Tinh ngan mach chuong 4

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO TRẠM BIẾN ÁP
4.1. Tính toán ngắn mạch
Tính toán thực tế cho thấy rằng phụ tải không tham gia vào dòng ngắn mạch quá độ ban
đầu, nên ta bỏ qua phụ tải khi tính toán dòng ngắn mạch quá độ ban đầu.
Ngắn mạch là hiện tượng các pha chạm nhau, pha chạm đất (hay chập dây trung tính).
Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch để xác định các trị số dòng điện ngắn
mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt và chỉnh định các thông số của bảo
vệ, và xác định trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng.
Trong quá trình tính toán ngắn mạch, để tính toán các dạng ngắn mạch không đối xứng
ta áp dụng quy tắc đẳng trị thứ tự thuận.
4.1.2. Các số liệu để tính toán
4.1.2.1. Thông số MBA T1
Công suất định mức

: 25 MVA

Tổ đấu dây

: Y0/ ∆/Y0 -11- 0

Điện áp định mức:
+ Cuộn cao áp (HV)

: 115(kV) ± (9 x 1,78%)Uđm.

+ Cuộn trung áp

: 37 kV.

+ Cuộn hạ áp

: 23 kV.

Điện áp ngắn mạch UN% :
+ U NCT = 10,5 %
+ U NCH = 17 %
+ U NTH = 6 %
Tỉ số biến dòng:
+ Cao áp

(1BV)

: 600/5 A

+ Trung áp (2BV)

: 600/5 A

+ Hạ áp

: 1000/5 A

(3BV)

+ Trung tính phía 110kV (4BV) : 1000/5A
4.1.2.2. Thông số MBA T2
Công suất định mức

SVTH: Đặng Ngọc Quảng - Lớp 11DHLT2

: 40 MVA

Trang

1

: Y0/ ∆/Y0 -11- 0

Tổ đấu dây
Điện áp định mức:
+ Cuộn cao áp (HV)

: 115(kV) ± (9 x 1,78%)Uđm.

+ Cuộn trung áp

: 37 kV.

+ Cuộn hạ áp

: 23 kV.

Điện áp ngắn mạch UN% :
+ U NCT = 10,5 %
+ U NCH = 17 %
+ U NTH = 6 %
Tỉ số biến dòng:
+ Cao áp

(1BV)

: 600/5 A

+ Trung áp (2BV)

: 600/5 A

+ Hạ áp

: 1000/5 A

(3BV)

+ Trung tính phía 22kV (5BV)

: 1000/5A

4.1.2.3. Thông số đường dây
Trạm biến áp 110kV Huế 2 được cấp nguồn từ 2 phía theo 2 đường dây:
+ Huế 1 – Huế 2, sử dụng dây AC -185, chiều dài dường dây : L1= 17,96 km,
x0 = ( Ω km ) (tra bảng)
+ Phong Điền – Huế 1, sử dụng dây AC -185, chiều dài dường dây : L2= 19,7
km x0 = ( Ω km ) (tra bảng)
4.1.2.4. Thông số Hệ thống
Trạm được nối vào hệ thống quốc gia nên ta có thể coi như trạm được cấp nguồn từ
một hệ thống công suất vô cùng lớn qua hai đường dây nói trên. Do đó:
EHT = 1
XHT = 0
4.1.3. Sơ đồ tính toán ngắn mạch và sơ đồ thay thế (SĐTT) tính toán ngắn mạch
Sơ đồ tính toán ngắn mạch và SĐTT tính toán ngắn mạch được trình bày trong hình
4.1.


Trang

2

HT

(1)

E1

X1
DZ1
(2)

DZ2
(3)

X2

X3

N1
N1

BI1
BI3

(4)

X4

(7)

T1

T2
(9)

(6)
(10) BI4

X7

(5)

(11)

(8)

X5

X8

BI2
N2
N2
Hình 4.1 – Sơ đồ tính toán ngắn mạch SĐTT TTT tính toán ngắn mạch
Do điện kháng của hệ thống X 1 = 0 nên ta biến đổi SĐTT tính toán trong hình 4.1 về
dạng như trong hình 4.2. Trong đó X 12 là điện kháng tổng của đường dây và hệ thống.
X 12 = X 0 +

X 2 ×X 3
X ×X
= 2 3
X2 + X3 X2 + X3

X7

N1

X8

E1

X12

BI1

N2

N¶2

N¶1
X4

X5

BI2

Hình 4.2 – SĐTT tính toán ngắn mạch


Trang

3

4.1.4. Xác định các đại lượng tính toán
4.1.4.1. Chọn các đại lượng cơ bản
Sử dụng phương pháp quy đổi gần đúng trong hệ đơn vị tương đối.
Chọn:
• Scb = 100 MVA
• Ucbn = Utbn
o UcbC = 115 kV
o UcbT = 37 kV
o UcbH = 23kV
Dòng cơ bản ở các cấp điện áp:
I cbC =
I cbH =

Scb
100
=
= 0,502 ( kA)
3.U cbC
3.115
Scb
100
=
= 2 ,51 (kA)
3.U cbH
3.23

4.1.4.2. Điện kháng của các phần tử
Điện kháng của MBA T1
X 4 = X C*cb =

1
( U N ,C − H % + U N ,C −T % − U N ,T −H % ) ×SScb
200
dmBA

=
X 5 = X H*cb =

1
( U N ,C −H % + U N ,T − H % − U N ,C−T % ) ×SScb
200
dmBA

=

X 6 = X T*cb =

1
( U N ,C −T % + U N ,T − H % − U N ,C −H % ) ×SScb
200
dmBA

=
Điện kháng của MBA T2:


Trang

4

X 7 = X C*cb =

1
( U N ,C −H % + U N ,C −T % − U N ,T − H % ) ×SScb
200
dmBA

=

X 8 = X H*cb =

1
( U N ,C − H % + U N ,T −H % − U N ,C −T % ) ×SScb
200
dmBA

=
X 9 = X T*cb =

1
( U N ,C −T % + U N ,T −H % − U N ,C− H % ) ×SScb
200
dmBA

=
Điện kháng của đường dây Huế 1 – Huế 2:
• Điện kháng thứ tự thuận (TTT) của đường dây
Scb
X 2 = x0 ×L1 × 2 =
U cbC
• Điện kháng thứ tự không (TTK) của đường dây
X 02 = 3 ×X 2 =
Điện kháng của đường dây Phong Điền – Huế 1
• Điện kháng thứ tự thuận của đường dây
Scb
X 3 = x0 ×L2 × 2 =
U cbC
• Điện kháng thứ tự không của đường dây
X 03 = 3 ×X 3 =
Điện kháng tổng của đường dây và hệ thống
• Điện kháng thứ tự thuận:
X 12 =

X 2 ×X 3
=
X2 + X3

X 012 =

X 02 ×X 03
=
X 02 + X 03

• Điện kháng thứ tự không:


Trang

5

4.1.5. Tính toán dòng điện ngắn mạch
4.1.5.1. Ngắn mạch phía 110 kV
Sơ đồ thay thế:

N1 BI1

E1

N¶1

X12

Hình 4.3 – SĐTT TTT khi tính toán ngắn mạch tại điểm N1
Sơ đồ TTK được trình bày trong hình 4.4

X6
X4

BI1

X012

X5

BI3

BI4

3R10

N¶1
N1

X7

X8

3R11

X9
UN0

Hình 4.4 – Sơ đồ TTK khi tính toán ngắn mạch tại điểm N1
Do điện kháng cuộn trung áp X 6 , X 9 của các MBA T1 và T2 bằng không nên sơ đồ
trong hình 4.4 được biến đổi thành sơ đồ như trong hình 4.5


Trang

6

X4

BI1

BI3

X012
N¶1
N1

X7

UN0

Hình 4.5 – SĐTT TTK
Điện kháng tổng TTT:
X 1Σ = X 12 =
Điện kháng tổng TTN:
X 2 Σ = X 1Σ =
Điện kháng tổng TTK:
X 0Σ =

1
=
1
1
1
+
+
X 012 X 4 X 7

a. Ngắn mạch ba pha N (3)
Dòng ngắn mạch ba pha:
(3)
I N1 =

E1
=
X 1Σ

Khi ngắn mạch tại điểm N1 : Không có dòng qua các BI
Khi ngắn mạch tại điểm N1' : Chỉ có dòng qua BI1
(3)
I BI 1 = I N 1 =

Trong hệ đơn vị có tên:
I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
b. Ngắn mạch hai pha N (2)
Điện kháng phụ:


Trang

7

(2)
X ∆ = X 2Σ =

Các thành phần của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
• Dòng điện ngắn mạch TTT:
I1(2)1 =
N

E1
=
(2)
X 1Σ + X ∆

• Dòng điện ngắn mạch TTN:
(2)
I 2 N 1 = − I1(2)1 =
N

• Dòng điện ngắn mạch toàn phần trong pha sự cố:
(2)
I N 1 = 3 ×I1(2)1 =
N

Khi ngắn mạch tại điểm N1 : Không có dòng qua các BI
Khi ngắn mạch tại điểm N1' : Chỉ có dòng qua BI1
(2)
I BI 1 = I N 1 =

I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
c. Ngắn mạch một pha N (1)
(2)
X ∆ = X 2Σ + X 0Σ =

I1(1)1 =
N

E1
=
(1)
X 1Σ + X ∆

(1)
I 2 N 1 = I1(1)1 =
N

• Dòng điện ngắn mạch TTK:
(1)
I 0 N 1 = I1(1)1 =
N

Điện áp TTK tại chỗ ngắn mạch:


Trang

8

(1)
(1)
U 0 N 1 = − I 0 N 1 ×X 0 Σ =

Phân bố dòng TTK:
• Dòng TTK chạy qua điện kháng X 012 :
(1)
I 0 X 012 = −

(1)
U 0 N1
=
X 012

• Dòng điện TTK chạy qua điện kháng của MBA T1:
I

(1)
0X 4

(1)
U 0 N1
=−
=
X4

I

(1)
0X 7

(1)
U 0 N1
=−
=
X7

Khi ngắn mạch tại điểm N1 : có dòng qua BI1 và BI3
• Dòng qua BI1:
(1)
I BI 1 = I 0 X 4 =

• Dòng qua BI3:
(1)
I BI 3 = 3I 0 X 4 =

I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 3 = × cbC = ( kA )
I
Khi ngắn mạch tại điểm N1' : có dòng qua BI1 và BI3
• Dòng qua BI1:
(1)
(1)
(1)
I BI 1 = I1(1)1 + I 2 N 1 + I 0 X 012 + I 0 X 7 =
N

• Dòng qua BI3:
(1)
I BI 3 = 3I 0 X 4 =

I BI 1 = × cbC = ( kA )
I


Trang

9

I BI 3 = × cbC = ( kA )
I
d. Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1)
(1,1)
X∆ =

X 2 Σ ×X 0 Σ
=
X 2Σ + X 0Σ

I1(1,1) =
N1

E1
=
(1,1)
X 1Σ + X ∆

(1,1)
I 2 N1 = −

X 0Σ
×I1(1,1) =
N1
X 2 Σ + X 0Σ

(1,1)
I 2 N1 = −

X 2Σ
×I1(1,1) =
N1
X 2 Σ + X 0Σ

(1,1)
(1,1)
U 0 N 1 = I 0 N 1 ×X ∆ =

Phân bố dòng TTK:
• Dòng TTK chạy qua điện kháng X 012 :
I

(1,1)
0 X 012

(1,1)
U 0 N1
=−
=
X 012

I

(1,1)
0X 4

(1,1)
U 0 N1
=−
=
X4

(1,1)
I0 X 7 = −

(1,1)
U 0 N1
=
X7

Khi ngắn mạch tại điểm N1 : có dòng qua BI1 và BI3


Trang

10

• Dòng qua BI1:
(1,1)
I BI 1 = I 0 X 4 =

• Dòng qua BI3:
(1,1)
I BI 3 = 3I 0 X 4 =

I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 3 = × cbC = ( kA )
I
Khi ngắn mạch tại điểm N1' : có dòng qua BI1 và BI3.
Nếu coi pha A là pha không bị sự cố thì các dòng điện và điện áp thứ tự tính ở trên là
cho pha A. Do đó, khi ngắn mạch hai pha chạm đất thì dòng ngắn mạch chính là dòng trong
pha B hoặc pha C.
Vậy ta có
• Dòng qua BI1:
I BI 1 = a 2 ×I1B1 + a ×I 2 B1 + I 0 B1 =
(1,1)
(1,1)
(1,1)
= a 2 ×I1(1,1) + a ×I 2 N 1 + ( I 0 X 012 + I 0 X 7 )
N1

 1
3  (1,1)  1
3  (1,1)
(1,1)
(1,1)
= − − j
÷×I1N 1 +  − + j
÷×I 2 N 1 + ( I 0 X 012 + I 0 X 7 )
2
2 
2
2 


• Dòng qua BI3:
(1,1)
I BI 3 = 3 ×I 0 X 4 =

I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 3 = × cbC = ( kA )
I
4.1.5.2. Ngắn mạch phía 22 kV
Sơ đồ thay thế TTT:


Trang

11

X7

X8
N¶2

X12

E1

BI1

N2

X5

X4

BI2

Hình 4.6 – SĐTT TTT khi tính toán ngắn mạch tại điểm N2
Sơ đồ TTK được trình bày trong hình 4.7

X6

X012

BI1

X4

BI3

3R10

BI4

X5

BI2
N2
N¶2

X7

X8

3R11

UN0

X9

Hình 4.7 – Sơ đồ TTK khi tính toán ngắn mạch tại điểm N2
Do điện kháng cuộn trung áp X 6 , X 9 của các MBA T1 và T2 bằng 0 nên sơ đồ trong
hình 4.7 được biến đổi thành sơ đồ như trong hình 4.8

3R10

BI4

X5

BI2
N2
N¶2

3R11

X8

UN0

Hình 4.8 – SĐTT TTK
Điện kháng tổng TTT:


Trang

12

X 1Σ = X 12 +

( X 4 + X 5 ) ×( X 7 + X 8 )
=
X 4 + X5 + X7 + X8

Điện kháng tổng TTN:
X 2 Σ = X 1Σ =
Tổng trở tổng TTK:

( 3R10 + jX 5 ) ×( 3R11 + jX 8 )
3 ( R10 + R11 ) + j ( X 5 + X 8 )

Z0Σ =

= R0 Σ + jX 0 Σ =

a. Ngắn mạch ba pha N (3)
Dòng ngắn mạch ba pha:
(3)
IN 2 =

E1
=
X 1Σ

Khi ngắn mạch tại điểm N 2 : Có dòng điện đi qua BI1 và BI2
X7 + X8
(3)
I BI 1 = I BI 2 = I N 2 ×
X 4 + X5 + X7 + X8
I BI 1 = × cbC ( kA )
I
I BI 2 = × cbH ( kA )
I
'
Khi ngắn mạch tại điểm N 2 : Chỉ có dòng qua BI1

X7 + X8
(3)
I BI 1 = I N 2 ×
X4 + X5 + X7 + X8
I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
b. Ngắn mạch hai pha N (2)
(2)
X ∆ = X 2Σ =



Trang

13

I1(2)2 =
N

E1
=
(2)
X 1Σ + X ∆

(2)
I 2 N 2 = − I1(2)2 =
N

• Dòng điện ngắn mạch toàn phần trong pha sự cố:
(2)
I N 2 = 3 ×I1(2)2 =
N

Khi ngắn mạch tại điểm N 2 : Có dòng qua BI1 và BI2
X7 + X8
(2)
I BI 1 = I BI 2 = I N 2 ×
X 4 + X5 + X7 + X8
I BI 1 = × cbC ( kA )
I
I BI 3 = × cbH ( kA )
I
'
Khi ngắn mạch tại điểm N 2 : Chỉ có dòng qua BI1

X7 + X8
(2)
I BI 1 = I N 2 ×
=
X4 + X5 + X7 + X8
I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
c. Ngắn mạch một pha N (1)
(1)
(1)
I1(1)2 = I 2 N 2 = I 0 N 2 =
N

E1
R02Σ + ( 2 X 1Σ + X 0 Σ )

2

=

Phân bố dòng TTT: Dòng điện TTT chạy qua BI1 và BI2:
X7 + X8
I1BI 1 = I1BI 2 = I1(1)2 ×
N
X 4 + X5 + X7 + X8
Phân bố dòng TTN: Dòng điện TTN chạy qua BI1 và BI2:
X7 + X8
(1)
I 2 BI 1 = I 2 BI 2 = I 2 N 2 ×
X4 + X5 + X7 + X8


Trang

14

(1)
(1)
U 0 N 2 = − I 0 N 2 × R02Σ + X 02Σ =

Phân bố dòng TTK: Dòng điện TTK chạy qua BI2 và BI4
(1)
U 0 N1

I 0 BI 2 = I 0 BI 4 = −

( 3R )

2

10

+X

=
2
5

Khi ngắn mạch tại điểm N 2 : có dòng qua BI1, BI2 và BI4
• Dòng qua BI1:
I BI 1 = I1BI 1 + I 2 BI 1 = 2 ×I1BI 1 =
• Dòng qua BI2:
I BI 2 = I1BI 2 + I 2 BI 2 + I 0 BI 2 =
• Dòng qua BI4:
I BI 4 = 3 ×I 0 BI 4 =
I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 2 = × cbH = ( kA )
I
I BI 4 = × cbH = ( kA )
I
'
'
Dòng TTK chạy qua BI2 khi ngắn mạch tại điểm N 2

I 0 BI 2 = −

(1)
U 0 N1

( 3R )
11

2

+X

=
2
8

• Dòng qua BI1:
I BI 1 = I1BI 1 + I 2 BI 1 = 2 ×I1BI 1 =
• Dòng qua BI2:
I BI 2 = I1BI 2 + I 2 BI 2 + I 0 BI 2 =
• Dòng qua BI4:
I BI 4 = 3 ×I 0 BI 4 =


Trang

15

I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 2 = × cbH = ( kA )
I
I BI 4 = × cbH = ( kA )
I
d. Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1)
Tổng kháng phụ:
(1,1)
Z∆ =

jX 2 Σ ×( R0 Σ + jX 0 Σ )
(1,1)
(1,1)
= R∆ + jX ∆
R0 Σ + j ( X 2Σ + X 0 Σ )

E1

I1(1,1) =
N1

( R ) +( X
(1,1) 2
∆

1Σ

+X

)

(1,1) 2
∆

=

(1,1)
I2N 2 = −

( R ) +( X )
(1,1) 2
∆

(1,1) 2
∆

X 2Σ

×I1(1,1) =
N2

(1,1)
I0N 2 = −

( R ) +( X )
(1,1) 2
∆

R +X
2
0Σ

(1,1) 2
∆

2
0Σ

×I1(1,1) =
N2

(1,1)
(1,1)
(1,1)
U 0 N 2 = I 0 N 2 ×Z ∆ =

Phân bố dòng TTT: Dòng điện TTT chạy qua BI1 và BI2:
X7 + X8
I1BI 1 = I1BI 2 = I1(1,1) ×
N2
X 4 + X5 + X7 + X8
Phân bố dòng TTN: Dòng điện TTN chạy qua BI1 và BI2:
X7 + X8
(1,1)
I 2 BI 1 = I 2 BI 2 = I 2 N 2 ×
X4 + X5 + X7 + X8
Phân bố dòng TTK: Dòng điện TTK chạy qua BI2 và BI4


Trang

16

(1)
U0N 2

I 0 BI 2 = I 0 BI 4 = −

( 3R )

2

10

+X

=
2
5

• Dòng qua BI1:
I BI 1 = I1BI 1 + I 2 BI 1 = 2 ×I1BI 1 =
• Dòng qua BI2:
I BI 2 = I1BI 2 + I 2 BI 2 + I 0 BI 2 =
• Dòng qua BI4:
I BI 4 = 3 ×I 0 BI 4 =
I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 2 = × cbH = ( kA )
I
I BI 4 = × cbH = ( kA )
I
'
'
Dòng TTK chạy qua BI2 khi ngắn mạch tại điểm N 2

I 0 BI 2 = −

(1,1)
U0N 2

( 3R )
11

2

+X

=
2
8

Ta có:
• Dòng qua BI1:
I BI 1 = a 2 ×I1BI 1 + a ×I 2 BI 1 + I 0 BI 1 =
 1
 1
3
3
= − − j
÷×I1B1 +  − + j
÷×I 2 B1
2 
2 
 2
 2
• Dòng qua BI2:
I BI 2 = a 2 ×I1BI 2 + a ×I 2 BI 2 + I 0 BI 2 =
• Dòng qua BI4:


Trang

17

I BI 4 = 3 ×I 0 BI 4 =
I BI 1 = × cbC = ( kA )
I
I BI 2 = × cbH = ( kA )
I
I BI 4 = × cbH = ( kA )
I
Kết quả tính toán dòng ngắn mạch qua các BI được thể hiện qua bảng 4.1
Bảng 4.1 – Kết quả tính toán dòng ngắn mạch qua các BI
Phía NM

Điểm NM

Dạng NM

BI1

Dòng qua các BI
BI2
BI3

BI4

(3)

N1
110 kV
N1'

N2
22 kV
'
N2

N
N (2)
N (1)
N (1,1)
N (3)
N (2)
N (1)
N (1,1)
N (3)
N (2)
N (1)
N (1,1)
N (3)
N (2)
N (1)
N (1,1)


Trang

18

Tinh ngan mach chuong 4

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Tinh ngan mach chuong 4

Similar to Tinh ngan mach chuong 4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Tinh ngan mach chuong 4