Giáo trình Ngắn mạch điện tử - Chương 4: Tình trạng ngắn mạch duy trì

Download

Chương 4:TÌNH TRẠNG NGẮN MẠCH

DUY TRÌ

Tình trạng ngắn mạch duy trì là một giai đoạn của quá trình ngắn mạch khi tất cả

các thành phần dòng tự do phát sinh ra tại thời điểm ban đầu của ngắn mạch đã tắt hết và

khi đã hoàn toàn kết thúc việc tăng dòng kích từ do tác dụng của các thiết bị TĐK.

I. Thông số tính toán của nguồn và phụ tải:

Các thông số cơ bản của máy điện đồng bộ trong tình trạng ngắn mạch đối xứng

duy trì là điện kháng không bảo hòa đồng bộ dọc trục x_dvà ngang trục x_q.

Thay cho x_dngười ta có thể dùng một đại lượng là tỷ số ngắn mạch TN, đó chính là

dòng duy trì tính trong đơn vị tương đối khi ngắn mạch 3 pha ở đầu cực máy điện với

dòng kích từ tương đối I_f= 1:

I_{(I =1)}

TN =

I_{â m}

Xuất phát từ điều kiện ngắn mạch ở đầu cực máy điện ta có:

x_d=

trong đó: C - sức điện động bảo hòa tương đối của máy điện khi I_f= 1.

Trung bình có thể lấy các trị số như sau:

- Đối với máy phát turbine hơi: C = 1,2 và TN = 0,7

- Đối với máy phát turbine nước: C = 1,06 và TN = 1,1

Đối với máy điện cực lồi, điện kháng đồng bộ ngang trục x_qrất ít phụ thuộc vào sự

bảo hòa, thực tế có thể coi nó là không đổi và bằng:

x_q≈ 0.6x_d

Trong tính toán gần đúng coi: x_d=1/TN

Đối với máy điện có TĐK, thông số đặc trưng là dòng kích từ giới hạn I_fgh, khi dùng

kích từ kiểu máy điện thì trị số tương đối của I_fgh= (3÷5).

II. Ảnh hưởng của phụ tải và TĐK:

II.1. Anh hưởng của phụ tải:

Phụ tải một mặt làm cho máy phát mang tải trước ngắn mạch, nên trong tình trạng

ngắn mạch duy trì máy phát có dòng kích từ lớn hơn so với máy phát làm việc ở chế độ

không tải. Mặt khác, khi có phụ tải nối vào mạng, nó có thể làm thay đổi đáng kể trị số và

sự phân bố dòng trong sơ đồ mạng.

Ví dụ trên sơ đồ hình 4.1, ta thấy phụ tải

nối song song với nhánh ngắn mạch nên nó

làm giảm điện kháng ngoài của máy phát, do

vậy làm tăng dòng trong máy phát, làm giảm

điện áp đầu cực máy phát và giảm dòng điện

tại chỗ ngắn mạch. Ngắn mạch càng xa thì ảnh

hưởng của phụ tải càng lớn, ngược lại khi ngắn

mạch ngay tại đầu cực máy phát thì phụ tải

không có tác dụng trong tình trạng ngắn mạch

duy trì.

Hình 4.1

Nếu phụ tải bao gồm các hộ tiêu thụ tĩnh có tổng trở không đổi thì việc tính toán

tổng trở của phụ tải không khó khăn gì. Tuy nhiên các phụ tải công nghiệp đa số là các

động cơ không đồng bộ có tổng trở phụ thuộc rất nhiều vào độ trượt. Độ trượt lại phụ

thuộc điện áp đặt vào động cơ, mà trong tình trạng sự cố thì điện áp lại là một hàm của

dòng điện phải tìm. Bởi vì các quan hệ tương hổ này là không tuyến tính nên việc giải

một bài toán như vậy gặp nhiều khó khăn.

Trong một hệ thống điện phức tạp, thực tế là không thể tính toán phụ tải một cách

chính xác. Để đơn giản ta thay phụ tải bằng một tổng trở không đổi:

x_PT= 1,2

II.1. Anh hưởng của TĐK:

Khi ngắn mạch, TĐK làm tăng dòng kích từ của máy phát và trị số dòng, áp của

máy phát sẽ luôn luôn lớn hơn so với khi không có TĐK. Mức độ tăng phụ thuộc vào vị

trí điểm ngắn mạch và các thông số chính của máy phát.

Thực vậy, khi ngắn mạch xa, để khôi phục điện áp đến trị số định mức chỉ cần tăng

dòng kích từ lên một ít, nhưng khi ngắn mạch càng gần thì cần phải tăng dòng kích từ lên

càng hơn.

Nhưng dòng kích từ chỉ có thể tăng đến một trị số giới hạn I_fghnào đó tương ứng

với khi ngắn mạch sau một điện kháng tới hạn X_th.

z Khi x_N≤ X_ththì máy phát làm việc ở trạng thái kích từ giới hạn và dòng ngắn

mạch là:

E_qgh

x_d+ x_N

I =

trong đó: E_qgh- sức điện động tương ứng với dòng kích từ giới hạn I_fgh. Trong đơn vị

tương đối thì: E_qgh*= I_fgh*

z Khi x_N≥ X_ththì máy phát làm việc ở trạng thái điện áp định mức và:

U_{â m}

x_N

I =

E_qgh

U_{â m}

z Khi x_N= X_ththì:

⇒

X _th= x

X_thx_d+ X_th

^dE_qgh− U_{â m}

Trong đơn vị tương đối, chọn U_cb= U_đmthì:

X_th*= x_d*

E_qgh*−1

U_{â m}

X_th

và dòng ngắn mạch là:

I = I_th=

Bảng 4.1: CÁC QUAN HỆ ĐẶC TRƯNG CHO TRẠNG THÁI

CỦA MÁY PHÁT CÓ TĐK

Trạng thái kích từ giới hạn

x_N≤ X_th

Trạng thái điện áp định mức

x_N≥ X_th

I_f= I_fgh; E_q= E_qgh

U ≤ U_đm

I_f≤ I_fgh; E_q≤ E_qgh

U = U_đm

E_qgh

x_d+ x_N

U_{â m}

x_N

I =

≤ I_th

I =

≥ I_th

3 trang myanh 18120 Free

Download

Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Ngắn mạch điện tử - Chương 4: Tình trạng ngắn mạch duy trì", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

giao_trinh_ngan_mach_dien_tu_chuong_4_tinh_trang_ngan_mach_d.pdf