam đi rất ít, nên ta phải giả thiết điện áp bên sơ cấp của máy biến áp là
không đổi và dòng điện ngắn mạch chu kỳ không đổi trong quá trình ngắn
mạch
Bỏ qua điện trở hồ quang để cho dòng điện ngắn mạch IN là cực đại
Khi tính toán dòng điện ngắn mạch trong mạng U > 1000V nên dùng hệ đơn
vị có tên
Cần xét đến ảnh hưởng của các động cơ không đồng bộ nối trực tiếp vào
điểm ngắn mạch, vì nó sẽ làm tăng dòng ngắn mạch lên
Làm lại và làm hết bài tập ví dụ


68
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
V. HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH T RONG CÁC T RANG BỊ ĐIỆN
V.1 Khái niệm chung
Trong hệ thống điện v à các mạng điện, dòng điện ngắn mạch c ó những trị số
rất lớn như đã khảo sát ở phần trên. Do vậy người ta phải dùng những biện pháp
nhân tạo nhằm hạn c hế dòng điện ngắn mạch để s ử dụng được các thiết bị rẻ tiền
hơn, gọn nhẹ hơn hoăc dây dẫn c ó tiết diện nhỏ hơn
V.2 Các phương pháp hạn chế dòng điện ngắn mạch thường dùng
a) Hạn chế dòng điện ngắn mạch bằng cách cho c ác đường dây c ủa lưới điện hoặc
trạm biến áp làm v iệc riêng lẻ. Đây là hình thức làm tăng tổng trở của mạng điện
hay trạm biến áp nhằm làm giảm dòng điện ngắn mạc h
SHT


Traïm bieán aùp




Ñöôøng daây


b) Đấu nối tiếp v ào mạng điện những điện trở phụ, thông thường là kháng điện
 Kháng điện là một cuộn dây có điện trở tác dụng bé. Các phần của cuộn dây
được cách điện v ới nhau v à toàn bộ c uộn dây được c ách điện v ới đất. Cuộn
dây được ghép c hặt trên một khung bằng vật liệu cách điện. Kháng điện được
đấu nối tiếp vào mạch điện
 Kháng điện được chế tạo không c ó lõi thép để c ho điện cảm XKL của nó không
phụ thuộc vào dòng điện c hạy trong các vòng dây của kháng điện.
 Bên cạnh tác dụng hạn c hế dòng ngắn mạch và giữ điện áp trên thanh góp,
kháng điện c ó nhược điểm là gây tổn thất điện áp khi làm v iệc bình thường. Vì
vậy c ần chọn XK% sao cho vừa hạn c hế dòng điện ngắn mạch, vừa bảo đảm
được tổn thất điện áp không quá 1,5  2% s o v ới điện áp định mức khi làm v iệc
bình thường
 Kháng điện c ó thể c hế tạo với điện áp cần thiết bất kỳ. Với c ác thiết bị điện
trong nhà c ó U ≤ 35 kV thường dòng kháng điện kiểu khô (kiểu béton, kiểu gỗ)
là m mát bằng không khí. Dùng rộng rãi nhất là kháng điện béton: có cấu tạo
đơn giản, giá thành thấp, tính bảo đảm làm v iệc khá cao
 Đối v ới trang bị điện ngoài trời U > 35 kV dùng kháng điện làm mát bằng dầu
 Kháng điện đặt ở trạm biến áp c ho phép hạn chế dòng ngắn mạc h trên thanh
góp cũng như đường dây nhưng cần lưu ý XK% được chọn s ao c ho bảo đảm
chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng

69
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA T Í NH T OÁN NGẮN MẠCH
Hình 5 – 9 : Kháng điện đặt trong trạm biến áp




Hình 5 – 10 : Cuộn kháng giới hạn dòng – ba pha, 154kV – 14% – 1200A, làm
mát cưỡng bức dầu và không khí đối lưu tự nhiên (OFAN) – công suất 40MVAr
70
PHẦ N ĐI ỆN T RONG TBA TÍ NH T OÁN NGẮN MẠCH
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản