Giáo trình Ngắn mạch trong hệ thống điện - Chương 6: Các phương pháp tính toán ngắn mạch
1
Chæång 6: CAC PHÆÅNG PHAP TÊNH TOAN NGÀN MACH
I. KHAI NIÃM CHUNG:
Phæång phap tênh dong ngàn mach bàng cach giai hã phæång trçnh vi phán
âoi hoi nhiãu cäng sæc, màc du chênh xac nhæng ngay ca âã tênh mät så âä âån
gian khäi læång tênh toan cung kha cäng kãnh, bác phæång trçnh tàng nhanh theo
sä may âiãn co trong så âä. Ngoai ra con co nhæng ván âã lam phæc tap thãm qua
trçnh tênh toan nhæ: dao âäng cäng suát, dong tæ do trong cac may âiãn anh hæång
nhau, tac dung cua thiãt bë tæ âäng âiãu chènh kêch tæ (TÂK), tham sä do truc va
ngang truc khac nhau.... Do âo, trong thæc tã thæång dung cac phæång phap thæc
dung cho phep tênh toan âån gian hån.
Ngoai cac gia thiãt cå ban âa nãu træåc âáy, con co thãm nhæng gia thiãt sau:
• Qui luát biãn thiãn thanh phán chu ky cua dong ngàn mach trong så âä co
mät may phat tæång tæ nhæ trong så âä co nhiãu may phat.
• Viãc xet âãn thanh phán khäng chu ky cua dong ngàn mach trong tát ca cac
træång håp co thã tiãn hanh mät cach gán âung.
• Räto cua cac may âiãn âäng bä la âäi xæng do âo khäng cán phán biãt sæc
âiãn âäng, âiãn ap, dong âiãn theo cac truc va co thã bo qua thanh phán chu ky
2ω.
Tuy muc âêch tênh toan co thã sæ dung cac phæång phap khac nhau våi sai sä
khäng âæåc væåt qua pham vi cho phep ±5% âäi våi trë sä ban âáu va ±10÷15% å
cac thåi âiãm khac.
II. PHÆÅNG PHAP GIAI TÊCH:
II.1. Tênh dong siãu qua âä ban âáu:
Trçnh tæ tênh toan nhæ sau:
a) Láp så âä thay thã, tênh toan qui âäi tham sä cua cac phán tæ trong hã
âån vë co tãn hay âån vë tæång âäi:
- May phat: thay thã bàng E”o va X’’ = x”d = x”q, âäi våi may phat khäng
co cuän can xem räto nhæ cuän can tæ nhiãn, tæc la cung dung cac thäng sä siãu
qua âä âã tênh toan våi x”d = (0,75÷0,9) x’d.
Sæc âiãn âäng E”o âæåc tênh theo cäng thæc gán âung våi gia thiãt may phat
lam viãc å chã âä âënh mæc træåc khi ngàn mach:
E"o = (UF sinϕ + IFx"d )2 + (UF cosϕ)2
2
Nãu may phat lam viãc å chã âä khäng tai træåc khi ngàn mach thç E”o = UF.
- Âäng cå va may bu âäng bä âæåc tênh nhæ may phat.
- Âäng cå khäng âäng bä va phu tai täng håp thay thã bàng:
1
X"* = X*N
=
I*mm
E”o ≈ Uo - IoX”sinϕo
va:
trong âo: X*N - âiãn khang ngàn mach (luc âäng cå bë ham).
I*mm - dong må may cua âäng cå.
Uo, Io, sinϕo - âæåc láy å tçnh trang træåc ngàn mach.
Khi khäng co âu sä liãu cán thiãt co thã tra bang sau:
THIÃT BË
X”
E”o
May phat turbine håi
0,125
0,2
0,27
0,2
1,08
1,13
1,18
1,1
May phat turbine næåc co cuän can
May phat turbine næåc khäng cuän can
Âäng cå âäng bä
May bu âäng bä
0,2
1,2
Âäng cå khäng âäng bä
Phu tai täng håp
0,2
0,35
0,9
0,8
b) Tênh toan: Biãn âäi så âä thanh dang âån gian gäm mät hay nhiãu
nhanh näi træc tiãp tæ nguän âãn âiãm ngàn mach (hçnh 6.1), tæ âo tênh âæåc dong
siãu qua âä ban âáu theo biãu thæc sau:
E"i
n
I" =
∑
i=1 X"i
o
c) Chu y: Trong thæc tã, viãc
tênh toan dong siãu qua âä ban âáu
thæång chè xet âãn nhæng phu tai näi
træc tiãp vao âiãm ngàn mach.
Hçnh 6.1
II.2. Tênh dong ngàn mach âäi våi nguän cäng suát vä cung lån:
Trong tênh toan âån gian så bä hay trong mang co nguän cäng suát vä cung
lån thç thanh phán chu ky cua dong ngàn mach la khäng âäi va âæåc tênh nhæ sau:
Utb
3XΣ
Ick =
= I"o = I∞
trong âo: Utb - âiãn ap trung bçnh cua âoan co âiãm ngàn mach.
XΣ - âiãn khang giæa nguän va âiãm ngàn mach qui vã âoan co âiãm
ngàn mach.
3
Trong hã âån vë tæång âäi våi læång cå ban la Scb va Ucb = Utb thç:
1
S*N = I*ck
=
X*Σ
våi:
SN = 3UtbIck
Trong tênh toan thæc dung, viãc xet âãn cac hã thäng thæång la gán âung.
• Nãu âa biãt trë sä dong siãu qua âä ban âáu I”o hoàc cäng suát S”N khi ngàn
mach 3 pha tai mät nut bát ky trong hã thäng (hçnh 6.2), thç co thã xac âënh âiãn
khang XH cua hã thäng âäi våi âiãm nut nay:
Utb
Ut2b
Icb Scb
XH =
=
hay
X*H
=
=
(6.1)
3.I"o S"N
I"o S"N
• Nãu khäng biãt dong hay cäng suát ngàn mach, co thã xac âënh âiãn khang
XH gán âung tæ cäng suát càt âënh mæc cua may càt dung âã càt cäng suát ngàn
mach âo (hçnh 6.3), tæc la trong cac biãu thæc (6.1) å trãn dung ICâm va SCâm thay
cho I”o va S”N.
Hçnh 6.2
Hçnh 6.3
• Nãu tai nut âang xet con co nha may âiãn âëa phæång (hçnh 6.3) thç phai
giam båt læång I”F, S”F do nha may âiãn nay cung cáp, tæc la trong cac biãu thæc
(6.1) å trãn dung (ICâm- I”F) va (SCâm- S”F) thay cho I”o va S”N.
• Træång håp co mät sä hã thäng liãn lac våi nhau qua mät sä âiãm nut, nãu
âa biãt dong hay cäng suát ngàn mach å mäi âiãm nut, cung co thã xac âënh âæåc
âiãn khang XH cua hã thäng. Vê du, trãn hçnh 6.4 ta co:
Utb
Utb
XMΣ
=
va
XNΣ =
3.I"M
3.I"N
XH1(XH2 + XMN
)
XMΣ
=
=
XH1 + XH2 + XMN
(XH1 + XMN )XH2
XH1 + XH2 + XMN
XNΣ
tæ âo, khi âa biãt I”M, I”N va XMN co thã tênh âæåc XH1 va XH2.
4
Hçnh 6.4
II.3. Tênh dong xung kêch:
a) Âäi våi mang co cäng suát vä cung lån:
I”o = Ick = I∞
ixk = kxkIckm = 2kxkIck
Ixk = Ick 1+ 2(kxk −1)2
luc âo:
a) Âäi våi mang co cäng suát hæu han:
ixk = 2kxkI"o
Ixk = I"o 1+ 2(kxk −1)2
trong cac biãu thæc trãn, kxk la hã sä xung kêch, phu thuäc vao hàng sä thåi gian
Ta=L/r. Khi xet riãng anh hæång cua cac âäng cå va phu tai täng håp thç:
ixk = 2kxkI"o + 2kxkÂI"Â
våi: I” - dong siãu qua âä ban âáu do âäng cå hay phu tai cung cáp.
kxk - hã sä xung kêch cua âäng cå hay phu tai täng håp.
Trung bçnh co thã láy gia trë nhæ sau:
• Ngàn mach tai thanh gop âiãn ap may phat hoàc âáu cao ap cua may
biãn ap tàng:
• Ngàn mach å cac thiãt bë cao ap xa may phat:
kxk = 1,9
kxk = 1,8
• Ngàn mach phêa thæ cáp cua cac tram ha ap (S<1000KVA): kxk = 1,3
• Âäi våi âäng cå khäng âäng bä, âä suy giam cua cac thanh phán dong
chu ky va tæ do do no cung cáp cho âiãm ngàn mach la gán nhæ nhau,
co thã láy: - âäng cå cå lån :
- âäng cå cå 100÷200KW:
kxk = 1,8
kxk = 1,5÷1,6
- âäng cå cå be va phu tai täng håp: kxk = 1
II.4. Tênh dong ngàn mach duy trç:
Cac phán tæ âæåc thay thã båi cac tham sä giäng nhæ å chã âä lam viãc bçnh
thæång cua hã thäng âiãn.
a) Âäi våi hã thäng âiãn bao gäm cac may phat khäng co TÂK:
5
- May phat âæåc thay bàng Eq va xd våi Eq* = If*. Nãu chæa biãt dong kêch
tæ If thç co thã tênh Eq tæ chã âä lam viãc cua may phat træåc khi xay ra ngàn mach:
E"q = (UF sinϕ + IFxd )2 + (UF cosϕ)2
- Phu tai táp trung tai cac nut âæåc thay bàng: xPT = 1,2 va EPT = 0
- Láp så âä thay thã va biãn âäi âã tçm dong ngàn mach:
EΣ
IN = Ick =
XΣ
a) Âäi våi hã thäng âiãn bao gäm cac may phat co TÂK:
Træång håp mach âån gian chè co mät may phat thç tçnh trang lam viãc cua
may phat khi ngàn mach duy trç co thã âæåc xac âënh bàng cach so sanh âiãn
khang ngàn mach XN våi Xth:
Uâm
Eqgh − Uâm
Xth = xd
1
hay khi Ucb = Uâm thç:
Xth* = x
d* Eqgh* −1
Nãu XN > Xth thç may phat lam viãc å trang thai âënh mæc va âæåc thay bàng
Eqgh va xd våi:
Eqgh* = Ifgh*
Nãu XN < Xth thç may phat lam viãc å trang thai kêch tæ giåi han va âæåc thay
bàng Uâm va XF = 0.
Træång håp mach phæc tap co nhiãu nguän liãn kãt anh hæång nhau thæång
khäng thã sæ dung chè tiãu nãu trãn âã xac âënh tçnh trang lam viãc cua cac may
phat. Do âo phai dung phæång phap gán âung nhæ sau:
- Tuy thuäc vao vë trê cua may phat âäi våi âiãm ngàn mach, gia thiãt
træåc tçnh trang lam viãc cua may phat.
- Láp så âä thay thã va tiãn hanh tênh toan dong ngàn mach IN.
- Kiãm tra lai gia thiãt bàng cach tênh ngæåc lai âã tçm dong IF do mäi may
phat cung cáp cho âiãm ngàn mach va so sanh våi Ith cua tæng may phat.
E
qgh* −1
xd*
1
Xth*
Ith*
=
=
• Nãu IF > Ith thç may phat lam viãc å trang thai kêch tæ giåi han.
• Nãu IF < Ith thç may phat lam viãc å trang thai âënh mæc.
Âäi våi nhæng may phat âa gia thiãt lam viãc å trang thai kêch tæ giåi han
cung co thã kiãm tra theo âiãn ap âáu cæc may phat (UF < Uâm)
Nãu gia thiãt âung xem nhæ bai toan âa giai xong. Nãu gia thiãt sai å mät
may phat nao âo cán phai thay âäi trang thai cua no va tênh toan lai.
- Nhæng âiãm cán læu y:
6
• Phu tai lam tàng täng dán so våi âiãm ngàn mach, vç váy nãu bo qua
anh hæång cua phu tai thç kãt qua tênh toan co thã co sai sä lån, chè bo qua anh
hæång cua phu tai khi xet âãn ngàn mach å ngay âáu cæc may phat.
• Phu tai cung co thã anh hæång âãn tçnh trang lam viãc cua may phat
trong âiãu kiãn ngàn mach, do váy cán phai xet âãn chung khi gia thiãt.
• Nãu trong hã thäng co may phat khäng co TÂK thç thay thã no bàng
Eq va xd.
II.5. Tênh dong ngàn mach toan phán:
Âã may càt lam viãc âam bao cán chon SCâm va ICâm cua no sao cho vao thåi
âiãm càt t ta co:
SCâm > SNt va ICâm > INt
Do âo cán xac âënh trë hiãu dung cua dong ngàn mach toan phán vao thåi
âiãm t:
INt = Ic2kt + It2dt
trong âo, Ickt tênh toan bàng giai têch rát phæc tap, thæång tra theo âæång cong tênh
toan, con Itdt âæåc tênh bàng biãu thæc sau:
t
T
a
t
T
a
−
Itdt = Itdo+ .e− = 2I"o .e
Thæc tã âã âån gian dung cäng thæc gán âung sau:
INt = αt.I”o
αt : hã sä tênh toan, gia trë trung bçnh cua no co thã láy nhæ sau:
H khi t = 0,05sec: αt = 1,1
H khi t = 0,1 sec: αt = 1
H khi t ≥ 0,2 sec: co thã xem INt ≈ Ickt vç háu nhæ thanh phán tæ do âa tàt hãt.
III. PHÆÅNG PHAP ÂÆÅNG CONG TÊNH TOAN:
III.1. Âæång cong tênh toan:
Âæång cong tênh toan la âæång cong biãu diãn trë sä tæång âäi cua thanh
phán chu ky trong dong ngàn mach tai nhæng thåi âiãm tuy y cua qua trçnh qua âä
phu thuäc vao mät âiãn khang - âiãn khang tênh toan x*tt = x”d + xN.
I*ckt = f(x*tt , t)
Hçnh 6.5
7
Âæång cong âæåc xáy dæng theo så âä âån gian nhæ hçnh 6.5, trong âo coi
ràng træåc ngàn mach may phat lam viãc våi phu tai âënh mæc va phu tai âo khäng
âäi trong suät qua trçnh ngàn mach, nhanh bë ngàn mach 3 pha tai âiãm N co âiãn
khang xN khäng mang tai træåc khi xay ra ngàn mach.
Cho xN cac gia trë khac nhau, theo cac biãu thæc âa biãt hoàc bàng mä hçnh
tênh Ick tai âiãm ngàn mach å cac thåi âiãm khac nhau. Tæ kãt qua tênh âæåc, xáy
dæng ho âæång cong I*ckt = f(x*tt , t). Cac tham sä âãu tênh trong âån vë tæång âäi
våi læång cå ban la âënh mæc cua may phat: Ucb = Utb va Scb = SâmF.
âæång cong tênh toan
Hçnh 6.6
Thæc tã co 2 loai âæång cong tênh toan khac nhau cho 2 loai may phat:
turbine håi va turbine næåc (hçnh 6.6).
Cac âàc âiãm cua âæång cong tênh toan nhæ sau:
H Khi xtt cang lån (ngàn mach cang xa) thç sæ biãn thiãn cua biãn âä dong
âiãn chu ky theo thåi gian cang êt. Khi xtt > 3 co thã xem Ickt = I”o.
H Khi xtt cang tàng lãn thç sæ khac biãt vã dong giæa 2 loai may phat cang
nho va khi xtt > 1 thç âæång cong tênh toan cua 2 loai may phat háu nhæ trung
nhau.
H Âæång cong tênh toan tæång æng våi cac thåi âiãm khac nhau co thã càt
nhau. Âiãu nay la do tac dung cua thiãt bë TÂK lam tàng dong ngàn mach sau khi
qua mät trë sä cæc tiãu nao âo. Cac âæång cong tênh toan bë giåi han båi âæång
cong I*ck = 1/x*N do phai thoa man âiãu kiãn Ickt ≤ Uâm/xN.
H Nãu hàng sä thåi gian Tfo cua may phat khac våi Tfotc cua may phat tiãu
chuán thç cán hiãu chènh thåi gian t å âæång cong tênh toan thanh:
Tfotc
t' = t.
Tfo
Âäi våi may phat turbine håi: Tfotc= 7sec, may phat turbine næåc: Tfotc= 5sec.
H Âæång cong tênh toan âæåc ve våi may phat co phu tai âënh mæc, do âo
træång håp may phat khäng co phu tai å âáu cæc thç trë sä dong âiãn tçm âæåc I*ck
phai hiãu chènh thanh:
8
xtt − x"
I*' ck = (1+
d )I*ck
1,2
III.2. Phæång phap tênh toan:
III.2.1. Tênh toan theo mät biãn âäi:
Tênh toan theo mät biãn âäi con goi la tênh toan theo biãn âäi chung. Phæång
phap nay sæ dung khi khoang cach giæa cac may phat âãn âiãm ngàn mach gán
nhæ nhau, luc âo sæ tàt dán cua thanh phán chu ky trong dong ngàn mach cua cac
may phat la gán nhæ nhau, cho nãn co thã nháp chung tát ca cac may phat thanh
mät may phat âàng trë co cäng suát täng âã tênh toan. Trçnh tæ tênh toan nhæ sau:
H Láp så âä thay thã trong âån vë tæång âäi theo phep qui âäi gán âung (våi
cac læång cå ban Scb, Ucb = Utb):
- âiãn khang cua may phat láy bàng x”d.
- khäng cán âàt bát ky sæc âiãn âäng nao trong så âä.
- phu tai co thã bo âi, træ træång håp nhæng âäng cå cå lån näi træc tiãp
vao âiãm ngàn mach thç tênh toan nhæ may phat co cung cäng suát.
H Biãn âäi så âä thay thã, âæa no vã dang âån gian nhát âã tênh âiãn khang
âàng trë x cua så âä âäi våi âiãm ngàn mach.
Σ
*
H Tênh âäi vã âiãn khang tênh toan:
SâmΣ
Scb
x*tt = x*Σ .
trong âo: SâmΣ - täng cäng suát âënh mæc cua cac may phat.
H Tæ âiãn khang tênh toan x*tt va thåi âiãm t cán xet, tra âæång cong tênh toan
(hçnh 6.6) se tçm âæåc I*ckt. Tênh âäi vã âån vë co tãn (nãu cán) våi læång cå ban
luc nay la SâmΣ va Utb:
SâmΣ
3.Utb
Ickt = I*ckt .IâmΣ = I*ckt
.
Mät sä âiãm cán læu y:
- Khi x*tt > 3 thç dong chu ky khäng thay âäi va bàng: I*ck = 1/x*tt.
- Nãu cac may phat khac loai thç dung âæång cong tênh toan cua may phat
co cäng suát lån, gán âiãm ngàn mach.
- Nãu rΣ < xΣ/3 thç khäng thã bo qua âiãn trå tac dung va phai tênh toan
ZΣ, sau âo dung Ztt thay vç xtt.
III.2.2. Tênh toan theo nhiãu biãn âäi:
Tênh toan theo nhiãu biãn âäi con goi la tênh toan theo nhæng biãn âäi riãng
biãt. Phæång phap nay sæ dung khi trong så âä khoang cach tæ cac may phat âãn
âiãm ngàn mach khac nhau nhiãu, nhát la khi co nguän cäng suát vä cung lån, luc
9
âo phai kã âãn sæ thay âäi dong âiãn riãng re cua tæng may phat hay tæng nhom
may phat. Trçnh tæ tênh toan nhæ sau:
H Láp så âä thay thã, tham sä cua cac phán tæ âæåc tênh toan gán âung trong
hã âån vë tæång âäi (våi cac læång cå ban Scb, Ucb = Utb).
H Dæa vao så âä xac âënh nhom cac may phat co thã nháp chung, hã thäng
cäng suát vä cung lån phai tach riãng ra.
H Dung cac phep biãn âäi âæa så âä vã dang tæng nhanh âäc láp näi våi
âiãm ngàn mach.
H Tênh toan våi tæng nhanh riãng re theo phæång phap biãn âäi chung. Cäng
suát cå ban âã tênh x*tt la täng cäng suát cac may phat trãn mäi nhanh.
SâmΣi
x*tti = x*Σi .
Scb
H Tra theo âæång cong tênh toan tai thåi âiãm âang xet tçm ra dong I*ckti trãn
mäi nhanh riãng biãt.
H Tênh dong täng trong hã âån vë co tãn:
Ickt = ΣI*ckti.Iâm i
Σ
Nhanh co hã thäng cäng suát vä cung tach riãng ra va tênh træc tiãp dong
ngàn mach do no cung cáp:
Icb
x*NH(cb)
1
INH
=
hay I*NH =
x*NH(cb)
trong âo: x*NH(cb) - âiãn khang tæång hä giæa hã thäng va âiãm ngàn mach tênh
trong hã âån vë tæång âäi våi cac læång cå ban Scb, Ucb = Utb.
Thäng thæång trong tênh toan sæ dung 2 âãn 3 nhanh biãn âäi âäc láp.
9 trang
15940
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Ngắn mạch trong hệ thống điện - Chương 6: Các phương pháp tính toán ngắn mạch", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ngan_mach_trong_he_thong_dien_chuong_6_cac_phuong.pdf
