BÀI TẬP DÀI MÔN NGẮN MẠCH
Họ và tên : Phạm Ngọc Trường
Lớp : Đ
5
H
2
Đề số : 04 số thứ tự : 61
Giáo hướng dẫn : Th.S Ma Thị Thương Huyền
  
Cho sơ đồ lưới điện như hình vẽ
G. NGẮN MẠCH BA PHA ĐỐI XỨNG
1. Chọn các lượng cơ bản
• S
cb
=100(MVA)
• U
cb
=U
tb
ở các cấp điện áp
U
tb1
=10,5 kV
U
tb2
=115 kV
U
tb3
=230 kV
2. Tính điện kháng tương đối của các phần tử
1

• Nhà máy thủy điên F1:
S
100
''
cb
X = X = X = 0,25. = 0,1667
1 *F1 d1
S 150
dmND
×
•
Máy biến áp B1:
U % S
10,5 100
N cb
X = X = = = 0,0656
2 *B1
100 S 100 160
dmB1
× ×
• Đường dây D1:
S
1 1 100
cb
X = X = X l = 0,4 (15+61) = 0,11493
3 *D1 01 D1
2 2
2 2
U 115
tbD1

× × × × × ×
•
Máy biến áp tự ngẫu:
( )
( )
C C-T C-H T-H
N N N N
1 1
U % = U + U - U = 11+32-20 = 11,5%
2 2
× ×
( )
( )
T C-T T-H C-H
N N N N
1 1
U % = U + U - U 11 20 32 0,5% 0%
2 2
× = × + − = − ≈
( )
( )
H C-H T-H C-T
N N N N
1 1
U % = U + U - U 32 20 11 20,5%
2 2
× = × + − =
C
C
N

4 *B 2
S
U % 11,5 100
cb
X = X = = = 0,046
100 S 100 250
dmB2
× ×
T
5 *B 2
X = X
= 0
2
H
H
N cb
6 *B2
dmB2
U % S 20,5 100
X =X = = = 0,082
100 S 100 250
× ×
• Đường dây D
2
,D
3
,D
4
:
cb

7 * D 2 0 2 D 2
2 2
t b D 2
S
100
X = X = X l = 0,4 (5+61) = 0,04991
U 230
× × × ×
cb
8 *D 3 03 D3
2 2
tbD3
S 100
X = X = X l = 0,4 70 = 0,0529
U 230
× × × ×
cb
9 *D 4 04 D4
2 2
tbD4
S 100
X = X = X l = 0,4 80 = 0,0605
U 230
× × × ×
•
Máy biến áp B3
N cb
10 *B 3
dmB3
U S 6 100

X = X = = = 0,048
100 S 100 125
× ×
• Nhà máy nhiệt điện

''
cb
11 *F2 d
dmF2
S 100
X = X = X = 0,4 = 0,4
S 100
× ×

3. Sơ đồ thay thế và biến đổi về dạng đơn giản
a)Sơ đồ thay thế:
3
Biến đổi về dạng đơn giản
•
Ta biến đổi như sau
X
12
= X
1
+ X
2
+ X
3
= 0,1667 +0,0656 +0,11493 = 0,34723
7 8 9

7 9
13
8
(X +X ).X
(0,4991+0,0529).0,0605
= = 0,05453
X +X +X 0,4991+0,0528+0,0605
X =

X
14
= X
4
+X
13
+ X
10
+ X
11
= 0,046 + 0,05452 + 0,048 + 0,4 = 0,54852
Như vậy ta có sơ đồ thay thế đơn giản như sau
4
4. Tính dòng ngắn mạch
Áp dụng phương pháp đơn giản ta có
1 2
*N * *
12 14
E E 1 1
I = I'' = I = + 4,70302
X X 0,34723 0,54852

∞
= + =

Đổi sang hệ đơn vị có tên
Ta có
c b
c b
t b 2
S 100
I = 0,502 kA
3.U 3.115
= =
N * cb
I = I'' = I I'' .I 4,70302 . 0,502 2,36092 kA
∞
⇒ = = =
xk N
I = 2 . 1,8 .I = 2 . 1,8. 2,36092 = 6,00992 kA
⇒

Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ và dòng ngắn mạch duy trì là
N * cb
I = I '' = I I '' .I 4,70302 . 0,502 2,36092 kA
∞
= = =
Dòng ngắn mạch xung kích là :
xk
I = 2 . 1,8 . 2,36092 = 6,00992 kA
5
NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG HAI PHA CHẬP ĐẤT N

(1)
1. Chọn các lượng cơ bản và thành lập sơ đồ thay thế
Chọn S
cb
=100MVA và U
cb
=U
tb
các cấp điện áp .
Lập sơ đồ thay thế thứ tự Thuận,Nghịch, Không;
• Sơ đồ thay thế thứ tự thuận : như sơ đồ ngắn mạch 3 pha đối xứng
• Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch : giống như sơ đồ thứ tự thuận nhưng không có
nguồn
Biến đổi đơn giản hơn ta có
Trong đó :
6
2 T D 2 ND
2
2 TD 2 ND
X .X
0,34723 . 0,54852
X 0,21263
X X 0,34723 + 0,54852
Σ Σ
Σ
Σ Σ
= = =
+
• Sơ đồ thay thế thứ tự không
Trong đó :

3 ' 3
X = 3,5 X 3,5.0,11493 = 0,4 0 2 2 6
× =

7 ' 7
X = 3,5.X = 3, 5 . 0, 0 4 9 9 1 = 0, 1 7 4 6 8 5

8 ' 8
X = 3,5.X = 3 ,5 . 0, 0 5 2 9 = 0 ,1 8 5 1 5
9 ' 9
X = 3,5.X = 3 ,5 . 0 , 0 6 0 5 0 , 2 1 1 7 5
=
Biến đổi đơn giản ta có
X
11’
= X
2’
+ X
3’
= 0,0656 + 0,40226 = 0,46786
7 ' 8 ' 9 '
12 '
7 ' 8 ' 9 '
(X X ).X
(0,174685 0,18515).0,21175
X 0,1333
X + X X 0,174685 0,18515 0,21175
+
+
= = =

+ + +

Ta được sơ đồ sau
7
X
13’
= X
4’
+ X
12’
+ X
10’
= 0,046 + 0,1333 + 0,048 = 0,22730
Ta thấy X
13’
// X
6’ ;

→
X
14’
13 ' 6 '
14 '
13 ' 6 '
X .X
0,2273 . 0,082
X = = = 0, 06026
X +X 0,2273+0,082

Ta được sơ đồ sau

Ta thấy X
11’
// X
14’
⇒

11' 14'
0
11' 14'
X . X
0,46786 . 0,06026
X = = = 0,05338
X +X 0,46786 + 0,06026
Σ

Vậy ta có sơ đồ đơn giản như sau
2. Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I” tại điểm ngắn mạch:
Vì ngắn mạch N
(1)

nên ta có
Δ 2 Σ 0 Σ
X X + X 0,05338 0,21263 = 0,26601
= = +

( )1
m 3
=

Từ sơ đồ TTT khi thêm X

∆
ta có sơ đồ sau
Biến đổi Y sang tam giác hở ta có
1 Σ T D Δ
*t d 1 1 Σ T D Δ
1 Σ N D
X . X
0,34723.0, 26601
X =X +X + 0,34723 0,26601 0,78163
X 0,54852
= + + =

8
1 Σ N D Δ
*t d 2 1 Σ N D Δ
1 Σ T D
X . X
0,54852 . 0,26601
X =X +X + = 0,54852 + 0,26601 + = 1,23475
X 0,34723

Ta có sơ đồ đơn giản sau
Theo phương pháp đơn giản ta có
1 2
a 1
* t d 1 * t d 2
E E 1 1
I = + 2, 0 8 9 2 6
X X 0,78163 1,23475
= + =


Ta có dòng ngắn mạch siêu quá độ
1(1) ( )
*N a 1
I = . I = 3 . 2, 08 926 = 6, m 26777

Đổi sang hệ đơn vị có tên
(1) (1)
N *N cb
100
I I . I = 6,26777 3,14669 (kA)
3.115
= × =
3. Tính dòng qua các dây trung tính khi có ngắn mạch
Do đây là ngắn mạch 1 pha chập đât N
(1)
nên ta có
a0 a1
I = I 2,08926
=

Vậy I
0
= 3.I
a0
= 3.2,08926 = 6,26778
Theo sơ đồ thứ tự không ta tính dòng thứ tự không qua các nhánh
Ta có
1 4'
1 1' 0

1 4' 1 1'
X
I = I 6,26
0,06026
0,71517
0,06026 0,46786
778
X + X
× =× =
+

9
14 ' 0 11 '
I = I - I = 6,26778 - 0,71517 = 5,55261

Dòng qua cuộn dây trung tính của máy biến áp B1 ứng với I
11’
c b
0 B 1 C 1 1 ' c b 1 1 '
t b 1
S
100
I I I = I 0,71517 3,93242
3×U 3.10,5
= × × = × =

Tính phân bổ dòng trung tính cho các nhánh còn lại
Ta có
13'
6 ' 14'

13' 6 '
X
0,2273
I I 5,55261 4,08053( )
X X 0,2273 0,082
= × = × =
+ +
kV

13 ' 14' 6 '
I I I 5,55261 4,08053 1,47208 (kV)
= − = − =

 Dòng qua dây trung tính của máy biến áp B3 ứng với I
13’
c b
0 B 2 T 13 ' c b 3 13 '
t b 3
S
100
I I I I 1,47208 0,36952 kA
3.U 3.230
= × = × = × =

 Dòng qua dây trung tính máy biến áp B1 ứng với I
11’
c b
0 B1 T 11 ' c b2 11'
t b 2
S

100
I I .I I 0,71517 0,35905 kA
3×U 3.115
= = × = × =

 Dòng qua cuộn cao của máy biến áp B2 ứng với I
13’
c b
0 B 2 C 13 ' cb2 6 '
t b 3
S
100
I =I .I = I = 4,08053 = 2,04860 kA
3×U 3.115
× ×

 Dòng qua dây trung tính của máy biến áp B2 ứng với I
14’
cb
0B2T 14' cb2 14'
tb2
S
100
I = I I =I = 5,55261 = 2,78765 kA
3.U 3.115
× × ×

4. Tính dòng các pha đầu cực máy phát F1_Thủy điện
10
Ta đã tính được :

a 1 a2
I =I = 2,08926
Để xác định dòng đầu cực máy phát trước hết theo sơ đồ thứ tự thuận và thứ tự
nghịch xác định dòng các thành phần I
a1
và I
a2
phía máy phát thủy điện. Theo biến
đổi sơ đồ thay thế thứ tự thuận về dạng đơn giản trước đây ta có sơ đồ dạng tương
đối ( dạng tbcb)
Theo sơ đồ thứ tự thuận ta có
Dòng thứ tự thuận qua nhánh thủy điện
a 1 T D
0,54852
I = 2,08926 = 1,27938
0,34723+0,54852
×

Dòng thứ tự thuận qua nhánh nhiệt điện
I
a2 ND
= 2,08926 - 1,27938 = 0,80988
Dòng các pha đầu cực máy phát F1_thủy điện là
Pha A :
j30 - j30
a F 1 a 1 T D
100 3 1 3 1 100
I = I .(e +e ). = 1,27938.( + j + j ) 12,18457( A)
2 2 2 2
3.10,5 3.10,5

− =
k

a F 1
I 12,18457(k A)
→ =

11
Pha B :
j30 240 -j30 120 270 90
bF1 a1TD
100 100
I =I .(e .e +e .e ). = 1,27938.(e ).
3.10,5 3.10,5
100
1,29598.(-j+j). 0
3.10,5
+
= =
j j j j
e


Pha C :
j30 120 30 240 150 210
cF1 a1TD
100 100
I = I .(e .e + e .e ). = 1,27938(e +e )
3.10,5 3.10,5
3 1 3 1 100

1,27938( ) 12,18457
2 2 2 2
3.10,5
−
= − + − − = −
j j j j j
j j
c F 1
I 12,18457( A)
→ =
k
5. Tính điện áp các pha đầu cực máy phát F1_Thủy điện
12
Phân bố điện áp khi có ngắn mạch
Như đã tính trên :
a 1 a2
I =I = 2,08926
;
a 1 T D
I = 1,27938
Δ
X 0,26601
=
; I
a2ND
= 0,80988
Sự phân bố điện áp các thành phần ngắn mạch N
(1)
như hình trên :
a1 a1 0 2

U jI (X X ) j2,08926.(0,05338 0,21263) 0,55576 j
Σ Σ
= + = + =
a2 a1 2
U jI .X j2,08926.0,21263 0,44424j
Σ
= − = − = −
13
Theo sơ đồ thứ tự nghịch ta có :

a1F1 a1 a1 T D 2 3
U =U + j.I (X +X ) = 0,55576 j + j.1,27938.(0,0656+0,11493) = j.0,78673

Theo sơ đồ thứ tự nghịch ta có :
a2F1 a2 a2ND 2 3
U = U + j.I .(X +X ) = 0,44424 + (0,0656+0,11493) = 0,8 - j098 . 38 0,2980
−
j j

Điện áp trên các pha A,B,C đầu cực máy phát F1 có xét đến tổ đấu dây của MBA
B3 (tổ đấu dây 11 giờ)
Pha A :
j 3 0 -j 3 0
aF1 a1F1 a2F1
3 1 3 1
U = U .e + U .e = j.0,78673 ( + j )- j.0,29803 ( - j ) = -0,54238+0,42323j
2 2 2 2
× ×
a F 1
U 0,68797

→ =
Đổi sang hệ đơn vị có tên :
k A
a F 1 a F 1 f c b1
10,5
U = U U 0,68797 4,17060 kV
3
× = × =

Pha B :
2 j30 -j30 j240 j30 j120 -j30
bF1 a1F1 a2F1
j270 j90
U = a .U .e + a.U .e = e .j0,78673.e - e .j0,29803.e
= e .j0,78673 - e .j0,29803=j0,78673.(-j) - j0,29803.(j) = 1,08476

bF1
U 1,08476
→ =

Đổi sang hệ đơn vị có tên :
k A
b F 1 b F 1 f c b1
10,5
U = U U 1,08476 6,57601 kV
3
× = × =
Pha C :
14
j30 j120 j30 j240 j150 j210

cF1 a1F1 a 2F1
U U .e .e U .e .e j.0,78673.e j.0,29803.e
3 1 3 1
j.0,78673( j ) j0,29803( j ) 0,54238 0,42323j
2 2 2 2
−
=
+ = −
= − + − − − = − −
cF1
U 0,68797
→ =
Đổi sang hệ đơn vị có tên :
k A
c F 1 c F 1 f c b1
10,5
U = U U 0,68797 4,17058 kV
3
× = × =
Kết luận :
Dòng và áp các pha đâì cực khi ngắn mạch là :
a F 1
I 12,18457(k A)
=
bF 1
I 0=
cF1
I = 12,18457 (kA)
aF1
4,17058U kV

=
bF1
6,57601
U kV
=
cF1
4,17058U kV
=
15