Bài giảng Ngắn mạch điện

Bài giảng Ngắn mạch điện gồm 7 chương với các nội dung chính: khái niệm chung về ngắn mạch, các chỉ dẫn khi tính toán ngắn mạch, quá trình quá độ trong mạch điện đơn giản, tình trạng ngắn mạch duy trì, các phương pháp tính toán ngắn mạch, ngắn mạch không đối xứng. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Điện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Ngắn mạch điện CHƯƠNG CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NGẮN MẠCH Chế độ xác lập A I. KHÁI NIỆM VỀ QÚA TRÌNH (UA, IA, PA, QA . . .) QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ• Quá trình chuyển tiếp từ một chế độ xác lập này sang một chế độ xác lập khác: QUÁ TRÌNH qúa trình quá độ QUÁ ĐỘ• QTQĐ trong hệ thống điện có liên quan đến sự trao đổi năng lượng điện và từ: QTQĐ điện từ• QTQĐ điện từ nguy hiểm nhất xuất hiện do Chế độ xác lập B có NGẮN MẠCH trong HTĐ (UB, IB, PB, QB . . .)II. CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 1. Ngắn mạch: là một loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chập giữa các pha. - Trong hệ thống có trung tính nối đất (hay 4 dây) chạm chập một pha hay nhiều pha với đất (hay với dây trung tính) cũng được gọi là ngắn mạch. - Trong hệ thống có trung tính cách điện với đất hay nối đất qua tổng trở lớn, hiện tượng chạm chập một pha với đất được gọi là chạm đất. Hệ thống có trung tính nối đất Ngắn mạch 3 Ngắn mạch 2 Ngắn mạch 1 Ngắn mạch 2 pha pha pha pha chạm đất N(3) N(2) N(1) N(1,1) Hệ thống có trung tính cách đất Ngắn mạch 3 Ngắn mạch 2 pha pha N(3) N(2)Kí hiệu và xác xuất xảy ra các dạng ngắn mạch DAÛNG HÇNH VEÎ KÊ HIÃÛU XAÏC SUÁÚT NGÀÕN QUY ÆÅÏC XAÍY RA % MAÛCH 3 pha N(3) 5 2 pha N(2) 10 2 pha-âáút N(1,1) 20 1 pha N(1) 65Trong sơ đồ nguyên lý N(n)2. NM gián tiếp:ngắn mạch qua điện trở Rtgtrung gian Rtg (điện trở hồquang)3. NM trực tiếp:ngắn mạch với điện trở trung gian Rtg = 0 * NM trực tiếp là tình trạng tính toán nguy hiểm nhất 4. Ngắn mạch đối xứng: là dạng ngắn mạch vẫn duy trì được hệ thống dòng, áp 3 pha ở tình trạng đối xứng. N(3) 5. Ngắn mạch không đối xứng: N(1), N(2), N(1,1)* không đối xứng ngang: * không đối xứng dọc: Zpha bằng nhau Zpha khác nhau6. Sự cố phức tạp: là hiện tượng xuất hiện nhiều dạng ngắn mạchkhông đối xứng ngang, dọc trong hệ thống điện. Ví dụ: - đứt dây kèm theo chạm đất. - chạm đất hai pha tại hai điểm khác nhau trong hệ thống có trung tính cách đất.*Tự động đóng trở lại (TĐL): Thực tế vận hành hệ thống điện người ta nhận thấyrằng phần lớn các ngắn mạch có tính chất thoáng qua,nhất là ở đường dây trên không, có nghĩa là ngắn mạch sẽtự tiêu tan sau khi cắt phần tử bị hư hỏng và sẽ khôngxuất hiện nữa khi đóng phần tử đó trở lại. Do tính chấtnày, trong hệ thống điện thường sử dụng thiết bị TĐL cácphần tử, đặc biệt là đối với đường dây trên không. Khả năng xảy ra ngắn mạch 1 pha ở đường dây trênkhông khá cao, lúc ấy người ta thực hiện chỉ cắt pha hưhỏng và sau đó đóng trở lại pha vừa bị cắt ra (TĐL 1pha).III. NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH 1. Nguyên nhân: - Cách điện (hỏng, già cỗi) - Quá điện áp (nội bộ) - Các ngẫu nhiên khác, thao tác nhầm, dự tính trước….2. Hậu quả: – Quá dòng gây phát nóng – Lực điện động tăng – Điện áp sụt – Nhiễu thông tin – Độ tin cây cung cấp điện giảm – Có thể gây mất ổn định HTĐCHƯƠNG 2: Các chỉ dẫn khi tính toán ngắn mạchI. Những giả thiết cơ bản: 1. Mạch từ không bão hòa 2. Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp 3. Bỏ qua dung dẫn của đường dây 4. Bỏ qua điện trở tác dụng 5. Hệ thống điện 3 pha là đối xứng 6. Xét đến phụ tải một cách gần đúng I’S ZB IT ID ZD Z’ I’ IC ICII. Hệ đơn vị tương đối: 1. Định nghĩa: Trị số trong đơn vị tương đối của một đại lượng vật lý nào đó là tỷ số giữa nó với một đại lượng vật lý khác cùng thứ nguyên được chọn làm đơn vị đo lường. Đại lượng vật lý chọn làm đơn vị đo lường được gọi đại lượng cơ bản. A A *( cb ) = A cb Ví dụ: I = 10KA I 10  I*( cb ) = = = 5 Chọn Icb = 2KA I cb 2 I*(cb) đọc là I tương đối cơ bản (tức dòng điện I trong hệ đơn vị tương đối với lượng cơ bản là Icb).2. Chọn lượng cơ bản: Khi tính toán đối với hệ thống điện 3 pha người ta dùng các đại lượng cơ bản sau: Scb : công suất cơ bản 3 pha.[MVA] Ucb : điện áp dây cơ bản.[KV] Icb : dòng điện cơ bản.[KA] Zcb : tổng trở pha cơ bản.[] Xét về ý nghĩa vật lý, các đại lượng cơ bản này có liên hệ với nhau qua các biểu thức sau: Scb = 3 Ucb . Icb U cb Z cb = 3.I cbDo đó ta chỉ có thể chọn tùy ý một số đại lượng cơ bản,các đại lượng cơ bản còn lại được tính từ các biểu thứctrên. Thông thường chọn trước Scb , Ucb* Scb : nên chọn những số tròn (chẳng hạn như 100, 200,1000MVA,...) hoặc đôi khi chọn bằng Sđm* Ucb : Khi tính toán gần đúng chọn Ucb = Uđm = Utb Theo qui ước có các Utb sau [KV]:500; 330; 230; 154; 115; 37; 23; 15,75; 13,8;10,5; 6,3; 3,15; 0,5253. Một số tính chất của hệ đơn vị tương đối: 1) Các đại lượng cơ bản dùng làm đơn vị đo lường cho các đại lượng toàn phần cũng đồng thời dùng cho các thành phần của chúng. Ví dụ: Scb ...