Bài giảng Cung cấp điện - Chương 7: Tính toán ngắn mạch

Bài giảng Cung cấp điện - Chương 7: Tính toán ngắn mạch cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Khái niệm chung; Các dạng ngắn mạch chính; Các giả thiết cơ bản; Tính toán điện kháng các phần tử; Trình tự tiến hành tính toán ngắn mạch; Tính ngắn mạch ở mạng điện điện áp cao; Tính ngắn mạch ở mạng điện điện áp thấp. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cung cấp điện - Chương 7: Tính toán ngắn mạch Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.3. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN 7.4. TÍNH TOÁN ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ 7.5. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.6. TÍNH NGẮN MẠCH Ở MẠNG ĐIỆN ĐIỆN ÁP CAO 7.7. TÍNH NGẮN MẠCH Ở MẠNG ĐIỆN ĐIỆN ÁP THẤP 1 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xuyên xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Do đó, các phần tử trong hệ thống cung cấp điện phải được tính toán và lựa chọn sao cho không những làm việc tốt trong trạng thái bình thường mà còn có thể chịu đựng được trạng thái sự cố trong giới hạn quy định cho phép. 2 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG Để lựa chọn được tốt các phần tử của hệ thống cung cấp điện phải dự đoán được các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và điều quan trọng hơn là tính toán được các số liệu về tình trạng ngắn mạch như dòng điện ngắn mạch ở các thời điểm khác nhau, công suất ngắn mạch... 3 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là căn cứ quan trọng để giải quyết một loạt vấn đề khác như lựa chọn các thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định phương thức vận hành... Tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu được khi thiết kế cung cấp điện. 4 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.1. Định nghĩa Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính cách điện với đất) hoặc là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung tính trung tính trực tiếp nối đất). Ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị nối tắt lại qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem như bằng không. 5 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.1. Định nghĩa Lúc ngắn mạch tổng trở hệ thống bị giảm xuống và tùy theo vị trí điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở hệ thống giảm xuống ít hay nhiều. Khi ngắn mạch, trong mạch xuất hiện quá trình quá độ nghĩa là dòng điện và điện áp đều thay đổi, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường, còn điện áp trong mạng điện thì giảm xuống. Thời gian điện áp giảm xuống xác định bằng thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt điện đặt gần điểm ngắn mạch nhất. 6 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.2. Các dạng ngắn mạch Ký hiệu Xác xuất Dạng ngắn mạch Sơ đồ nguyên lý xảy ra [%] Ngắn mạch ba pha N(3) 5 Ngắn mạch hai pha N(2) 10 Ngắn mạch một pha N(1) 65 A Ngắn mạch hai pha N(1-1) 20 chạm đất Ký hiệu và xác suất xảy ra đối với từng dạng ngắn mạch 7 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.2. Các dạng ngắn mạch Cần nghiên cứu ngắn mạch ba pha vì: - Tuy ít xảy ra nhưng vẫn có khả năng xảy ra. - Có lúc nó quyết định tình trạng làm việc của hệ thống điện chẳng hạn khi xảy ra ngắn mạch trên đường dây liên lạc giữa các hệ thống điện với nhau hay giữa các nhà máy điện với hệ thống. - Từ ngắn mạch ba pha có thể dùng phương pháp thành phần đối xứng để tính dòng điện và điện áp của các dạng ngắn mạch khác (như ngắn mạch hai pha, một pha, hai pha chạm đất)... - Trong tính toán chọn máy cắt điện và các khí cụ điện, cần kiểm tra ổn định lực điện động của chúng xuất phát từ dòng ngắn mạch ba pha. 8 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.3. Nguyên nhân của ngắn mạch Do cách điện bị hỏng: - Do vận hành lâu ngày cách điện bị già hóa mà không phát hiện kịp thời bằng các thử nghiệm định kỳ. - Do sét đánh vào các đường dây tải điện trên không hoặc sét đánh trực tiếp vào thiết bị phân phối ngoài trời hoặc do quá điện áp nội bộ. - Do nguyên nhân cơ học khác như cột điện bị đổ, khi đào đất chạm phải các đường dây cáp. 9 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.3. Nguyên nhân của ngắn mạch Ngắn mạch xảy ra đôi khi còn do thao tác nhầm lẫn của nhân viên vận hành hoặc do các nguyên nhân ngẫu nhiên khác như chim bay hay động vật chạm phải các phần dẫn điện trần. 10 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2. CÁC DẠNG NGẮN MẠCH CHÍNH 7.2.4. Hậu quả của ngắn mạch - Khi ngắn mạch, dòng điện tăng lên rất nhiều gây đốt nóng cục bộ các bộ phận có dòng điện ngắn mạch đi qua dù thời gian tồn tại ngắn mạch rất ngắn. - Tạo ra lực điện động lớn có thể phá hỏng các khí cụ điện, sứ đỡ hoặc làm uốn cong thanh dẫn... - Điện áp mạng bị tụt xuống có thể làm cho động cơ điện ngừng quay, sản xuất bị ngừng trệ hoặc động cơ quay chậm lại và làm hư hỏng sản phẩm. - Phá hoại sự làm việc đồng bộ của các máy phát điện trong hệ thống mất ổn định và tan rã. - Làm gián đoạn việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. 11 Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.2 ...