Kü thuËt cao ¸p Bé m«n N¨ng l−îng
Tr−êng §¹i häc Kü ThuËt c«ng NghiÖp Th¸i Nguyªn. http://www.ebook.edu.vn 1
PhÇn IV
Ch−¬ng XIV
Qu¸ ®iÖn ¸p néi bé
§14 -1 Ph−¬ng thøc tÝnh nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh cña hÖ thèng ®iÖn
ViÖc chän ph−¬ng thøc nèi ®Êt cña ®iÓm trung tÝnh, xuÊt ph¸t tõ t×nh tr¹ng cña hÖ
thèng khi cã ch¹m ®Êt lµ mét vÊn ®Ó tæng qu¸t v× nã ph¶i xÐt ®Õn rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau
vµ cã ¶nh h−ëng ®Õn c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt trong thiÕt kÕ còng nh− trong vËn hµnh.
HiÖn nay trong hÖ thèng ®iÖn cã ba ph−¬ng thøc nèi ®Êt cña ®iÓm trung tÝnh:
− §iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt.
− §iÓm trung tÝnh kh«ng nèi ®Êt ( c¸ch ®iÖn)
− §iÓm trung tÝnh nèi ®Êt qua cuén d©y dËp hå quang ( nèi ®Êt céng h−ëng).
§14-2. ¶nh h−ëng cña ph−¬ng thøc nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh
®èi víi c¸ch ®iÖn cña hÖ thèng
Nèi ®Êt cña ®iÓm trung tÝnh ®Ò xuÊt c¸c yªu cÇu kh¸c nhau ®èi víi c¸ch ®iÖn cña hÖ
thèng do c¸c nguyªn nh©n sau ®©y:
1. Sù kh¸c nhau vÒ trÞ sè ®iÖn ¸p lµm viÖc lín nhÊt cña thiÕt bÞ ®iÖn.
XÐt hÖ thèng 3 pha ®¬n gi¶n bÞ ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt mét pha ( h×nh 14-1). S¬ ®å ®−îc
cung cÊp tõ mét
phÝa, trung tÝnh
cña m¸y biÕn ¸p
®Òu nèi ®Êt qua
tæng trë Z1 vµ Z2.
§−êng d©y cã
®iÖn dung ®èi víi
®Êt C0 ( ®iÖn dung
thø tù kh«ng) vµ
®iÖn dung gi÷a
c¸c pha CAB, C BC,
CCA. Tam gi¸c
®iÖn dung gi÷a c¸c pha ®−îc biÕn thµnh h×nh sao, mçi ®iÖn dung trong h×nh sao cã trÞ sè
b»ng CC
10
− mµ C1 lµ ®iÖn dung tù thuËn.
F
T
1
T
2
H×nh 14-1
S¬ ®å hÖ thèng cã ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt mét pha
Z1 Z2
Kü thuËt cao ¸p Bé m«n N¨ng l−îng
Tr−êng §¹i häc Kü ThuËt c«ng NghiÖp Th¸i Nguyªn. http://www.ebook.edu.vn 2
§Ó x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trªn c¸c pha kh«ng cã sù cè còng nh− dßng ®iÖn trong pha sù sè,
®¬n gi¶n nhÊt lµ dïng ph−¬ng ph¸p c¸c thanh ph¶n håi xøng.
Gi¶ thiÕt khi nghiªn cøu t×nh tr¹ng ng¾n m¹ch bá qua ¶nh h−ëng cña phô t¶i th× c¸c
s¬ ®å thø tô thuËn vµ nghÞch ®−îc chÊm døt ë chç ch¹m ®Êt nh−ng trong s¬ ®å thø tù kh«ng
th× ph¶i tÝnh c¶ hai m¸y biÕn ¸p v× c¸c ®iÓm trung tÝnh cña chóng ®Òu cã nèi ®Êt qua Z1, Z2.
§o¹n ®−êng d©y trong s¬ ®å cña c¸c thµnh phÇn thø tù h×nh (14- 2) ®−îc vÏ ë d¹ng m¹ng
bèn cùc gåm ®iÖn c¶m ph©n bè vµ ®iÖn dung ®èi víi ®Êt. Khi ®−êng d©y kh«ng dµi (d−íi
200km), ¶nh h−ëng cña ®iÖn dung ®−êng d©y trong c¸c s¬ ®å tø tù thuËn vµ nghÞch th−êng
rÊt bÐ vµ cã thÓ bá qua.
Tæng trë cña m¹ch thø tù thuËn gåm
®iÖn kh¸ng ®ång bé cña m¸y ph¸t xd, ®iÖn
kho¸ng rß cña m¸y biÕn ¸p xx
TT1
=
vµ ®iÖn
kh¸ng ®−êng d©y x1. Trong s¬ ®å thø tù
nghÞch, m¸y ph¸t ®−îc thay thÕ bëi ®iÖn
kh¸ng rß cña nã xx
dd
'< cßn biÕn ¸p vµ ®−êng
d©y ®−îc biÓu thÞ bëi:
xxxxx
TTT21 21
≈=
=
;
Víi s¬ ®å nèi d©y cña m¸y biÕn ¸p
nh− trªn h×nh 14-1 th× tæng trë thø tù kh«ng
cña nã cã trÞ sè gÇn b»ng tæng trë thø tù
thuËn, vµ nÕu hai m¸y biÕn ¸p cã c«ng suÊt
b»ng nhau sÏ cã:
xxxx
TTTT001
12
=
=
=
§èi víi ®−êng d©y, nh− ®· biÕt xx
01
> vµ CC
01
<
th× tæng trë vµ c¸c ®iÓm trung tÝnh
m¸y biÕn ¸p bÐ th× cã thÓ bá qua ®iÖn dung ®−êng d©y, do ®ã trong tr−êng hîp nµy tæng trë
cña s¬ ®å thø tù kh«ng sÏ b»ng:
(
)
(
)
Xxx Zx Z
xxZZ
TT
0
012
012
33
23 3
=++ +
++ +
TrÞ sè dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ë chç ch¹m ®Êt b»ng:
()
IE
XXX
nm
A
+=++
1
120
3 (14-1)
Vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ba pha cã trÞ sè:
()
IE
X
nm
A
+=
3
1
(14-2)
§Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn ë tr¹ng th¸i æn ®Þnh, trong c¶ hai tr−êng hîp ®Òu lÊy EA theo
trÞ sè søc ®iÖn ®éng ®ång bé Ed.
H×nh 14-2
S¬ ®å cña thµnh phÇn thø tù
cña hÖ thèng h×nh 24-1
x
d
1T
x
1
x'd x2T x2
x
0x1
0
x
0T2
3Z1 3Z2
2
0C
2
0C
~ EP
Kü thuËt cao ¸p Bé m«n N¨ng l−îng
Tr−êng §¹i häc Kü ThuËt c«ng NghiÖp Th¸i Nguyªn. http://www.ebook.edu.vn 3
NÕu c¸c tham sè cña hÖ thèng gi÷ kh«ng ®æi th× tû sè
() ( )
3
.
1
./mnmn II chØ phô thuéc vµo
tæng trë nèi t¹i ®iÓm trung tÝnh cña c¸c m¸y biÕn ¸p vµ cã thÓ cã trÞ sè lín hoÆc bÐ h¬n 1.
Trong hÖ thèng c«ng suÊt lín, ®iÖn kh¸ng tæng ®−îc x¸c ®Þnh chñ yÕu bëi ®iÖn kh¸ng cña
m¸y biÕn ¸p, v× vËy ®iÖn kh¸ng thø tù thuËn vµ nghÞch sÏ b»ng nhau
()
XX
12
≈cßn ®iÖn
kh¸ng thø tù kh«ng X0 th× th−íng lín h¬n X1 ®Ó gi¶m trÞ sè dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha.
Víi quan ®iÓm ®ã, th−êng nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh qua cuén kh¸ng cã trÞ sè lín hoÆc ®Ó
trung tÝnh mét sè m¸y biÕn ¸p c¸ch ®iÖn.
§Ó x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trªn c¸c pha kh«ng cã sù cè gi¶ thiÕt ®iÖn ¸p phÝa cao ¸p cña
m¸y biÕn ¸p T
1 trong thêi gian cã ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt gi÷ kh«ng ®æi ( ®iÖn ¸p lµm viÖc )
®ång thêi bá qua mäi ®iÖn trë t¸c dông.
Trªn h×nh (14-3), tÊt c¶ c¸c thµnh
phÇn ®iÖn ¸p cña pha ch¹m ®Êt sÏ cïng
ph−¬ng vµ ng−îc chiÒu víi vÐc t¬ UA
' cßn ë
hai pha kia ®iÖn ¸p thø tù còng cã cïng
ph−¬ng Êy
(
)
UU
Bo Co
''
,. §iÖn ¸p c¸c thø tù
thuËn vµ nghÞch sÏ suy tõ pha A vµ lÖch gãc
± 120o.
Khi hÖ thèng cã c«ng suÊt lín, do
XX
12
=
nªn ë c¸c pha kh«ng cã sù cè cã thÓ
viÕt ®−îc:
UU U
12 1
+=
Tæng ®iÖn ¸p gi¸ng trªn c¸c pha nµy
sÏ cã trÞ sè:
(
)
()
(
)
01
10
10
1
.
10 23 XX
XXE
XX
I
UUU Amn
+
−
=−=−=Δ
ΔUE
k
k
A
=
−
+
1
2 (11-3)
víi kX
X
=0
1
Céng ®iÖn ¸p ΔU víi c¸c ®iÖn ¸p UU
BC
, sÏ ®−îc ®iÖn ¸p tæng trªn pha kh«ng cã sù
cè vµ chóng cã trÞ sè b»ng:
()
UU U U U U
BC ph
=== + +
'' ,05 3
4
22
ΔΔ (11-4)
Trªn h×nh 14-4 cho quan hÖ cña ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè theo tû sè X
X
0
1
.
H×nh 14-3
S¬ ®å VÐct¬ khi cã ng¾n m¹ch
ch¹m ®Êt mét pha.
UA0UA1UA2
UA
UB
UB0
UB1 UB2
UΔ
UΔ
UC
U’C
U’B
UC0 UC1 UC2
Kü thuËt cao ¸p Bé m«n N¨ng l−îng
Tr−êng §¹i häc Kü ThuËt c«ng NghiÖp Th¸i Nguyªn. http://www.ebook.edu.vn 4
S¬ ®å nµy bao gåm mäi ph−¬ng thøc nèi ®Êt cña ®iÓm trung tÝnh. NÕu trung tÝnh cña
tÊt c¶ c¸c m¸y biÕn ¸p trong hÖ thèng ®Òu ®−îc trùc tiÕp nèi ®Êt th× tû sè X
X
0
1
1≈.
Khi chØ sè nèi ®Êt mét sè ®iÓm trung tÝnh m¸y biÕn ¸p th× ®iÖn kh¸ng thø tù kh«ng
t¨ng vµ ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè t¨ng cao.
§iÓm trung tÝnh ®−îc gäi lµ " trùc
tiÕp nèi ®Êt" khi tû sè X
X
0
1
3≤. Tõ ®−êng
cong cña h×nh vÏ cho thÊy khi ®ã
UU
ph
=125,. Nh−ng nÕu tr−íc khi ng¾n
m¹ch ch¹m ®Êt ®iÖn ¸p lµm viÖc cao h¬n
®Þnh møc 5% th× trÞ sè
dph UUU 76,025,1.05,1 ==
Khi ®iÓm trung tÝnh kh«ng trùc tiÕp
nèi ®Êt th× ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng ch¹m ®Êt
sÏ lín h¬n 0,8Ud vµo khi X0→
∞
th× tiÕn
tíi giíi h¹n b»ng ®iÖn ¸p d©y. Khi ®iÓm
trung tÝnh hoµn toµn c¸ch ®iÖn nèi víi ®Êt
th× trÞ sè X00< ( trong s¬ ®å thµnh phÇn
thø tù kh«ng ®iÖn dung C0 gi÷ vai trß chñ
yÕu), lóc nµy ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè lu«n lín h¬n ®iÖn ¸p d©y vµ ®Æc biÖt khi
X
X
0
1
2=− ®iÖn ¸p sÏ t¨ng v« cïng do cã céng h−ëng ®iÖn ¸p ( dung kh¸ng thø tù kh«ng cã trÞ
sè tuyÖt ®«Ý b»ng tæng ®iÖn kh¸ng thø tù thuËn vµ nghÞch). Trõ tr−êng hîp ®−êng d©y rÊt dµi
cßn trong c¸c l−íi ®iÖn th«ng th−êng th× kh«ng cã ®iÒu kiÖn ph¸t sinh céng h−ëng v× dung
kh¸ng lín h¬n nhiÒu so víi trÞ sè cña X1 vµ do ®ã ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè th−êng
kh«ng v−ît qu¸ giíi h¹n 1,15Ud.
Tr−êng hîp X0=∞
øng víi ph−¬ng thøc nèi ®Êt céng h−ëng ®iÓm trung tÝnh, nÕu xÐt
vÒ mÆt t¨ng ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè th× tr−êng hîp nµy t−¬ng ®−¬ng víi khi ®iÓm
trung tÝnh c¸ch ®iÖn ®èi víi ®Êt.
Trong c¸c tÝnh to¸n nªn kh«ng xÐt ®Õn ®iÖn trë t¸c dông. §iÒu ®ã, ®èi víi s¬ ®å thø
tù thuËn vµ nghÞch lµ hoµn toµn hîp lý v× trÞ sè ®iÖn trë t¸c dông kh«ng v−ît qu¸ 10% trÞ sè
cña ®iÖn kh¸ng. Trong s¬ ®å thø tù kh«ng, do ¶nh h−ëng cña ®Êt nªn ®iÖn trë t¸c dông cã
thÓ cã trÞ sè lín. Trªn h×nh 14-5 cho quan hÖ cña ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè theo r
X
0
1
H×nh 14-4
Quan hÖ cña ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng
cã sù cè kho cã ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt
theo tû sè X
X
0
1
UB1
1
1
x
r
2
2
x
r
0
1
0=
x
r
1
1
0=
x
r
-7 -6 -5-4 -3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7
5
4
3
2
1
0
1U
U
Kü thuËt cao ¸p Bé m«n N¨ng l−îng
Tr−êng §¹i häc Kü ThuËt c«ng NghiÖp Th¸i Nguyªn. http://www.ebook.edu.vn 5
øng víi c¸c trÞ sè kh¸c nhau cña ®iÖn kh¸ng thø tù kh«ng. Víi X
X
0
1
3= th× ®iÖn ¸p sÏ cã trÞ
sè lín nhÊt khi r
X
0
1
= 1 vµ ®¹t møc UUU
ph d
=
=
105132 08,., , .
Ph−¬ng thøc nèi ®Êt cña ®iÓm trung
tÝnh còng ¶nh h−ëng ®Õn ®iÒu kiÖn lµm viÖc
cña m¸y c¾t ®iÖn vµ ®iÒu kiÖn dËp hå quang
cña chèng sÐt van. Trong c¸c chèng sÐt van,
sè tÊm ®iÖn trë kh«ng ®−êng th¼ng ®−îc
chän theo trÞ sè ®iÖn ¸p lµm viÖc cho phÐp
lín nhÊt vµ ë ®iÖn ¸p nµy n¨ng lùc th«ng qua
dßng ®iÖn xoay chiÒu kh«ng qu¸ giíi h¹n
80A.
Trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh
trùc tiÕp nèi ®Êt, dßng ®iÖn xoay chiÒu còng
nh− sè tÊm ®iÖn trë kh«ng ®−êng th¼ng ®−îc
tÝnh theo ®iÖn ¸p 0,8Ud , chèng sÐt van dïng
trong tr−êng hîp nµy ®−îc gäi lµ chèng sÐt
80% cßn trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh
c¸ch ®iÖn hoÆc nèi ®Êt qua cuén d©y dËp hå
quang - sÏ tÝnh theo møc ®iÖn ¸p 1,15Ud vµ
gäi lµ chèng sÐt 115%. Nh− vËy trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt sè tÊm
®iÖn trë kh«ng ®−êng th¼ng vµ sè khe hë phãng ®iÖn ®−îc gi¶m ssi 30% s¬ víi trong hÖ
thèng cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn ( hoÆc nèi ®Êt qua cuén d©y dËp hå quang) do ®ã gi¸
thµnh chèng sÐt van còng gi¶m ®−îc kho¶ng 30%.
2. Sù kh¸c nhau vÒ ®iÖn ¸p xung kÝch t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn thiÕt bÞ.
§iÖn ¸p xung kÝch t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña tr¹m biÕn ¸p vµ nhµ m¸y ®iÖn phô
thuéc vµo ®Æc tÝnh cña chèng sÐt van vµ nh− vËy còng sÏ phô thuéc vµo ph−¬ng thøc nèi ®Êt
cña ®iÓm trung tÝnh. Trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt, trÞ sè ®iÖn ¸p d−
cña chèng sÐt van cã thÓ gi¶m thÊp kho¶ng 20÷ 30%, so víi khi ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn
do ®ã ®iÖn ¸p thÝ nghiÖm xung kÝch vµ møc c¸ch ®iÖn xung kÝch còng ®−îc gi¶m t−¬ng øng.
Ngoµi ra trong c¸c hÖ thèng nµy do c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p ®−îc thùc hiÖn theo kiÓu nèi
®Êt cÊp nªn cµng lµm cho gi¸ thµnh gi¶m ®i rÊt nhiÒu.
3. Sù kh¸c nhau vÒ trÞ sè qu¸ ®iÖn ¸p néi bé.
Trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt qu¸ ®iÖn ¸p néi bé ®−îc ph¸t sinh
vµ duy tr× d−íi t¸c dông cña ®iÖn ¸p pha cßn trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn -
d−íi t¸c dông cña ®iÖn ¸p d©y. Sè liÖu ®o l−êng vµ tÝnh to¸n ®Òu cho thÊy, trÞ sè qu¸ ®iÖn ¸p
néi bé trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt còng ®−îc gi¶m kho¶ng 20÷30%
H×nh 14-5
Quan hÖ cña ®iÖn ¸p trªn pha kh«ng cã sù cè khi cã
ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt mét pha theo r
X
0
1
øng víi c¸c trÞ
sè kh¸c nhau cña X
X
0
1
0 1 2 3 4 5 6
1,5 Chèn
g
sÐt 80%
x0/x1
=
5
x0/x1=3
x0/x1=2
x0/x1=1
x0/x1
=
1/2
x
0
/
x1
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9