SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
Đại học quốc gia Tp.HCM
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
Company
LOGO
GV : ĐẶNG TUẤN KHANH
ngắn mạch và ổn định HTĐ
1
Chương II
Mô hình các phần tử
trong HTĐ
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2
1
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
Chương II
1. Mô hình các phần tử
2. Bài tập
ngắn mạch và ổn định HTĐ
3
1. Mô hình các phần tử
a) Máy phát điện
b) Máy biến áp
c) Đường dây
d) …
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4
2
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp.
3) Máy phát điện có trung tính cách ly
ngắn mạch và ổn định HTĐ
5
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
Ia
a
•
•
•
•
•
ZS
I gn = I a + Ib + I c = 3 I a 0
Ign
•
•
•
E Z + Z
U
ag
gn
S
a
•
• •
U b = Ebg − Z gn
• •
•
U c Ecg Z gn
•
•
•
Z gn
•
•
Z S + Z gn
•
Z gn
•
•
•
⇔ U = E − Z
abc abc abc
•
Z gn I a
•
•
Z gn . Ib
•
•
•
Z S + Z gn Ic
zgn
Eag
g
n
c
ZS
Ecg
Ebg
ZS
Ib
b
Ic
•
I
abc
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
6
3
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
•
•
•
•
•
• •
= A E
− Z A I
A U
a012 abc a012
a 012
−1
•
•
• • • •
U
=
E
−
A Z A I
a 012
a 012
ab c
a 012
•
Z
a 012
•
•
Z S + 3Z gn
−1
• • •
= A Z A =
0
abc
0
0
•
ZS
0
Nhân 2 vế cho ma trận A-1
•
0 Z0
0=0
•
ZS 0
0
•
Z1
0
0
0
•
Z2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
7
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
Vì sức điện động của máy phát điện cân bằng nên chỉ có thành
phần thứ tự thuận
•
E
a 012
•
E a0 0
• •
= E a1 = E ag
• 0
E a 2
•
•
•
•
Z = Z S + 3 Z gn
U a 0 0 0
• •
⇔ U a1 = Eag −
0
• 0
0
U a 2
0
•
•
I a0
•
0
. I a1
•
• •
Z 2 = Z S I a2
0
•
Z1 = Z S
0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
8
4
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
Mô hình thứ tự thuận
•
•
•
•
•
•
•
U a1 = Eag − Z1 .I a1 Eag − Z S .I a1
•
I a1
•
•
Z1 = Z S
•
U a1
•
Eag
ngắn mạch và ổn định HTĐ
9
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
Mô hình thứ tự nghịch
•
•
•
•
•
U a 2 = 0 − Z 2 .I a 2 = Z S .I a 2
•
Ia 2
•
•
Z2 = ZS
•
Ua2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
10
5
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
1) Máy phát điện có trung tính nối đất gián tiếp.
Mô hình thứ tự không
•
•
•
•
•
U a 0 = 0 − Z 0 .I a 0 = Z S + 3 Z gn .I a0
•
•
Ia0
•
•
•
Z0 = Z S + 3 Z gn
•
ZS
•
3 Z gn
•
U a0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
11
a. Máy phát điện
2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp.
Ia
a
ZS
•
Z gn = 0
Eag
Ign
g
n
b
ZS
Ecg
Ebg
ZS
Ib
c
Ic
•
•
•
U a0 0 Z 0 = Z S
• •
U a1 = Eag − 0
•
U a 2 0 0
0
•
•
Z1 = Z S
0
•
Ia0
•
0
. I a1
•
• •
Z2 = ZS I a2
0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
12
6
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp.
Mô hình thứ tự thuận
•
•
•
•
•
•
•
U a1 = Eag − Z1 .I a1 = Eag − Z S .I a1
•
I a1
•
•
Z1 = Z S
•
U a1
•
Eag
ngắn mạch và ổn định HTĐ
13
a. Máy phát điện
2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp.
Mô hình thứ tự nghịch
•
•
•
•
•
U a 2 = 0 − Z 2 .I a 2 = Z S .I a 2
•
•
Z2 = ZS
•
Ua2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
14
7
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
2) Máy phát điện có trung tính nối đất trực tiếp.
Mô hình thứ tự không
•
•
•
•
•
U a 0 = 0 − Z 0 .I a 0 = Z S .I a 0
•
Ia0
•
•
Z0 = Z S
•
U a0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
15
a. Máy phát điện
3) Máy phát điện có trung tính cách ly.
Ia
a
ZS
•
Z gn = ∞
Eag
g
b
ZS
Ecg
Ebg
ZS
Ib
c
Ic
•
•
•
0
U a 0 0 Z 0 = Z S + ∞
•
•
• •
0
Z1 = Z S
U a1 = Eag −
•
0
0
U a 2 0
•
I a0
•
0
. I a1
•
• •
Z 2 = Z S I a2
0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
16
8
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
3) Máy phát điện có trung tính cách ly.
Mô hình thứ tự thuận
•
•
•
•
•
•
•
U a1 = Eag − Z1 .I a1 = Eag − Z S .I a1
•
I a1
•
•
Z1 = Z S
•
U a1
•
Eag
ngắn mạch và ổn định HTĐ
17
a. Máy phát điện
3) Máy phát điện có trung tính cách ly.
Mô hình thứ tự nghịch
•
•
•
•
•
U a 2 = 0 − Z 2 .I a 2 = Z S .I a 2
•
Ia 2
•
•
Z2 = ZS
•
Ua2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
18
9
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
a. Máy phát điện
3) Máy phát điện có trung tính cách ly.
Mô hình thứ tự không
•
•
•
•
•
U a 0 = 0 − Z0 .I a0 = 0 − Z S + ∞ .I a0
•
•
Ia0
Ia0
•
•
•
•
U a0
Z0 = Z S + ∞
Z0 = ∞
ngắn mạch và ổn định HTĐ
•
U a0
19
c. Máy biến áp lực
1. MBA 2 cuộn dây ()
a. Đấu dây Y/Y
b. Đấu dây Δ/ Δ
c. Đấu dây Y/ Δ
d. Đấu dây Δ/Y
2. MBA 3 cuộn dây
3. MBA tự ngẫu
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
20
10
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
b. Máy biến áp lực
1. Máy biến áp 2 cuộn dây
v MBA 2 cuộn dây được mô hình hóa bởi tổng trở rò hay tổng trở
ngắn mạch nối tiếp. Do MBA là thiết bị tĩnh nên tổng trở rò sẽ
không thay đổi khi thứ tự pha thay đổi. Tổng trở thứ tự thuận và
nghịch là như nhau. Nếu MBA cho dòng thứ tự không chạy qua thì
tổng trở thứ tự không cũng bằng tổng trở rò.
vKhi tính tổng trở thứ tự không cần quan tâm thêm cách đấu dây
MBA.
•
•
•
•
•
Z 0 = Z1 = Z 2 = Z ro = ZT
ngắn mạch và ổn định HTĐ
21
b. Máy biến áp lực
v Mô hình thứ tự thuận
•
Z1
N1
v Mô hình thứ tự nghịch
•
Z2
N2
v Mô hình thứ tự không (phụ thuộc vào cách đấu dây MBA)
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
22
11
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
b. Máy biến áp lực
MBA đấu Y/Y cả 2 TTnđ gián tiếp
a
b
A
B
N1 : N2
G
•
ZG
•
•
•
•
•
g
Zg
c
C
U A0 = U AG0 + 3 Z G I A0
•
•
1 • • •
1 N1 • •
N1 •
I a0 = I a + I b + I c =
I A0
I A + I B + IC =
3
•
•
•
•
3 N2
•
•
U a 0 = U ag 0 − 3 Z g I a 0 ⇔U a 0 = U ag 0 − 3
N2
N1 • •
Z g I A0
N2
2
•
N • •
N •
⇔ 1 U a 0 = U ag 0 − 3 1 Z g I A0
N2
N2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
23
b. Máy biến áp lực
MBA đấu Y/Y cả 2 TTnđ gián tiếp
•
•
•
•
U A0 = U AG 0 + 3 ZG I A0
2
•
N • •
N1 •
N
U a 0 = 1 U ag 0 − 3 1 Z g I A0
N2
N2
N2
2
•
N1 •
N1 • •
N1 • • •
U = U − U + I 3 Z + 3 Z g
U A0 −
N 2 a 0 AG 0 N 2 ag 0 A0 G N 2
2
• •
•
N •
= I A0 Z ro + 3 Z G + 3 1 Z g
N2
Tổng trở thứ tự không qui về phía sơ cấp
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
24
12
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
b. Máy biến áp lực
Mô hình TTK
2
•
•
N1 •
Z 0 = ZT + 3 Z G + 3 Z g
N2
•
•
•
•
•
N0
•
ZT
•
Z *0
N0
3 ZG
•
Z0
N0
•
Z *0 = Z *T + 3 Z *G + 3 Z * g
•
2
N •
3 1 Z g
N2
N0
3 Z *G
•
•
Z *T
3 Z *g
ngắn mạch và ổn định HTĐ
25
b. Máy biến áp lực
MBA đấu Y/Y cả 2 TTnđ trực tiếp
a
b
A
B
N1 : N2
g
G
c
C
2
• •
•
•
•
N1 •
N1 •
•
U
−
U
=
I
Z
+
3
Z
+
3
A0
Z g = I A0 ZT + 0 + 0
a0
A0 T
G
N
N
2
2
•
N0
•
Z0
N0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Z *0
26
13
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
b. Máy biến áp lực
MBA đấu Y/Y cả 2 TTnđ cách ly
a
b
A
B
N1 : N2
g
G
c
C
2
• •
•
•
N1
N1 •
•
U
−
U
=
I
Z
+
3
∞
+
3
A0
∞ = I A0 ZT + ∞ + ∞
a0
A0 T
N
N
2
2
•
•
Z0
Z *0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
27
b. Máy biến áp lực
Đấu dây Δ / Δ
•
•
U AB 0 =U ab0 = 0
•
•
I A0 = I a 0 = 0
Trong mạch đấu tam giác không tồn tại thành phần thứ tự
không
•
•
•
Z0 = ZT
•
Z *0 = Z *T
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
28
14
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
b. Máy biến áp lực
MBA đấu Y/Δ
A
B
G
•
ZG
C
•
•
•
•
•
•
U A =U AG + U G
•
•
•
•
•
U A0 + U A1 + U A2 = U AG 0 + U AG1 + U AG 2 + ZGN 3 I A0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
29
b. Máy biến áp lực
A
B
MBA đấu Y/Δ
G
•
ZG
C
•
•
•
•
•
•
•
•
•
U A0 = U AG 0 + ZGN 3 I A0 = I A0 ( ZT + 3 Z GN )
•
N •
N
U A1 = U AG1 = 1 U ab1 = 1 3.U a1 300
N2
N2
•
•
•
•
N
N
U A 2 =U AG 2 = 1 U ab 2 = 1 3.U a 2 −300
N2
N2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
•
•
•
•
U * A1 =U *a1 300
U * A2 = U *a 2 −300
30
15
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
b. Máy biến áp lực
MBA đấu Y/Δ
A
B
G
•
ZG
C
•
•
•
•
Z0 = ZT + 3 ZGN
•
•
Z *0 = Z *T + 3 Z *GN
•
•
Z0
Z *0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
31
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
•
•
Ia
•
•
•
U bn
•
In
•
Z ca Z ab
Ib
•
U an
•
Z aa
•
Ic
U cn
•
Z bc
•
•
Z an
Z bb
•
Z cc
•
Z nn
•
U a 'n '
•
•
Z bn
Z cn
•
•
U a'n'
U a'n'
Giả sử hỗ cảm giữa ba dây pha là đối xứng, tổng trở tưởng hỗ giữa
hai dây pha bất kỳ là Zab=Zbc=Zca và tổng trở tương hỗ giữa dây
trung tính và dây pha là Zan=Zbn=Zcn
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
32
16
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Phương trình điện áp
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
U an = Z aa I a + Z ab I b + I c + Z an I n +U a 'n ' − Z nn I n + Z an I c + I b + I c
•
U bn
•
U cn
•
•
•
•
•
•
= Z aa I b + Z ab I a + I c + Z an I n + U b 'n ' − Z nn I n + Z an I c + I b + I c
•
•
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
• •
= Z aa I c + Z ab I b + I a + Z an I n +U c ' n ' − Z nn I n + Z an I c + I b + I c
•
•
•
•
•
•
•
•
ngắn mạch và ổn định HTĐ
33
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Độ sụt áp
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
U an − U a 'n ' = Z aa I a + Z ab I b + I c + Z an I n − Z nn I n + Z an I c + I b + I c
•
•
• •
•
•
•
• • • •
•
•
•
•
U bn − U b 'n ' = Z aa I b + Z ab I a + I c + Z an I n − Z nn I n + Z an I c + I b + I c
•
•
• •
•
•
•
• • • •
•
•
•
•
U cn −U c ' n ' = Z aa I c + Z ab I b + I a + Z an I n − Z nn I n + Z an I c + I b + I c
Biến đổi rút gọn và lưu ý
•
•
•
•
I n = − I a + I b + I c
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
34
17
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Ta có:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
U an − U a ' n ' = Z aa + Z nn − 2 Z an I a + Z ab + Z nn − 2 Z an I b + I c = Z s I a + Z m
I b + I c
•
•
•
•
•
• •
• • • • • • •
U bn − U b ' n ' = Z aa + Z nn − 2 Z an I b + Z ab + Z nn − 2 Z an I a + I c = Z s I b + Z m I a + I c
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
U an − U a ' n ' = Z aa + Z nn − 2 Z an I c + Z ab + Z nn − 2 Z an
I a + I b = Z s I c + Z m I a + I b
Suy ra tổng trở tự thân và tương hỗ dây pha:
•
•
•
•
•
•
•
•
Z s = Z aa + Z nn − 2 Z an
Z m = Z ab + Z nn − 2 Z an
ngắn mạch và ổn định HTĐ
35
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Viết dạng ma trận:
•
•
•
•
U aa ' U an − U a 'n ' Z s
•
• •
•
U bb ' = U bn − U b 'n ' = Z m
• •
•
•
U cc ' U cn − U c ' n ' Z m
•
•
•
•
•
•
Z m Z m I a
•
• •
Z s Z m Ib
Z m Z s I c
Ta thấy không có phụ thuộc vào dòng dây trung tính In, nên xem
đây là thông số riêng dây pha.
•
•
•
U aa '0 Z s − Z m
•
[ A] U bb '1 = 0
•
U cc '2 0
0
•
•
Zs− Zm
0
•
Z m
•
0 + Z m
•
• •
Z s − Z m Z m
0
•
•
•
•
•
Z m Z m I a 0
•
•
•
Z m Z m [ A] I a1
Z m Z m
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
•
I a2
36
18
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Nhân hai vế cho A-1:
•
•
•
U
Z
s− Zm
aa '0
•
U
bb '1 = 0
•
U cc '2 0
•
I a0
•
0 I a1
•
• •
Z s − Z m I a2
0
•
•
Z1
0
•
Zs− Zm
0
N1
•
Z2
N2
Ta có các tổng trở thứ tự như sau:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Z0
•
Z 0 = Z s + 2 Z m = Z aa + 2 Z ab + 3 Z nn − 6 Z m
•
•
•
•
Z 1 = Z 2 = Z s − Z m = Z aa − Z ab
N0
ngắn mạch và ổn định HTĐ
37
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Xác định Zs và Zm đường dây đơn
•
Z s = R + 0.000988 f + j 0.0029 log
•
Z m = 0.000988 f + j 0.0029 log
Dd
( Ω / km)
r'
Dd
(Ω / km)
D
R: điện trở dây dẫn
D: khoảng cách 2 dây
r’: bán kính trung bình hình học
Dd: khoảng cách trung bình hình học
Dd = 216
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ρ
f
38
19
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
ρ
f
Dd = 216
ρ điện trở đất
Tình trạng
ρ
Nước biển
0.01 – 1
Đất ẩm
10 – 100
Đất hơi ẩm
100
Đất khô
1000
Đất đá
107
Cát sỏi
109
ngắn mạch và ổn định HTĐ
39
c. Mô hình đường dây
v Đường dây 3 pha trên không
Như vậy ta tính được tổng trở thứ tự
•
•
•
•
•
Z 0 = Z s + 2 Z m = R + j 0.0145 f log
•
Dd
r'
•
Z 1 = Z 2 = Z s − Z m = R + 0.148 + j 0.434 log
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Dd
r'
40
20
SINH VIÊN:............................................
8/24/2011
2. Bài tập
v Bài tập mẫu
v Bài tập sinh viên tự làm
ngắn mạch và ổn định HTĐ
41
Kết thúc chương 2
ngắn mạch và ổn định HTĐ
NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH
GV:ĐẶNG TUẤN KHANH
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
42
21