0.3 Tình trạng ngắn mạch duy trì

Nội dung:

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 xd và ngang trục xq.

Thay cho xd người 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 If = 1:

$\text{TN}=\frac{I_{(I_f=1)}}{I_{\text{‰m}}}$

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

$x_d=\frac{C}{\text{TN}}$

trong đó: C - sức điện động bảo hòa tương đối của máy điện khi If = 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 xq rất ít phụ thuộc vào sự bảo hòa, thực tế có thể coi nó là không đổi và bằng:

xq  0.6xd

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

Đối với máy điện có TĐK, thông số đặc trưng là dòng kích từ giới hạn Ifgh, khi dùng kích từ kiểu máy điện thì trị số tương đối của Ifgh = (35).

Ảnh hưởng của phụ tải và tđk:

Ảnh 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.

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:

xPT = 1,2

Ảnh 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 Ifgh nào đó tương ứng với khi ngắn mạch sau một điện kháng tới hạn Xth.

 Khi xN  Xth thì máy phát làm việc ở trạng thái kích từ giới hạn và dòng ngắn mạch là:

$I=\frac{E_{\text{qgh}}}{x_d+x_N}$

trong đó: Eqgh - sức điện động tương ứng với dòng kích từ giới hạn Ifgh. Trong đơn vị tương đối thì: Eqgh* = Ifgh*

 Khi xN  Xth thì máy phát làm việc ở trạng thái điện áp định mức và:

$I=\frac{U_{\text{‰m}}}{x_N}$

 Khi xN = Xth thì: $\frac{U_{\text{‰m}}}{X_{\text{th}}}=\frac{E_{\text{qgh}}}{x_d+X_{\text{th}}}\Rightarrow {\text{X}}_{\text{th}}=x_d\frac{U_{\text{‰m}}}{E_{\text{qgh}}-U_{\text{‰m}}}$

Trong đơn vị tương đối, chọn Ucb = Uđm thì: $\begin{array}{}d\ast \frac{1}{E_{\text{qgh}\ast -1}}\\ X_{\text{th*}}=x_{}\\ \end{array}$

và dòng ngắn mạch là: $I=I_{\text{th}}=\frac{U_{\text{‰m}}}{X_{\text{th}}}$

Bảng 4.1: CÁC QUAN HỆ ĐẶC TRƯNG CHO TRẠNG THÁI CỦA MÁY PHÁT CÓ TĐK