Nội dung

TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH - Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các loại khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua. - Phương pháp tính toán ngắn mạch ở đây sử dụng phương pháp đường cong tính toán. - Dạng ngắn mạch tính toán và điểm ngắn mạch tính toán. + Dạng ngắn mạch tính toán là dạng ngắn mạch tương ưng với nó sẽ có dòng ngắn mạnh chạy qua khí cụ điện là lớn nhất. Để thuận tiện trong tính toán ta giả thiết là dạng ngắn mạch 3 pha đối xứng. + Điểm ngắn mạch tính toán là điểm ngắn mạch mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng qua khí cụ điện là lớn nhất. I. Tính toán ngắn mạch cho phương án 1: H N1 N2 B1 B3 B2 N3 K4 N''9 N9 N9' N6 N7 N6' N4' N4 F5 K1 F1 K2 K3 N8 N5 F2 F3 I. Các điểm ngắn mạch: * Điểm ngắn mạch N1: + Mục đích: chọn khí cụ điển cho mạch cao áp 110KV + Nguồn cung cấp: tất cả các máy phát và hệ thống. * Điểm ngắn mạch N2: + Mục đích: chọn khí cụ điện cho mạch cao áp 35KV + Nguồn cung cấp: tất cả các máy phát và hệ thống. * Điểm ngắn mạch N3: GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN F4 SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN + Mục đích: chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp liên lạc + Nguồn cung cấp: các máy phát và hệ thống, trong trường hợp này máy phát F2 nghỉ. * Điểm ngắn mạch N4, N4’, N5: + Mục đích: chọn khí cụ điện cho mạch máy phát. + Điểm N4: nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống, trong trường hợp này máy phát F2 nghỉ. + Điểm N4’: nguồn cung cấp chỉ có máy phát F1 nghỉ. * Điểm ngắn mạch N6, N6’: + Mục đích: chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn. + Điểm N6: nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống, trong trường hợp này máy phát F1, máy biến áp B1 không làmviệc, máy cắt K4 cắt + Điểm N6’: nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống, trong trường hợp này máy phát F2 và kháng điện K2 không làm việc. * Điểm ngắn mạch N7, N8: + Mục đích: chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng + Nguồn cung cấp: tất cả các máy phát và hệ thống * Điểm ngắn mạch N9: Chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp nối bộ máy phát và mạch tự dùng + Nguồn cung cấp: - chỉ có máy phát F5 - tất cả máy phát và hệ thống trừ F5 II. Xác định các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Scb = 100 (MVA); Ucb = Utb UcbC = 115 (KV); UcbT = 37 (KV); UcbH = 10,5 (KV) - Dòng điện cơ bản: + Cấp 110 KV: IcbC = ScbC 3 . U cbC  100 = 0,502 (KA) 3 .115  100 = 1,56 (KA) 3 .37 + Cấp 35 KV: IcbT = ScbT 3 . U cbT + Cấp 10,5 KV: IcbH = ScbH 3 . U cbH  100 = 5,498 (KA) 3 .10,5 * Điện kháng các phần tử: GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN - Điện kháng máy phát điện: X1 = X2 = X3 = X4 = X5 = X "d . Scb 100 = 0,135 . = 0,216 SdmF 62,5 - Điện kháng của kháng điện phân đoạn: U% Scb 10,5 100 .  . = 0,1312 100 SdmB3 100 80 S 1 1 100 X11 = . x0 . l . cb2 = . 0,4 . 60 . = 0,0907 2 2 U cb 115 2 XB3 = X10 = - Điện kháng của hệ thống: XHT = X12 = XH . Scb 100  0,28. = 0,0187 S HT 1500 - Điện kháng của máy biến áp liên lạc B1, B2: S 1 . [UNC-H% + UNC-T% - UNT-H%]. cb 200 SdmB S 1 XT = X14 = X17 = . [UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%]. cb 200 SdmB S 1 XC = X15 = X18 = . [UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%]. cb 200 SdmB 1 100 X13 = X16 = . [10,5 + 10,5 - 6] . = 0,0625 200 120 1 100 X14 = X17 = . [10,5 + 6 - 10,5] . = 0,025 200 120 1 100 X15 = X18 = . [10,5 + 6 - 10,5] . = 0,025 200 120 XC = X13 = X16 = III. Sơ đồ thay thế: X5 X10 X11 X12 E5 X19 X20 H E5 X13 H N1 X16 X14 X21 X17 X22 E4 X15 X18 X4 X9 X8 X6 X7 X24 X2 E4 X24 X2 E2 X1 X2 E1 X25 X3 E2 GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN E3 E1,3 SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN 1. Điểm ngắn mạch N1: X19 = X5 + X10 = 0,216 + 0,1312 = 0,3472 X20 = X11 + X12 = 0,0907 + 0,015 = 0,105 X21 = X13 + X15 = 0,0875 X22 = X16 + X18 = 0,0875 X19 X20 E5 H N1 X26 X27 X 0,1374 X23 = 9 = = 0,0657 2 2 X X24 = 6 = 0,0687 2 X 0,216 X25 = 1  = 0,108 2 2 E4 X28 E2 X25 E1,3 X27 = X23 + X4 = 0,2817 X28 = X24 + X2 = 0,2847 X19 X20 E5 H X 0,0875 X26 = 21  = 0,04375 2 2 X X29 = 27 = 0,14085 2 X 29 X30 = = 0,0704 2 N1 X26 X28 E2,4 X25 X31 = X26 + X30 = 0,114 X32 = E1,3 X 31 . X19 = 0,0858 X 31  X19 * Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán tổng do các máy phát cung cấp quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức. X19 X20 E5 H N1 SdmFi = Scb 312,5 = 0,0858. = 0,26813 100 X*ttđm = X32 . X26 - Tra đường cong tính toán ta được: I *o = 3,8; I * = 2,35 X30 X32 N1 E X20 H - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmF = S dmF 3 . U cbC GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN  312,5 3 .115 = 1,569 (KA) E1,3 SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN I "F = I *C . IđmF = 3,8 . 1,569 = 5,9622 (KA) I F = I * . IđmF = 2,35 . 1,569 = 3,687 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = I cbC 0,502 = = 2,554 (KA) X 20 0,2095 - Dòng điện ngắn mạch tổng: I "NI = IH + I "F = 5,9622 + 2,554 =8,5169 (KA) I NI = IH + I F = 2,554 + 3,687 = 6,241 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = 2 . KXK . I "NI = 2 . 1,8 . 8,5169 = 21,680 (KA) IXK = q . I "NI = 1,52 . 8,5169 = 12,945 (KA) X19 X20 2. Điểm ngắn mạch N2 : E5 X 0,0625 X33 = 13  = 0,03125 2 2 X X34 = 14 = 0,0125 2 X X35 = 15 = 0,0125 2 X .X X36 = X19 + X33 + 19 33 = X 20 0,3472.0,03125 = 0,3472 + 0,03125 + = 0,2095 = 0,48 X 20 .X 33 = X19 0,2095  0,03125 = 0,105 + 0,03125 + = 0,3472 H X33 X34 X35 X23 X4 X24 X2 E4 N2 E2 X25 E5 EH E1,3 X36 X37 X37 = X20 + X33 + = 0,53 X 35  X 30 .X 36 X34 X35 N2 X30  0,0707 X 35  X 30  X 36 E1,2,3,4 X .X 0,0636 . 0,0125 X39 = X38 + X34 + 38 34 = 0,0707 + 0,0125 + = 0,084 X 37 0,26 X .X 0,0125 . 0,26 X40 = X34 + X37 + 34 37 = 0,0125 + 0,53 + = 0,6362 X 38 0,0636 X38 = * Tính toán dòng ngắn mạch: GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN - Điện kháng tính toán tổng do các máy phát cung cấp qui đổi về hệ đơn vị tương đối định mức X *tt = X39 . SdmF 312,5 = 0,084 . = 0,263 Scb 100 E5 - Tra đường cong tính toán ta được: I *o = 3,8; I * = 2,38 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmF = X38 SdmF 312,5  = 4,876 (KA) 3 . U cbT 3 .37 I cbT 1,56  = 4,82 (KA) X 40 0,3236 X37 X34 I”F = I *o . IđmF = 3,8 . 4,876 = 18,5 (KA) I F = I * . IđmF = 2,38 . 4,876 = 11,75 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = EH N2 X39 N2 EH  E - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N2 = IH + I”F = 4,82 + 19,5 = 24,32 (KA) I N 2 = IH + I F = 4,82 + 11,75 = 16,52 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = 2 . KXK . I”N2 = 2 . 1,8 . 24,32 = 61,9 (KA) IXK = q . I”N2 = 1,52 . 24,32 = 36,9664 (KA) 3. Điểm ngắn mạch N’4: X1 0,216 Điện kháng tính toán của máy phát: X*ttđm = X1 . SdmF1 62,5 = 0,216 . = 0,135 Scb 100 X40 N'4 E Tra đường cong tính toán (hình 3.6 sách TK phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp của PGS Nguyễn Hữu Khái), ta được: I*o = 7,5 . I * = 2,75 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmF = SdmF 3 . U cbH  62,5 = 3,436 (KA) 3 .10,5 I”F = I*o . IđmF = 7,5 . 3,436 = 25,77 (KA) I F  I* . IđmF = 2,75 . 3,436 = 9,449 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = 0 - Dòng điện ngắn mạch tổng: GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN I”N’4 = IH + I”F = 25,77 (KA) I N '4 = IH + I F = 9,449 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = 2 . KXK . I”N’4 = 2 . 1,8 . 25,77 = 65,6 (KA) IXK = q . I "N '4 = 1,52 . 25,77 = 39,17 (KA) 4. Điểm ngắn mạch N4: X19 X20 E5 X19 EH X20 E5 H X41 X13 X16 X14 X17 X42 X43 E4 X15 X18 X4 X15 X9 X18 N4 E4 X44 X6 E2 X48 X8 X45 E4 X47 X7 X46 X3 N4 X2 X3 E2 X19 E2 E3 X20 X19 X20 E5 E5 E3 H E5 X19 X41 X20 X56 X53 X41 EH H X54 X52 X57 E2,3,4 X55 N4 N4 X50 X49 E2,3,4 X55 X51 X51 N4 E2,4 E2,4 X45 X51 E2,4 X52 E2,3,4 GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á E5 KHOA ĐIỆN X57 X59 X60 X59 X58 EH E2,3,4,5 EH E2,3,4 X55 X55 N4 N4 X51 X51 E2,4 E2,3,4,5 E2,4 EH X62 X61 N4 X51 X63 E E2,4 X41 = X42 = N2 X62 EH X113 . X16 = 0,0223 X13  X16  X14  X17  X13 . X14  X17  X13  X14  X17   X16 = 0,0175 X43 = 0,0178 Biến đổi Y(X4, X9, X8)  (X44, X47, Xt1) X44 = X4 + X9 + X 4 .X9 = 0,5694 X8 X 4 . X8 = 0,5694 X9 X .X Xt1 = X8 + X9 + 8 9 = 0,3622 X4 X47 = X4 + X8 + Biến đổi Y(X6, X2, X7)  (X46, X47,Xt2) X 6 .X 2 = 0,5694 X7 X .X X48 = X2 + X7 + 2 7 = 0,5694 X6 X .X Xt2 = X6 + X7 + 6 7 = 0,3622 X2 X46 = X6 + X2 + GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN X45 = Xt1 // Xt2 = 0,3622 = 0,1811 2 X49 = X42 + X15 = 0,0428 X50 = X43 + X18 = 0,0428 X51 = X52 = X55 = X54 = X53 = X 44 . X 46 = 0,2847 X 44  X 46 X 3 .X 47 .X 48 = 0,123 X 3 .X 47  X 3 .X 48  X 47 .X 48 X 49 .X 45 = 0,029 X 49  X 45  X 50 X 45 .X 50 = 0,029 X 45  X 50  X 49 X 49 .X 50 = 0,00687 X 49  X 50  X 49 X56 = X41 + X53 = 0,0292 X57 = X54 + X52 = 0,152 X19 .X 56 = 0,4248 X 20 X .X X59 = X56 + X20 + 56 20 = 0,2563 X19 X .X X60 = 57 58 = 0,112 X 57  X 58 X .X X61 = X60 + X55 + 60 55 = 0,1536 X 59 X .X X62 = X55 + X59 + 55 59 = 0,35 X 60 X58 = X19 + X56 + X63 = X 61 . X 51 =0,0997 X 61  X 51 Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán tổng do các máy phát cung cấp qui đổi về hệ tương đối định mức: X *tt = X63 . SdmF 4.62,5 = 0,0997 . = 0,25 Scb 100 Tra đường cong tính toán ta được: I *o = 4; I * = 2,4 GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ TRƯỜNG ĐH ĐÔNG Á KHOA ĐIỆN - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmF = I”F SdmF 3 . U cbH  4.62,5 = 13,746 (KA) 3 .10,5 * o *  = I . IđmF = 4 . 13,746 = 54,954 (KA) I = I . IđmF = 2,4 . 13,746 = 32,99 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp:  F IH = I cbH 5,498  = 15,71 (KA) X 62 0,35 - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N4 = IH + I”F = 15,71 + 54,984 = 70,69 (KA) I N 4 = IH + I F = 15,71 + 32,99 = 48,7 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = 2 . KXK . I "N 4 = 2 . 1,8 . 70,69 = 179,94 (KA) IXK = q . I "N 4 = 1,52 . 70,69 = 107,45 (KA) 5. Điểm ngắn mạch N5: X19 X20 Sơ đồ thay thế: EH E5 X16 X13 X17 X14 E4 X19 X18 X15 Biến đổi Y(X19, X20, X26)  (X64, X65) E5 X4 X9 X20 X8 EH X26 X27 X .X X64 = X26 + X20 + 26 20 = 0,279 X19 N5 X7 X19 .X6 X 26 X65 = X19 + X26 + = 0,463 X 20 E4 X28 N5 X25 E1,3 X3 X1 GVHD NGUYỄN VĂN TIẾN SVTH VŨ ĐỨC NGỌ E1 E3