Tổng quan tính toán ngắn mạch

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: 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: + 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 = = 0,502 (KA) + Cấp 35 KV: IcbT = = 1,56 (KA) + Cấp 10,5 KV: IcbH = = 5,498 (KA) * Điện kháng các phần tử: - Điện kháng máy phát điện: X1 = X2 = X3 = X4 = X5 = X. = 0,135 . = 0,216 - Điện kháng của kháng điện phân đoạn: XB3 = X10 = = 0,1312 X11 = . x0 . l . = . 0,4 . 60 . = 0,0907 - Điện kháng của hệ thống: XHT = X12 = XH . = 0,0187 - Điện kháng của máy biến áp liên lạc B1, B2: XC = X13 = X16 = . [UNC-H% + UNC-T% - UNT-H%]. XT = X14 = X17 = . [UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%]. XC = X15 = X18 = . [UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%]. X13 = X16 = . [10,5 + 10,5 - 6] . = 0,0625 X14 = X17 = . [10,5 + 6 - 10,5] . = 0,025 X15 = X18 = . [10,5 + 6 - 10,5] . = 0,025 III. Sơ đồ thay thế: X1 X2 X3 X15 X18 X13 X16 X14 X17 X9 X8 X6 X7 X12 X11 X5 X10 E5 H E1 E2 E3 X4 E4 E1,3 X24 X25 X2 E2 E4 X2 X24 X22 X21 H X19 X20 E5 N1 1. Điểm ngắn mạch N1: E5 X20 X19 H X27 E4 E2 X25 X28 E1,3 X26 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 X23 = = = 0,0657 X24 = = 0,0687 X25 = = 0,108 N1 X26 E1,3 X28 X25 E2,4 H X19 X20 E5 X27 = X23 + X4 = 0,2817 X28 = X24 + X2 = 0,2847 X26 = = 0,04375 X29 = = 0,14085 X30 = = 0,0704 X31 = X26 + X30 = 0,114 X32 = = 0,0858 E5 X20 X19 H X30 E1,3 X26 N1 * 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. X*ttđm = X32 . = = 0,0858. = 0,26813 - Tra đường cong tính toán ta được: H X32 X20 E S N1 I = 3,8; I = 2,35 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmSF = = 1,569 (KA) I = I . IđmSF = 3,8 . 1,569 = 5,9622 (KA) I = I . IđmSF = 2,35 . 1,569 = 3,687 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = = = 2,554 (KA) - Dòng điện ngắn mạch tổng: I = IH + I = 5,9622 + 2,554 =8,5169 (KA) I = IH + I = 2,554 + 3,687 = 6,241 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK . I = . 1,8 . 8,5169 = 21,680 (KA) N2 X33 E1,3 X34 H X19 X20 E5 X23 X4 E4 E2 X2 X24 X25 X35 IXK = q . I = 1,52 . 8,5169 = 12,945 (KA) 2. Điểm ngắn mạch N2 : X33 = = 0,03125 X34 = = 0,0125 X35 = = 0,0125 X36 = X19 + X33 + = E1,2,3,4 X35 X30 X34 N2 X36 X37 EH E5 = 0,3472 + 0,03125 + = = 0,48 X37 = X20 + X33 + = = 0,105 + 0,03125 + = = 0,53 X38 = 0,0707 X39 = X38 + X34 + = 0,0707 + 0,0125 + = 0,084 X40 = X34 + X37 + = 0,0125 + 0,53 + = 0,6362 * Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán tổng do các máy phát cung cấp qui đổi về hệ đơn vị tương đối định mức N2 X34 X37 X38 EH E5 X = X39 . = 0,084 . = 0,263 - Tra đường cong tính toán ta được: I = 3,8; I = 2,38 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmSF = = 4,876 (KA) N2 E S X40 X39 EH I”F = I . IđmSF = 3,8 . 4,876 = 18,5 (KA) I = I . IđmSF = 2,38 . 4,876 = 11,75 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = = 4,82 (KA) - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N2 = IH + I”F = 4,82 + 19,5 = 24,32 (KA) I = IH + I = 4,82 + 11,75 = 16,52 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK . I”N2 = . 1,8 . 24,32 = 61,9 (KA) IXK = q . I”N2 = 1,52 . 24,32 = 36,9664 (KA) X1 0,216 E 1 N'4 3. Điểm ngắn mạch N’4: Điện kháng tính toán của máy phát: X*ttđm = X1 . = 0,216 . = 0,135 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: IđmSF = = 3,436 (KA) I”F = I*o . IđmSF = 7,5 . 3,436 = 25,77 (KA) I . IđmSF = 2,75 . 3,436 = 9,449 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = 0 - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N’4 = IH + I”F = 25,77 (KA) I = IH + I = 9,449 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK . I”N’4 = . 1,8 . 25,77 = 65,6 (KA) IXK = q . I = 1,52 . 25,77 = 39,17 (KA) 4. Điểm ngắn mạch N4: X41 X47 E4 E4 H X19 X20 E5 X15 X46 X3 X18 X45 X44 X48 E2 E2 E3 X42 X43 N4 E3 E2 EH E5 X19 X20 X7 X6 X8 X9 X17 X14 X16 X13 X18 X15 X3 X2 X4 E4 N4 E5 EH X19 X20 X56 E2,3,4 X57 X55 X51 E2,4 N4 X53 E2,4 X51 E2,3,4 X54 H X19 X20 E5 X41 X52 X55 N4 X50 X49 E2,3,4 E2,4 X45 X52 X51 E5 X20 X19 H X41 N4 E2,3,4,5 EH X60 X59 X55 X51 E2,4 N4 N4 E2,4 X51 X55 X57 E2,3,4 X59 X58 EH E5 N4 X51 X62 X61 EH E2,3,4,5 E2,4 X41 = = 0,0223 X42 = = 0,0175 X43 = 0,0178 Biến đổi Y(X4, X9, X8) ® D(X44, X47, Xt1) X44 = X4 + X9 + = 0,5694 X47 = X4 + X8 + = 0,5694 Xt1 = X8 + X9 + = 0,3622 Biến đổi Y(X6, X2, X7) ® D(X46, X47,Xt2) X46 = X6 + X2 + = 0,5694 X48 = X2 + X7 + = 0,5694 Xt2 = X6 + X7 + = 0,3622 X45 = Xt1 // Xt2 = = 0,1811 X49 = X42 + X15 = 0,0428 X50 = X43 + X18 = 0,0428 X51 = = 0,2847 X52 = = 0,123 X55 = = 0,029 X54 = = 0,029 X53 = = 0,00687 X56 = X41 + X53 = 0,0292 X57 = X54 + X52 = 0,152 X58 = X19 + X56 + = 0,4248 X59 = X56 + X20 + = 0,2563 X60 = = 0,112 X61 = X60 + X55 + = 0,1536 X62 = X55 + X59 + = 0,35 X63 = =0,0997 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 = X63 . = 0,0997 . = 0,25 Tra đường cong tính toán ta được: I = 4; I = 2,4 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmSF = = 13,746 (KA) I”F = I . IđmSF = 4 . 13,746 = 54,954 (KA) I = I . IđmSF = 2,4 . 13,746 = 32,99 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = = 15,71 (KA) - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N4 = IH + I”F = 15,71 + 54,984 = 70,69 (KA) I = IH + I = 15,71 + 32,99 = 48,7 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK . I = . 1,8 . 70,69 = 179,94 (KA) IXK = q . I = 1,52 . 70,69 = 107,45 (KA) E4 X4 X1 X3 X15 X18 X13 X16 X14 X17 X9 X8 X6 X7 X20 X19 E5 EH E1 E3 N5 5. Điểm ngắn mạch N5: Sơ đồ thay thế: X26 X25 X28 E4 X27 E1,3 EH E5 X19 X20 N5 Biến đổi Y(X19, X20, X26) ® D(X64, X65) X64 = X26 + X20 + = 0,279 X65 = X19 + X26 + = 0,463 E5 EH X64 N5 X28 X27 E4 E1,3 X25 X67 X66 = = 0,0783 X67 = = 0,067 X68 = X67 + X28 + = 0,42 X69 = X64 + X28 + = 1,75 X65 E1,3,4 X66 X28 N5 X64 EH E5 * Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán tổng do các máy phát cung cấp qui đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: X = X68 . = 0,42 . = 1,05 Tra đường cong tính toán ta được: I = 0,98 ; I = 1,2 Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: X28 N5 X64 X67 EH E2,3,4,5 IđmSF = = 13,746 (KA) I”F = I . IđmSF = 0,98 . 13,746 = 13,471 (KA) I = I . IđmSF = 1,2 . 13,746 = 16,5 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = = = 3,142 (KA) - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N5 = IH + I”F = 3,142 + 13,471 = 16,613 (KA) N5 E S X69 X68 EH I = IH + I = 3,142 + 16,5 = 19,642 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK . I”N5 = . 1,98 . 16,613 = 46,52 (KA) IXK = q . I”N5 = 1,52 . 16,613 = 25,25 (KA) 6. Điểm ngắn mạch N6: X20 X19 E5 EH E2 X52 E2,3,4 X44 X46 X22 X45 E4 N6 X19 X20 H E5 X16 E4 X4 X18 X8 X9 N6 X7 X6 X2 X3 N6 E2,4 X51 X45 X71 X72 EH E2,3,4,5 E2 E3 E2,3,4,5 EH X73 X74 X51 N6 E2,4 E5 EH X70 X71 E2,3,4 X52 X45 X51 E2,4 N6 N6 E S X74 X75 EH X70 = X19 + X22 + = 0,58 X71 = X20 + X22 + = 0,35 X72 = = 0,1 X73 = X72 + X45 + = 0,333 X74 = X71 + X45 + = 1,165 X75 = = 0,6177 Điện kháng tính toán của máy phát: X = X75 . . 0,6177 = 1,544 Tra đường cong tính toán ta được: I = 0,62; I = 0,7 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmSF = = 13,746 (KA) I”F = I . IđmSF = 0,62 . 13,746 = 8,52 (KA) I = I . IđmSF = 0,7 . 13,746 = 9,62 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = = 4,72 (KA) - Dòng điện ngắn mạch tổng: I”N6 = IH + I”F = 4,72 + 8,52 = 13,24 (KA) I = IH + I = 4,72 + 9,62 = 14,34 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK , I”N6 = . 1,8 . 13,24 = 33,7 (KA) IXK = q . I”N6 = 1,52 . 13,24 = 20,125 (KA) 7. Điểm ngắn mạch N’6: Sơ đồ thay thế: X50 X49 E3,4 E1,4 X44 Xt1 X77 X76 E5 X20 X19 H X41 N'6 N'6 E3 E1 EH E5 X19 X20 X8 X9 X17 X14 X16 X13 X18 X15 X3 X1 X4 E4 X6 X76 = X44 // X1 = = 0,156 X77 = X47 // X3 = = 0,156 N'6 X20 X19 E5 EH X76 X44 X81 X80 E1,4 E3,4 X82 E1,4 X80 X41 X44 X76 E3,4 X79 EH E5 X19 X20 X78 N'6 X77 N'6 E1,4 X76 X44 X80 X84 X85 EH E3,4,5 E5 EH X83 X84 E3,4 X82 X80 X44 X76 E1,4 N'6 N'6 X44 X87 X88 EH E3,4,5 E3,4,5 EH X86 X87 X44 X76 E1,4 N'6 X78 = = 0,004 N'6 E S X90 X89 EH X79 = = 0,0346 X80 = = 0,0346 X81 = X41 + X78 = 0,0263 X82 = X79 + X77 = 0,1906 X83 = X19 + X81 + = 0,417 X84 = X81 + X20 + = 0,252 X85 = = 0,13 X86 = X80 + X85 + = 0,182 X87 = X80 + X84 + = 0,353 X88 = = 0,084 X89 = X88 + X44 + = 0,789 X90 = X44 + X87 + = 3,3 * Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán tổng do các máy phát cung cấp qui đổi về hệ đơn vị tương đối. X = X89 . = 0,789 . = 1,97 Tra đường cong tính toán ta được: I*0 = 0,51 ; I = 0,55 - Dòng điện ngắn mạch do các máy phát cung cấp: IđmSF = = 13,746 (KA) I”F = I*o . IđmSF = 0,81 . 13,746 = 7,01 (KA) I = I . IđmSF = 0,55 . 13,746 = 7,56 (KA) - Dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp: IH = = 1,666 (KA) - Dòng điện ngắn mạch tổng: I = IH + I = 1,666 + 7,01 = 8,676 (KA) I = IH + I = 1,666 + 7,56 = 9,226 (KA) - Dòng điện ngắn mạch xung kích: iXK = . KXK . I = . 1,8 . 8,676 = 22,08 (KA) IXK = q . I = 1,52 . 8,676 = 13,19 (KA) 8. Điểm ngắn mạch N3: Theo nguyên tắc xếp dòng ta có: I = I + I Vậy trị số dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N3: I = I + I = 25,77 + 13,24 = 39,01 (KA) I = I + I = 9,449 + 14,34 = 23,789 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3: iXKN3 = iXKN’4 + iXKN6 = 65,6 + 33,7 = 99,3 (KA) Giá trị hiệu dụng của điểm ngắn mạch xung kích tại N3: IXKN3 = IXKN’4 + IXKN6 = 39,17 + 20,125 = 59,295 (KA) 9. Điểm ngắn mạch N7: Theo nguyên tắc xếp chồng ta có: IN7 = IN4 + IN’4 Vậy trị số dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N7: I”N7 = I”N’4 + I”N4 = 25,77 + 70,69 = 96,46 (KA) I = I + I = 9,449 + 48,7 = 58,149 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N7 iXKN7 = iXKN’4 + iXKN4 = 65,6 + 179,94 = 245,54 (KA) Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N7: IXKN7=IXKN’4+IXKN4=39,17+107,45=146,62 (KA) 10. Điểm ngắn mạch N8: Theo nguyên tắc xếp chồng ta có: IN8 = IN’4 + IN5 Vậy trị số dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N8: I = I + I = 25,77 + 16,613 = 42,383 (KA) I = I + I = 9,449 + 19,642 = 29,091 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N8: iXKN8 = iXKN4’ + iXKN5 = 65,6+46,52=112,12 (KA) giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N8: IXKN8=IXKN’4+ IXKN5=39,17+25,25= 64,42 (KA) 11. Điểm ngắn mạch N9: 11.1. Điểm ngắn mạch N’9