Điện - Điện Tử - Chương 1: Khái niệm chung về ngắn mạch

QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ I. KHÁI NIỆM VỀ QÚA TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ • Quá trình chuyển tiếp từ một chế độ xác lập này sang một chế độ xác lập khác: qúa trình quá độ Chế độ xác lập A (UA, IA, PA, QA . . .) Chế độ xác lập B (UB, IB, PB, QB . . .) • 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 có NGẮN MẠCH trong HTĐ CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NGẮN MẠCH 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. II. CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN Hệ thống có trung tính nối đất N(3) N(2) Ngắn mạch 3 pha Ngắn mạch 2 pha N(1) Ngắn mạch 1 pha N(1,1) Ngắn mạch 2 pha chạm đất Hệ thống có trung tính cách đất N(3) N(2) Ngắn mạch 3 pha Ngắn mạch 2 pha Kí hiệu và xác xuất xảy ra các dạng ngắn mạch DAÛNG NGÀÕN MAÛCH HÇNH VEÎ QUY ÆÅÏC KÊ HIÃÛU XAÏC SUÁÚT XAÍY RA % 3 pha N(3) 5 2 pha N(2) 10 2 pha-âáút N(1,1) 20 1 pha N(1) 65 N(n) Trong sơ đồ nguyên lý 2. NM gián tiếp: ngắn mạch qua điện trở trung gian Rtg (điện trở hồ quang) Rtg 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. * không đối xứng ngang: Zpha bằng nhau N(3) 5. Ngắn mạch không đối xứng: N(1), N(2), N(1,1) * không đối xứng dọc: Zpha khác nhau 6. Sự cố phức tạp: là hiện tượng xuất hiện nhiều dạng ngắn mạch không 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. Thực tế vận hành hệ thống điện người ta nhận thấy rằng phần lớn các ngắn mạch có tính chất thoáng qua, nhất là ở đường dây trên không, có nghĩa là ngắn mạch sẽ tự tiêu tan sau khi cắt phần tử bị hư hỏng và sẽ không xuất hiện nữa khi đóng phần tử đó trở lại. Do tính chất này, trong hệ thống điện thường sử dụng thiết bị TĐL các phần tử, đặc biệt là đối với đường dây trên không. Khả năng xảy ra ngắn mạch 1 pha ở đường dây trên không khá cao, lúc ấy người ta thực hiện chỉ cắt pha hư hỏng và sau đó đóng trở lại pha vừa bị cắt ra (TĐL 1 pha). *Tự động đóng trở lại (TĐL): 1. Nguyên nhân: - Cách điện (hỏng, già cỗi) - Quá điện áp (nội bộ) - Các ngẫu nhiên khác, thao tác nhầm, dự tính trước. III. NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH 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 HTĐ CHƯƠNG 2: Các chỉ dẫn khi tính toán ngắn mạch I. Những giả thiết cơ bản: I’S I’ IT Z’ ZB IC ID ZD IC 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 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. II. Hệ đơn vị tương đối: cb )cb*( A A A = Ví dụ: I = 10KA Chọn Icb = 2KA cb )cb*( I I I = == 2 10 5 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). 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.[] 2. Chọn lượng 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 = Ucb . Icb3 Z U I cb cb cb = 3. Do 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 thức trên. 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; 0,525 3. 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 - S, P, Q; Zcb - Z, R, X. 2) Trong đơn vị tương đối điện áp pha và điện áp dây bằng nhau, công suất 3 pha và công suất 1 pha bằng nhau. 3) Một đại lượng thực có thể có giá trị trong ĐVTĐ khác nhau tùy thuộc vào lượng cơ bản và ngược lại. 4) Thường tham số của các thiết bị được cho trong ĐVTĐ với lượng cơ bản là định mức của chúng (Sđm, Uđm, Iđm). Cho trước Z*(đm): âm 2 âm )âm(* âm âm )âm(*âm)âm(* S U .Z = I.3 U .Z Z.ZZ == 5) Đại lượng ĐVTĐ có thể được biểu diễn theo phần trăm. Ví dụ như ở kháng điện, cho trước XK%: âm 2 âmN âm âmB B S U . 100 %u = I.3 U . 100 %X X =  máy biến áp, cho trước uN%:  âm âmK âm)âm(*K I.3 U . 100 %X =.XX X =  3. Tính đổi đại lượng trong hệ đơn vị tương đối: *Từ lượng CB1 (Scb1, Ucb1, Icb1) sang CB2 (Scb2, Ucb2, Icb2): A = A*(cb1) . Acb1 = A*(cb2) . Acb2 2 2cb 2 1cb 1cb 2cb )1cb(* 2cb 1cb 1cb 2cb )1cb(*)2cb(* U U . S S .Z = U U . I I .Z Z = 2cb 1cb )1cb(*)2cb(* U U .E E = * Từ lượng định mức ĐM (Sđm, Uđm, Iđm) sang thành giá trị ứng với lượng cơ bản CB (Scb, Ucb, Icb) : 2 cb 2 âm âm cb )âm(* cb âm âm cb )âm(*)cb(* U U . S S .Z = U U . I I .Z Z = * Khi chọn Ucb = Uđm : E Z I I S S cb âm cb âm cb âm âm cb âm *( ) * ( ) *( ) * ( ) *( ) E Z . = Z . = = cb âm )âm(*)cb(* U U .E E = III. Cách thành lập sơ đồ thay thế: k1, k2, ...... kn : tỷ số biến đổi của các máy biến áp . III.1. Qui đổi chính xác trong hệ đơn vị có tên: - Chọn một đoạn tùy ý làm đoạn cơ sở - Sức điện động, điện áp, dòng điện và tổng trở của đoạn cần xét (thứ n) được qui đổi về đoạn cơ sở theo: E E U U I I Z Z n qâ n n qâ n n qâ n n qâ n (k k k (k k k 1 k k k (k k k 1 2 n 1 2 n 1 2 n 1 2 n = = = = . ............... ) . ............... ) . ............... . ............... ) 2 Lưu ý: - En, Un, In, Zn: tham số của đoạn thứ n trong đơn vị có tên. - Enqđ, Unqđ, Inqđ, Znqđ: tham số của đoạn thứ n trong đơn vị có tên đã được quy đổi về đoạn cơ sở. Như vậy: n.đm ' 1n.đm n 2đm ' 1đm 2 1đm cs.đm 1 U U k ; .................. ; U U k ; U U k -=== - Lưu ý về k:  k lấy bằng tỷ số biến áp lúc không tải. tích của k chỉ bao gồm k của những máy biến áp nằm giữa đoạn xét và đoạn cơ sở. “chiều” của k lấy từ đoạn cơ sở đến đoạn cần xét. - Trong những biểu thức qui đổi trên, nếu các đại lượng cho trước trong ĐVTĐ thì phải tính đổi về đơn vị có tên. Ví dụ, đã cho Z*(đm) thì: âm 2 âm )âm(* âm âm )âm(* S U .Z = I.3 U .Z Z =  F1 F2 B1 B2 B3 B4 B5 D1 D2 D3 PT1 PT2 PT3 K KV5,10 121 KV35 115 KV5,10 115 KV5,10 110 10KV 2KA X%=5 KV5,10 121 Ví dụ: Quy đổi điện kháng của kháng điện K về đoạn cơ sở (đoạn có nối F1). Dùng phép QĐ chính xác trong hệ ĐV có tên. III.2. Qui đổi gần đúng trong hệ đơn vị có tên: Giả thiết: Uđm = Utb Như vậy: k U U U U U U tbcs tb tb tb n tbn tbn 1 1 2 1 2 1 ; k ; .................. ; k = = = - Do đó ta sẽ có các biểu thức qui đổi đơn giản hơn: E E En qâ n n U U . U U ....... U U = U U tbcs tb1 tb1 tb2 tbn-1 tbn tbcs tbn = ... . . Lưu ý: Nếu các đại lượng cho trước trong ĐVTĐ thì phải tính đổi gần đúng về đơn vị có tên. Ví dụ, đã cho Z*(đm) thì: âm 2 tb )âm(* âm tb )âm(* S U .Z = I.3 U .Z Z = n 2 tbn tbcs qâ n Z U U Z       = III.3. Qui đổi chính xác trong hệ đơn vị tương đối: Chọn đoạn cơ sở và các lượng cơ bản Scb , Ucbcs của đoạn cơ sở. Tính lượng cơ bản của các đoạn khác. Lượng cơ bản Ucbn của đoạn thứ n được tính như sau: )S =S S( U k..............k.k 1 U cbcbcscbn cbcs n21 cbn = = - Nếu tham số cho trước trong đơn vị tương đối với lượng cơ bản là định mức hay một lượng cơ bản nào đó thì dùng các biểu thức tính đổi hệ đơn vị tương đối. Ví dụ, cho trước Z*(đm) thì: Tính đổi tham số của các phần tử ở mỗi đoạn sang đơn vị tương đối với lượng cơ bản của từng đoạn. - Nếu tham số cho trước trong đơn vị có tên thì dùng các biểu thức tính đổi từ hệ đơn vị có tên sang hệ đơn vị tương đối. Ví dụ: U ; Z Z.*( ) * ( )cb cb cb cb cb U U S U = = 2 Z I I U U S S U U cb âm cb âm âm cb âm cb âm âm cb *( ) * ( ) * ( ). . Z . = Z .= 2 2 III.4. Qui đổi gần đúng trong hệ đơn vị tương đối: Giả thiết: Uđm = Utb  Chọn Scb chung cho tất cả các đoạn.  Trên mỗi đoạn lấy Ucb = Utb.  Tính đổi tham số của các phần tử ở mỗi đoạn sang đơn vị tương đối theo các biểu thức gần đúng. Tóm tắt một số biểu thức tính toán tham số của các phần tử x .d " U S âm âm 2 x . .d " S S U U cb âm âm cb 2 2 x .d " S S cb âm u U S N âm âm % 100 2 . u S S U U N cb âm âm cb % 100 2 2 . . u S S N cb âm % 100 . X U I âm âm % .100 3 . X I I U U cb âm âm cb % 100 . . X I I cb âm % 100 . X .l.1 S U cb cb 2 X .l.1 S U cb tb 2 THIẾT BỊ SƠ ĐỒ THAY THẾ THAM SỐ TRA ĐƯỢC TÍNH TRONG ĐƠN VỊ CÓ TÊN TÍNH CHÍNH XÁC TRONG ĐVTĐ TÍNH GẦN ĐÚNG TRONG ĐVTĐ Máy phát x”d, Sđm, Uđm Máy biến áp (2 cuộn dây) uN%, k, Sđm Kháng điện X%, Iđm, Uđm Đường dây X1 [/Km] X1.l Ví dụ: Lập sơ đồ thay thế, thực hiện tính toán trong hệ đơn vị tương đối bằng cách quy đổi gần đúng. Xác định trị số của dòng điện khi ngắn mạch 3 pha lần lượt tại các điểm N.1 và N.2, biết rằng ban đầu máy phát làm việc ở chế độ không tải với điện áp định mức. (Các đường dây trên không có điện kháng x1 = 0,4Ohm/Km) E1 N3 x1 N1 x2 x3 x4 N2 x5 x6 x11 x12 x7 x8 x9 x10 r10 Sơ đồ thay thế: IV. Biến đổi sơ đồ thay thế : Các phép biến đổi sơ đồ thay thế được sử dụng trong tính toán ngắn mạch nhằm mục đích biến đổi những sơ đồ thay thế phức tạp của hệ thống điện thành một sơ đồ đơn giản nhất tiện lợi cho việc tính toán, còn gọi là sơ đồ tối giản. Sơ đồ tối giản có thể bao gồm một hoặc một số nhánh nối trực tiếp từ nguồn sức điện động đẳng trị E đến điểm ngắn mạch thông qua một điện kháng đẳng trị X. Các phép biến đổi sơ đồ thay thế:  Nhánh đẳng trị  Biến đổi Y -   Biến đổi sao - lưới  Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ IV.1. Nhánh đẳng trị: E E Y Y Y ât k k k n k k n ât k k n ; X = == = =    . 1 1 1 1 trong đó : Yk = 1/ Xk là điện dẫn của nhánh thứ k. IV.2. Biến đổi Y - : 3 21 2112 X X.X + X + X X = XXX X.X =X 231312 1312 1  IV.3. Biến đổi sao - lưới: Xmn = Xm . Xn .Y Xm , Xn : điện kháng của nhánh thứ m và n trong hình sao. Y: tổng điện dẫn của tất cả các nhánh hình sao  1,2,3,4: nguồn 5: điểm NM IV.4. Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ : Khi sơ đồ hoàn toàn đối xứng đối với điểm NM hoặc một phần của sơ đồ là đối xứng, lợi dụng tính chất đối xứng có thể làm cho việc biến đổi đơn giản hơn bằng cách ghép chung các nhánh hoặc bỏ bớt một số nhánh mà dòng ngắn mạch không đi qua. Trong sơ đồ hình a, nếu tất cả các phần tử cùng loại có các tham số như nhau thì khi ngắn mạch tại N.1, lợi dụng tính đối xứng từng phần của sơ đồ có thể ghép chung hai nhóm MF và MBA 3 cuộn dây thành một như hình b. V. CÔNG SUẤT NGẮN MẠCH : Công suất ngắn mạch: SNt = INt. Utb INt: dòng ngắn mạch vào thời điểm t trong quá trình quá độ Utb: điện áp trung bình của đoạn tính dòng ngắn mạch  Khi chọn hay kiểm tra máy cắt thì t là thời điểm mà các tiếp điểm chính của máy cắt mở ra. SNt < Scđm  Khi biết công suất ngắn mạch SNH (hoặc dòng ngắn mạch INH) do hệ thống cung cấp cho điểm ngắn mạch có thể tính được điện kháng XH của hệ thống đối với điểm ngắn mạch:  Trong hệ đơn vị tương đối với các lượng cơ bản là Scb và Ucb = Utb thì:  Trong đơn vị tương đối với Ucb = Utb thì dòng ngắn mạch và công suất ngắn mạch là như nhau: S*N = I*N X U I U SH tb NH tb NH = = 3 2 . X I I S SH cb NH cb NH * = = Ví dụ: Khi ngắn mạch tại điểm N.1 thì công suất ngắn mạch là SN = 500MVA. Hãy xác định công suất ngắn mạch khi ngắn mạch tại điểm N.2 trong 2 trường hợp sau: a) Máy cắt MC mở. b) Máy cắt MC đóng. CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN I. NGẮN MẠCH 3 PHA TRONG MẠCH ĐIỆN ĐƠN GIẢN Mạch đơn giản: bao gồm điện trở, điện cảm tập trung và không có máy biến áp. Qui ước: nguồn công suất vô cùng lớn (điện áp ở đầu cực nguồn điện không đổi). Từ điều kiện đầu (t=0): i0 = i0+ ta có: C = i0 I.1. Mạch phía không nguồn: u = i.r + L . di dt = 0' ' i t = C.e - r L ' ' i t = i .e0 - r L ' 'Như vậy: Dòng điện trong mạch phía không nguồn sẽ tắt dần cho đến lúc năng lượng tích lũy trong điện cảm L’ tiêu tán hết trên r’. Giải ra, ta có: i0 i t I.1. Mạch phía có nguồn: i = U Z sin( t + - ) = I sin( t + - )m m      Giả thiết điện áp pha A của nguồn là: u = uA = Umsin(t+) Dòng trong mạch điện trước ngắn mạch là: trong đó: Z - tổng trở của mạch điện trước ngắn mạch  - góc của tổng trở Z.  - góc pha ban đầu của điện áp pha A. u = i.r + L. di dt i N t = U Z sin( t + - ) + C.em N - r L   Lúc xảy ra ngắn mạch 3 pha: Giải ra, ta có: trong đó: ZN - tổng trở ngắn mạch của mạch điện. N - góc của tổng trở ZN. C - hằng số tích phân xác định bởi điều kiên đầu. Dòng chu kỳ cưỡng bức: i ck N N = U Z sin( t + - ) = I sin( t + - ) m N ckm      Dòng tự do (phi chu kỳ): i td t t = C.e = i .e - r L td0+ - r L Từ điều kiện đầu: i0 = i0+ = ick0+ + itd0+ ta có: C = itd0+ = i0 - ick0+ = Imsin( - ) - Ickmsin( - N) Như vậy: i = iN = ick + itd UA, UB, UC, IA, IB, IC : áp và dòng trước khi xảy ra NM IckA, IckB, IckC : dòng chu kỳì cưỡng bức sau khi xảy ra NM Đồ thị véctơ dòng và áp vào thời điểm t = 0 Từ đồ thị, ta có những nhận xét sau: itd0+ bằng hình chiếu của véctơ (Im-ICKm) lên trục thời gian t. tùy thuộc vào  mà itd0+ có thể cực đại hoặc bằng 0. itd0+ phụ thuộc vào tình trạng mạch điện trước NM; itd0+ đạt giá trị lớn nhất lúc mạch điện trước NM có tính dung, rồi đến mạch điện trước NM là không tải và itd0+ bé nhất lúc mạch điện trước NM có tính cảm. Điều kiện ngắn mạch nguy hiểm nhất là: a) mạch điện trước ngắn mạch là không tải. b) áp tức thời lúc ngắn mạch bằng 0 ( = 0 hoặc 180o). Các tình trạng mạch điện trước ngắn mạch Đa số trường hợp, ở mạch điện xảy ra ngắn mạch thường có N  90 o. Kết hợp các yếu tố, ta thấy: II. Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần và các thành phần của nó: Nếu Um = const.: )-+tsin(I = i Nckmck  I ckm = U Z = const. m N Nếu Um thay đổi thì Trị hiệu dụng của dòng chu kỳ ở thời điểm t là: N tckmt ckt Z E = 2 I =I Et - sức điện động hiệu dụng của máy phát ở thời điểm t ZN - tổng trở ngắn mạch (trong mạng cao áp có thể coi ZN  xN) II.1. Thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch:  Um Ickt ZNZFEt Um Ickt E” - sức điện động siêu quá độ ban đầu của máy phát. x”d - điện kháng siêu quá độ của máy phát. xN - điện kháng bên ngoài từ đầu cực máy phát đến điểm ngắn mạch. Trị hiệu dụng của dòng chu kỳ trong chu kỳ đầu tiên sau khi xảy ra NM gọi là dòng siêu quá độ ban đầu: N " d " +ckm0" 0 xx E = 2 I =I  II.2. Thành phần tự do của dòng ngắn mạch: i td = i .etd0+ t Ta - i td N0 = I sin( - ) - I sin( - )m ckm0+    Ta = L r = x r Với : Trong điều kiện nguy hiểm nhất, ta có: a) mạch điện trước NM là không tải: Im sin( - ) = 0 b) áp tức thời lúc NM bằng 0 ( = 0) và N  90 o i td0 = - I sin(-90 ) = Ickm0+ o ckm0+ Và đối với dòng tự do thì: Itdt = itdt II.3. Dòng ngắn mạch xung kích: ixk là trị số tức thời lớn nhất của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ. Trong điều kiện nguy hiểm nhất, dòng ngắn mạch xung kích xuất hiện vào thời điểm t = T/2 = 0,01sec ixk = ick0,01 + itd0,01 trong đó: ick0,01  Ickm0+ i td0 01, = i .e = I .etd0+ 0,01 T ckm0+ 0,01 Ta a - - Vậy : I.k2 =i "0xkxk với kxk : hệ số xung kích của dòng ngắn mạch Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch toàn phần: I INt ckt = 1 T = + I tdt 2i .dtN 2 t T 2 t T 2 -   2 +ckm0xk T 0,01 +ckm0xk .Ik =)e+.(1I =i a - Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích : I Ixk ck = + I td0,01 2 0 01 2 , với: I ck0 01, = I 0" I td td xk ck xk0 01 0 01 0 01, , , = i = i - i = i - I = (k -1)I = 2(k -1)I ckm0+ xk ckm0+ xk 0 " I I Ixk = + 2 (k -1) 2 2 xk 2 0 0 " " I xk = I + 2(k -1) xk 2 0 1 " Phía sơ cấp: III. NGẮN MẠCH 3 PHA TRONG MẠCH CÓ MÁY BIẾN ÁP: Phía thứ cấp: u = R .i + L . di dt - M. di dt1 1 1 1 2 0 = R .i + L . di dt - M. di dt2 2 2 2 1 u = (R + R )i + (L + L - 2M) di dt = R .i + L di dt 1 2 1 1 2 1 B 1 B 1 Coi i = 0  i1 = i2 với: RB = R1 + R2 : là điện trở của máy biến áp. LB = L1 + L2 - 2M : là điện cảm của máy biến áp. Do vậy: Phương trình trên giống như phương trình của mạch điện đơn giản đã khảo sát. Do vậy trong quá trình ngắn mạch khi bỏ qua dòng từ hóa, MBA có thể xem như là một phần tử có điện trở và điện cảm được tính đổi về cùng một cấp điện áp nào đó trong sơ đồ thay thế để tính toán như mạch điện thông thường. CHƯƠNG 4: TÌNH TRẠNG NGẮN MẠCH DUY TRÌ I. KHÁI NIỆM CHUNG: 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 thực tế đã tắt hết và khi đã hoàn toàn kết thúc việc tăng dòng kích từ do tác dụng của các thiết bị TĐK. Thực tế trong các hệ thống điện hiện nay, tình trạng ngắn mạch duy trì chỉ có tính chất quy ước, bởi vì người ta đã trang bị các thiết bị bảo vệ tự động để loại trừ ngắn mạch một cách nhanh chóng. Do vậy các kết quả tìm được trong tình trạng này chỉ nằm trong phạm vi lí thuyết. II. THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI: Các thông số đặc trưng trong sơ đồ thay thế (trong hệ ĐVTĐ): Hệ thống công suất vô cùng lớn (HTCSVCL): UH = 1 XH = 0 Máy phát điện: EF = Eq = If XF = xd Eq : sức điện động đồng bộ ngang trục của máy phát điện If : dòng điện kích từ của máy phát điện Xd : điện kháng đồng bộ dọc trục của máy phát điện Phụ tải: EPT = 0 XPT = 1,2 III. ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI VÀ TĐK :  Trước NM: Phụ tải làm cho máy phát mang tải, nên dòng kích từ If lớn hơn.  Khi NM: Phụ tải làm giảm dòng điện IN qua điểm NM. III.1. Ảnh hưởng của phụ tải : Phụ tải nối song song với nhánh NM, làm giảm điện kháng ngoài của máy phát, tăng dòng I trong máy phát, giảm U tại đầu cực máy phát và giảm dòng điện IN qua điểm NM. NM càng xa thì ảnh hưởng của PT càng lớn, ngược lại khi NM ngay tại đầu cực máy phát thì PT không ảnh hưởng đối với tình trạng NM duy trì. Khi NM, thiết bị TĐK làm tăng dòng kích từ If, do vậy trị số dòng điện I và điện áp U của máy phát sẽ luôn lớn hơn so với khi không có TĐK. NM càng gần thì cần phải tăng If lên càng nhiều hơn để duy trì điện áp định mức. Nhưng If chỉ có thể tăng đến một trị số giới hạn Ifgh nào đó tương ứng với khi NM sau một điện kháng tới hạn Xth. Khi xN > Xth thì U sẽ giữ được giá trị định mức, còn khi xN < Xth thì dù If tăng lên bằng Ifgh nhưng U vẫn nhỏ hơn định mức. Như vậy trong tình trạng NM duy trì, tùy xN máy phát điện có TĐK sẽ làm việc hoặc là với trạng thái kích từ giới hạn, hoặc là với trạng thái điện áp định mức. III.2. Ảnh hưởng của TĐK:  U I N xN F Các quan hệ đặc trưn