0.5 Các phương pháp tính toán ngắn mạch

Khái niệm chung:

Phương pháp tính dòng ngắn mạch bằng cách giải hệ phương trình vi phân đòi hỏi nhiều công sức, mặc dù chính xác nhưng ngay cả để tính một sơ đồ đơn giản khối lượng tính toán cũng khá cồng kềnh, bậc phương trình tăng nhanh theo số máy điện có trong sơ đồ. Ngoài ra còn có những vấn đề làm phức tạp thêm quá trình tính toán như: dao động công suất, dòng tự do trong các máy điện ảnh hưởng nhau, tác dụng của thiết bị tự động điều chỉnh kích từ (TĐK), tham số dọ trục và ngang trục khác nhau.... Do đó, trong thực tế thường dùng các phương pháp thực dụng cho phép tính toán đơn giản hơn.

Ngoài các giả thiết cơ bản đã nêu trước đây, còn có thêm những giả thiết sau:

• Qui luật biến thiên thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch trong sơ đồ có một máy phát tương tự như trong sơ đồ có nhiều máy phát.
• Việc xét đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch trong tất cả các trường hợp có thể tiến hành một cách gần đúng.
• Rôto của các máy điện đồng bộ là đối xứng do đó không cần phân biệt sức điện động, điện áp, dòng điện theo các trục và có thể bỏ qua thành phần chu kỳ 2.

Tùy mục đích tính toán có thể sử dụng các phương pháp khác nhau với sai số không được vượt quá phạm vi cho phép 5% đối với trị số ban đầu và 1015% ở các thời điểm khác.

Phương pháp giải tích:

Tính dòng siêu quá độ ban đầu:

Trình tự tính toán như sau:

a) Lập sơ đồ thay thế, tính toán qui đổi tham số của các phần tử trong hệ đơn vị có tên hay đơn vị tương đối:

- Máy phát: thay thế bằng E”o và X’’ = x”d = x”q, đối với máy phát không có cuộn cản xem rôto như cuộn cản tự nhiên, tức là cũng dùng các thông số siêu qúa độ để tính toán với x”d = (0,750,9) x’d.

Sức điện động E”o được tính theo công thức gần đúng với giả thiết máy phát làm việc ở chế độ định mức trước khi ngắn mạch:

$E_o^{\text{} } = sqrt { ( U rSub { size 8{F} }}\sin \text{j+I rSub { size 8{F} } x rSub { size 8{d} } rSup { size 8{}}{)}^2+(U_F\text{cos}j{)}^2$

Nếu máy phát làm việc ở chế độ không tải trước khi ngắn mạch thì E”o = UF.

- Động cơ và máy bù đồng bộ được tính như máy phát.

- Động cơ không đồng bộ và phụ tải tổng hợp thay thế bằng:

$\begin{array}{}\text{} } =X rSub { size 8{*N} } = { {1} over {I rSub { size 8{* ital}\mathrm{mm}\text{} } } } } {}}\\ \\ X_{}^{}\\ \end{array}$

và: E”o  Uo - IoX”sino

trong đó: X*N - điện kháng ngắn mạch (lúc động cơ bị hãm).

I*mm - dòng mở máy của động cơ.

Uo, Io, sino - được lấy ở tình trạng trước ngắn mạch.

Khi không có đủ số liệu cần thiết có thể tra bảng sau:

b) Tính toán: Biến đổi sơ đồ thành dạng đơn giản gồm một hay nhiều nhánh nối trực tiếp từ nguồn đến điểm ngắn mạch (hình 6.1), từ đó tính được dòng siêu quá độ ban đầu theo biểu thức sau: