Mạch ba pha - Chương 4: Ngắn mạch trong hệ thống điện

C0I NC1I NC2I NA0I NA1I NA2I Giải mạch với nguồn thứ tự thuận 9/12/2010 90 a’ b’ c’ Ztải Ztải Ztải Zg Zd Zd Zd a bc NA0I NA1I NA2I Giải mạch với nguồn thứ tự nghịch NB0I NB1I NB2I NC0I NC1I NC2I 9/12/2010 91 1. Các mạch thứ tự của tải a. Tải đấu sao (Y) ‰Trung tính tải có nối đất ZY ZY ZY Zg A1I B1I C1I 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện A1I A1U + – Z1 Mạch thứ tự thuận Z1=ZY 9/12/2010 92 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 1. Các mạch thứ tự của tải a. Tải đấu sao (Y) ‰Trung tính tải có nối đất ZY ZY ZY Zg A2I B2I C2I A2I A2U + – Z2 Mạch thứ tự nghịch Z2=ZY 9/12/2010 93 A0I Ztải Ztải Ztải Zg B0I C0I 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 1. Các mạch thứ tự của tải a. Tải đấu sao (Y) ‰Trung tính tải có nối đất A0I A0U + – Z0 3Zg Mạch thứ tự không Z0=ZY+3Zg 9/12/2010 94 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 1. Các mạch thứ tự của tải a. Tải đấu sao (Y) ‰Trung tính tải không nối đất: mạch thứ tự thuận và nghịch giống như trên, mạch thứ tự không Z0=∞A0I A0U + – Z0 Zg=∞ 9/12/2010 95 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 1. Các mạch thứ tự của tải b. Tải đấu tam giác (∆) Mạch thứ tự thuận và nghịchA B C AI BI CI ABU CAU BCU Z∆Z∆ Z∆ ABI A1I  A1U + – (1/3)Z∆ A2I A2U + – (1/3)Z∆ 9/12/2010 96 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 1. Các mạch thứ tự của tải b. Tải đấu tam giác (∆) Mạch thứ tự khôngA B C AI BI CI ABU CAU BCU Z∆Z∆ Z∆ ABI A0I A0U + – Z∆ ( )A AB CAB BC AB A0 A B C C CA BA I I I 1I I I I I I I 0 3 I I I = − = − ⇒ = + + = = −              9/12/2010 97 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 1. Các mạch thứ tự của tải b. Tải đấu tam giác (∆) A1I  A1U + – (1/3)Z∆ A2I A2U + – (1/3)Z∆ A0I A0U + – Z∆ A B C AI BI CI ABU CAU BCU Z∆Z∆ Z∆ ABI 9/12/2010 98 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 2. Các mạch thứ tự của máy phát đồng bộ ‰ Máy phát đồng bộ ba pha đấu Y, trung tính nối đất qua ZgnA1I  A1U X1 EAg + – X1=X”d (hoặc X’d, Xd) A2I A2U X2 X2=X”d A0I A0U X0 3Zgn X0=(0,15÷0,6)X”d 9/12/2010 99 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 3. Các mạch thứ tự của đường dây truyền tải ba pha ‰ Tổng trở thứ tự thuận và nghịch bằng nhau: Z1=Z2=0,4Ω/km. ‰ Tổng trở thứ tự không: 0,6Hai mạch có dây chống sét 1,1Hai mạch không có dây chống sét 0,8Một mạch có dây chống sét 1,4Một mạch không có dây chống sét Z0(Ω/km)Đường dây 9/12/2010 100 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 4. Các mạch thứ tự của máy biến áp ‰ Mạch thứ tự thuận và nghịch của máy biến áp giống nhau và giống như tính ngắn mạch ba pha đối xứng: Z1=Z2=ZT ‰ Mạch thứ tự không phụ thuộc vào kiểu quấn dây máy biến áp 9/12/2010 101 4.4.2 Các mạch thứ tự và tổng trở thứ tự của các phần tử hệ thống điện 4. Các mạch thứ tự của máy biến áp ‰ Mạch thứ tự không phụ thuộc vào kiểu quấn dây máy biến áp 5. Y/d/d5. Y/d 4. YN/d/d4. YN/d 3. Y/y/d3. D/d 2. YN/y/d2. YN/y 1. YN/yn/d1. YN/yn Máy biến áp ba cuộn dây và kiểu đấu dây Máy biến áp hai cuộn dây và kiểu đấu dây 9/12/2010 102 ZG A0I B0I C0I A0I′ B0I′ C0I′Zg QP MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY 1. MBA đấu YN/yn Tổng trở thứ tự không Z0=ZT+3ZG+3Zg Z0P Q 9/12/2010 103 MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY 2. MBA đấu YN/y Q AI′ BI′ CI′ ZG AI BI CI P Tổng trở thứ tự không Z0=∞ Z0P Q 9/12/2010 104 MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY 3. MBA đấu ∆/∆ P Q Tổng trở thứ tự không Z0=∞ Z0P Q 9/12/2010 105 ZG A0I B0I C0I P Q MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY 4. MBA đấu YN/∆ Tổng trở thứ tự không Z0=ZT+3ZG Z0P Q 9/12/2010 106 MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY 5. MBA đấu Y/∆ P Tổng trở thứ tự không Z0=∞ Q Z0P Q 9/12/2010 107 MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY 1. MBA đấu YN/yn/d Hạ A0I′ B0I′ C0I′Zg Trung ZG A0I B0I C0I Cao ZC Cao Trung ZT ZH Hạ Đất 9/12/2010 108 MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY 2. MBA đấu YN/y/d Hạ AB0I′ BC0I′CA0I′  Trung ZG A0I B0I C0I Cao ZC Cao Trung ZT ZH Hạ Đất 9/12/2010 109 MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY 3. MBA đấu Y/y/d Hạ Trung ZG Cao ZC Cao Trung ZT ZH Hạ Đất 9/12/2010 110 Trungï ZG Cao Hạ MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY 4. MBA đấu YN/d/d ZC Cao Trung ZT ZH Hạ Đất 9/12/2010 111 MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY 5. MBA đấu Y/d/d Trungï Cao Hạ ZC Cao Trung ZT ZH Hạ Đất 9/12/2010 112 ZG A0I B0I C0I A0I′ B0I′ C0I′Zg QP a. Máy biến áp hai cuộn dây 1. MBA đấu YN/yn Tổng trở thứ tự không Z0=ZT+3ZG+3Zg Z0P Q 9/12/2010 113 1. Tổng quan ‰ Hầu hết các sự cố xảy ra trong hệ thống điện là sự cố bất đối xứng ‰ Khi giải bằng phương pháp các thành phần đối xứng, có thể áp dụng lý thuyết Thevenin trên mỗi mạng thứ tự 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 9/12/2010 114 Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH 1. Giới thiệu ‰ Kháng điện: ¾ được dùng để hạn chế dòng ngắn mạch trong các mạch công suất lớn, ¾ hạn chế dòng mở máy của động cơ điện ¾ duy trì điện áp trên thanh cái khi có ngăn mạch 9/12/2010 115 Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH 1. Giới thiệu ‰ Kháng điện: ¾ có điện kháng lớn hơn rất nhiều so với điện trở ¾ điện kháng cho dưới dạng XK% ¾ kháng điện được chế tạo không có lõi thép ¾ Kháng bê tông hay kháng không khí 9/12/2010 116 Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH 1. Giới thiệu ‰ Chọn kháng điện phải chọn XK% thỏa: ¾ Vừa hạn chế dòng ngắn mạch ¾ Tổn thất điện áp trên kháng điện không quá (1,5÷2)%Uđm 9/12/2010 117 Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH 1. Giới thiệu ‰ Có hai loại kháng điện: ¾ Kháng điện đơn ¾ Kháng điện kép 9/12/2010 118 Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH 2. Đặt kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn mạch ‰ Đặt kháng điện phân đoạn thanh góp điện áp máy phát XK%≤8% 9/12/2010 119 Bài 4-5 HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH 2. Đặt kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn mạch ‰ kháng điện đường dây để hạn chế dòng điện ngắn mạch khi ngắn mạch trên đường dây XK%≤8% 9/12/2010 120 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 1. Tổng quan Trình tự thực hiện như sau: 1. Thành lập các sơ đồ thứ tự: thuận, nghịch, không 2. Tính tổng trở tương đương Thevenin Zth1, Zth2, Zth0 của từng mạch thứ tự 3. Thành lập các sơ đồ tương đương Thevenin 4. Tùy theo loại sự cố mà kết nối các sơ đồ tương đương để giải tìm dòng sự cố 9/12/2010 121 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 1. Tổng quan ‰ Sơ đồ tương đương Thevenin: Na1I ka1U Zth1 + – Mạng tương đương Thevenin thứ tự thuận NU nút k Na2I ka2UZth0 Mạng tương đương Thevenin thứ tự nghịch nút k Na0I ka0UZth0 Mạng tương đương Thevenin thứ tự không nút k ka1 N th1Na1U U Z I= −   ka2 th2 Na2U Z I= −  ka0 th0 Na0U Z I= −  9/12/2010 122 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 2. Ngắn mạch một pha chạm đất (N(1))a b c ZN INa INb INb Sự cố pha A chạm đất qua tổng trở ZN 9/12/2010 123 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 2. Ngắn mạch một pha chạm đất (N(1)) ‰ Dữ kiện ban đầu của bài toán: ‰ Ta có: Nb NcI I 0= =  ka N NaV Z I=  ( ) ( ) ( ) NA0 NA NB NC 2 NA1 NA NB NC 2 NA2 NA NB NC 1I I I I 3 1I I aI a I 3 1I I a I aI 3 = + + = + + = + +             Na0 Na1 Na2 Na 1I I I I 3 ⇒ = = =    9/12/2010 124 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 2. Ngắn mạch một pha chạm đất (N(1)) ‰ Điện áp tại nút k sau sự cố: ka1 N th1Na1 ka2 th2 Na2 ka0 th0 Na0 Mà : U U Z I U Z I U Z I = − = − = −        ( )ka ka1 ka2 ka0 N th1 th2 th0 Na0 N NaU U U U U Z Z Z I 3Z I⇒ = + + = − + + =       ka N Na N Na0U Z I 3Z I= =   N Na1 Na2 Na0 th1 th2 th0 N UI I I Z Z Z 3Z ⇒ = = = + + +    9/12/2010 125 Sơ đồ kết nối các mạng thứ tự Na1I ka1U Zth1 + – N U nút k Na0I ka0UZth0 nút k Na2I ka2UZth2 nút k ZN ¾ Dòng ngắn mạch tổng: Nb NcI I 0= =  N Na th1 th2 th0 N 3UI Z Z Z 3Z = + + +  9/12/2010 126 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 3. Ngắn mạch hai pha không chạm đất (N(2))a b c INa INb INc Sự cố pha B và C chạm nhau qua tổng trở ZN ZN 9/12/2010 127 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 3. Ngắn mạch hai pha không chạm đất (N(2)) ‰ Dữ kiện ban đầu của bài toán: Nb NcI I= −  kb kc N NbU U Z I− =   NaI 0= 9/12/2010 128 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 3. Ngắn mạch hai pha không chạm đất (N(2)) ‰ Tính được:( ) ( ) ( ) NA0 NA NB NC 2 NA1 NA NB NC Nb 2 NA2 NA NB NC Nb 1I I I I 0 3 1 3I I aI a I j I 3 3 1 3I I a I aI j I 3 3 = + + = = + + = = + + = −               Na 0 N a1 N a 2 I 0 I I =⇒ = −    9/12/2010 129 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 3. Ngắn mạch hai pha không chạm đất (N(2)) ‰ Điện áp tại nút k sau sự cố: ( )( )2kb ka0 ka1 ka2 2kb kc ka1 ka22 kc ka0 ka1 ka2 U U a U aU U U a a U U U U aU a U = + + ⇒ − = − −= + +             ( )kb kc ka1 ka2U U j 3 U U⇒ − = − −    kb kc N Nb N Na1Mà : U U Z I j 3Z I− = = −    ka1 ka2 N Na1U U Z I⇒ − =   9/12/2010 130 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 3. Ngắn mạch hai pha không chạm đất (N(2)) ‰ Vậy từ dữ kiện ban đầu ta có: ‰ Vì INa0=0 nên không có dòng chạy trong mạng thứ tự không, do đó sơ đồ kết nối không có mạng thứ tự không. ‰ Mạng thứ tự thuận và nghịch nối song song nhau thông qua tổng trở ZN Na 0 N a1 N a 2 ka1 ka 2 N N a1 I 0 I I U U Z I = = − − =       9/12/2010 131 Sơ đồ kết nối các mạng thứ tự ‰ Dòng ngắn mạch: Na1I ka1U Zth1 + – N U nút k Na2I ka2U Zth2 nút kZN N Na1 Na2 th1 th2 N Na0 UI I Z Z Z I 0 = − = + + =    9/12/2010 132 Sơ đồ kết nối các mạng thứ tự ‰ Dòng ngắn mạch tổng: Na N Nb th1 th2 N N Nc th1 th2 N I 0 3UI j Z Z Z 3UI j Z Z Z = = − + + = + +    Na1I ka1U Zth1 + – N U nút k Na2I ka2U Zth2 nút kZN 9/12/2010 133 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 4. Ngắn mạch hai chạm nhau pha và chạm đất (N(1,1)) a b c INa INb INc Sự cố pha B và C chạm nhau qua tổng trở ZN ZN 9/12/2010 134 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 4. Ngắn mạch hai chạm nhau pha và chạm đất (N(1,1)) ‰ Dữ kiện ban đầu của bài toán: ( )kb kc N Nb NcU U Z I I− = +    NaI 0= ( )Na0 Nb Nc kb kc Na0 N 1I I I 3 U U 3I Z = +⇒ = =       9/12/2010 135 4.4.3 Tính toán sự cố bất đối xứng 4. Ngắn mạch hai chạm nhau pha và chạm đất (N(1,1)) ‰ Ta có: ‰ Suy ra: ‰ Mặt kác: ( ) ( ) ( ) ka0 ka kb kc 2 ka1 ka kb kc 2 ka2 ka kb kc 1U U U U 3 1U U aU a U 3 1U U a U aU 3 = + + = + + = + +             ( )ka1 ka2ka0 ka kcb ka0 ka1 ka2 N Na0 U U 3U U 2U U U U 2 3Z I = = + = + + +          ka1 ka2 ka0 N Na0U U U 3Z I⇒ = = −    Na Na1 Na2 Na0I I I I= + +    9/12/2010 136 Sơ đồ kết nối các mạng thứ tự Na1I ka1U Zth1 + – N U nút k Na0I ka0UZth0 nút kNa2I ka2UZth2 nút k 3ZN ( )NNa1 th2 th0 N th1 th2 th0 N UI Z Z 3Z Z Z Z 3Z = ++ + +  th0 N Na2 Na1 th2 th0 N Z 3ZI I Z Z 3Z += − + +   th2 Na0 Na1 th2 th0 N ZI I Z Z 3Z = − + +   Dòng ngắn mạch: