Bài 4-1: Khái niệm chung về ngắn mạch trong hệ thống điện - Tài liệu chuyên ngành

Bài 4.1 giới thiệu những khái niệm chung cơ bản và cốt lõi trong lĩnh vực được đề cập. Hiểu rõ nền tảng kiến thức này là bước đầu tiên quan trọng cho mọi tìm

• Đề tài: Khaùi nieäm chung veà ngaén maïch trong heä thoáng ñieän
• Loại tài liệu: Bài giảng
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khám phá tổng quan về ngắn mạch trong hệ thống điện Định nghĩa và ý nghĩa then chốt

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện, sự cố ngắn mạch luôn là mối quan tâm hàng đầu, tiềm ẩn nhiều rủi ro nghiêm trọng cho hoạt động của hệ thống. Hiểu rõ khái niệm chung về ngắn mạch trong hệ thống điện là nền tảng để triển khai các biện pháp phòng ngừa và xử lý hiệu quả. Ngắn mạch là một hiện tượng bất thường khi tổng trở của hệ thống điện giảm đột ngột xuống một giá trị rất nhỏ, dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ của dòng điện và sự sụt giảm nghiêm trọng của điện áp tại điểm xảy ra sự cố. Mức độ nghiêm trọng của sự giảm tổng trở, tăng dòng và giảm áp này phụ thuộc trực tiếp vào vị trí cụ thể của điểm ngắn mạch hệ thống điện.

Hệ quả tức thì của sự cố này là sự phá vỡ trạng thái vận hành ổn định, gây ra những tác động tiêu cực lan rộng. Các thiết bị điện có thể bị hư hỏng nghiêm trọng do quá nhiệt, lực điện động lớn, hoặc thậm chí là cháy nổ. Để bảo đảm an toàn và độ tin cậy của lưới điện, việc nghiên cứu sâu sắc về ngắn mạch trong hệ thống điện là vô cùng cần thiết. Điều này bao gồm việc phân tích các loại ngắn mạch, nguyên nhân phát sinh, đặc điểm của dòng điện ngắn mạch, cũng như các phương pháp tính toán và hạn chế dòng ngắn mạch. Thông qua việc làm chủ những kiến thức cơ bản này, các kỹ sư và chuyên gia có thể thiết kế, vận hành và bảo trì hệ thống điện một cách an toàn và bền vững hơn, giảm thiểu tối đa các sự cố ngắn mạch không mong muốn. Sự hiểu biết về định nghĩa và đặc tính của hiện tượng ngắn mạch giúp xây dựng một lưới điện vững chắc, ít bị tổn thương bởi các yếu tố bên ngoài và các lỗi vận hành.

1.1. Định nghĩa chi tiết hiện tượng ngắn mạch trong lưới điện

Ngắn mạch, hiểu một cách đơn giản, là tình trạng các phần tử mang điện có điện áp khác nhau vô tình chạm vào nhau, tạo thành một đường dẫn có tổng trở gần như bằng không. Cụ thể, trong hệ thống điện, ngắn mạch xảy ra khi các dây pha chạm nhau, hoặc dây pha chạm đất, hay dây pha chạm dây trung tính trong các lưới điện có trung tính nối đất. Hiện tượng này làm cho dòng điện đi tắt qua một con đường không mong muốn, bỏ qua phần lớn tổng trở phụ tải bình thường. Điều này dẫn đến một sự tăng đột biến về cường độ dòng điện, có thể lên đến hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với dòng điện định mức, gây ra những nguy hiểm khôn lường cho con người và thiết bị.

1.2. Đặc tính cơ bản của dòng điện và điện áp khi xảy ra ngắn mạch

Khi một sự cố ngắn mạch xảy ra, đặc tính điện áp và dòng điện của hệ thống thay đổi một cách rõ rệt. Thứ nhất, tổng trở của hệ thống tại điểm sự cố giảm mạnh, gần như về 0. Thứ hai, dòng điện chạy qua điểm ngắn mạch tăng vọt lên mức rất cao, gọi là dòng điện ngắn mạch. Thứ ba, điện áp tại điểm ngắn mạch và các vùng lân cận giảm xuống đáng kể, thậm chí có thể về 0. Mức độ giảm tổng trở, tăng dòng điện và giảm điện áp không cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại ngắn mạch, vị trí xảy ra sự cố trong lưới điện, và đặc điểm cấu trúc của hệ thống điện.

II. Phân loại các dạng ngắn mạch phổ biến và cách nhận diện chuẩn xác trong lưới điện

Việc phân loại ngắn mạch là một bước quan trọng để hiểu rõ bản chất và mức độ ảnh hưởng của từng loại sự cố, từ đó có thể áp dụng các biện pháp bảo vệ phù hợp. Trong hệ thống điện ba pha, ngắn mạch được chia thành nhiều loại dựa trên số pha tham gia sự cố và sự liên quan đến đất. Các loại ngắn mạch không chỉ khác nhau về hình thức mà còn về đặc tính dòng điện và điện áp, cũng như phương pháp tính toán. Hiểu được các dạng ngắn mạch khác nhau giúp các kỹ sư dự đoán chính xác hơn về hành vi của hệ thống khi sự cố ngắn mạch xảy ra, từ đó thiết kế các hệ thống bảo vệ relay nhạy bén và chọn lựa thiết bị điện phù hợp với mức dòng điện ngắn mạch tối đa. Việc phân loại cũng là cơ sở để đánh giá mức độ rủi ro và ưu tiên các giải pháp khắc phục. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, các loại ngắn mạch không đối xứng có khả năng xảy ra cao hơn, nhưng ngắn mạch ba pha lại gây ra dòng điện lớn nhất. Do đó, việc nghiên cứu kỹ lưỡng về từng loại là cần thiết để đảm bảo an toàn vận hành và tối ưu hóa chi phí đầu tư cho hệ thống điện. Kiến thức về phân loại ngắn mạch là một phần không thể thiếu trong giáo trình kỹ thuật điện, đặc biệt là trong các chuyên ngành liên quan đến hệ thống truyền tải và phân phối điện.

2.1. Ngắn mạch ba pha đối xứng và đặc điểm nhận biết

Ngắn mạch ba pha (ký hiệu N(3)) là loại ngắn mạch xảy ra khi cả ba dây pha (A, B, C) chạm vào nhau. Đây là loại ngắn mạch đối xứng, nghĩa là dòng điện và điện áp ở cả ba pha vẫn giữ được tính đối xứng, chỉ khác về biên độ và pha. Ngắn mạch ba pha thường ít xảy ra nhất (khoảng 5% tổng số sự cố ngắn mạch) nhưng lại là loại nghiêm trọng nhất vì tạo ra dòng điện ngắn mạch có biên độ lớn nhất. Việc tính toán ngắn mạch ba pha tương đối đơn giản hơn so với các loại ngắn mạch không đối xứng vì hệ thống vẫn giữ được tính đối xứng.

2.2. Các loại ngắn mạch không đối xứng Một pha hai pha hai pha chạm đất

Các loại ngắn mạch không đối xứng chiếm tỷ lệ lớn trong các sự cố ngắn mạch thực tế. Ngắn mạch một pha chạm đất (N(1)) là loại phổ biến nhất, chiếm khoảng 65%, xảy ra khi một dây pha chạm đất hoặc dây trung tính. Ngắn mạch hai pha (N(2)) chiếm khoảng 10%, xảy ra khi hai dây pha chạm nhau. Cuối cùng, ngắn mạch hai pha chạm đất (N(1,1)) chiếm khoảng 20%, xảy ra khi hai dây pha cùng chạm đất. Việc tính toán các loại ngắn mạch này phức tạp hơn do mất tính đối xứng, thường yêu cầu sử dụng phương pháp các thành phần đối xứng để phân tích dòng điện ngắn mạch.

III. Giải mã nguyên nhân và hậu quả nghiêm trọng của ngắn mạch đối với hệ thống điện

Để quản lý hiệu quả khái niệm chung về ngắn mạch trong hệ thống điện, việc tìm hiểu sâu sắc về các nguyên nhân ngắn mạch và hậu quả ngắn mạch là điều tối cần thiết. Ngắn mạch không tự nhiên xảy ra mà thường là kết quả của nhiều yếu tố khác nhau, từ thiên tai đến lỗi kỹ thuật hoặc thao tác vận hành sai. Việc xác định đúng nguyên nhân gốc rễ giúp triển khai các giải pháp phòng ngừa hiệu quả, giảm thiểu tần suất sự cố ngắn mạch. Khi một sự cố ngắn mạch xảy ra, hậu quả không chỉ giới hạn ở thiết bị bị hỏng mà còn ảnh hưởng đến toàn bộ lưới điện, gây ra sự gián đoạn cung cấp điện và thiệt hại kinh tế đáng kể. Do đó, việc đầu tư vào công nghệ giám sát, bảo trì định kỳ và đào tạo nhân lực là cần thiết để giảm thiểu rủi ro từ ngắn mạch hệ thống điện. Các nghiên cứu liên tục được thực hiện để nâng cao khả năng chống chịu của hệ thống trước các sự cố này, đồng thời phát triển các thiết bị bảo vệ thông minh hơn. Hiểu rõ mối liên hệ giữa nguyên nhân và hậu quả giúp các nhà quản lý và kỹ sư đưa ra quyết định sáng suốt trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điện, đảm bảo an toàn và tin cậy cho người dùng cũng như cho các ngành công nghiệp phụ thuộc vào nguồn điện ổn định.

3.1. Phân tích các nguyên nhân chính gây ra sự cố ngắn mạch

Các nguyên nhân ngắn mạch rất đa dạng. Nguyên nhân từ tự nhiên bao gồm sét đánh trực tiếp vào đường dây, bão làm cây đổ hoặc cành cây rơi vào đường dây gây chạm chập. Về phía kỹ thuật, cách điện bị già cỗi, xuống cấp theo thời gian hoặc hư hỏng do tác động cơ học là nguyên nhân phổ biến. Lỗi từ con người cũng đóng vai trò quan trọng, chẳng hạn như nhân viên vận hành thao tác sai quy trình, hoặc các hoạt động xây dựng, đào đường không cẩn thận làm hỏng cáp ngầm. Tất cả những yếu tố này đều có thể dẫn đến việc tạo ra một đường dẫn có tổng trở thấp, gây ra dòng điện ngắn mạch đột biến.

3.2. Đánh giá hậu quả nghiêm trọng của ngắn mạch đối với hệ thống và thiết bị

Hậu quả của sự cố ngắn mạch là vô cùng nghiêm trọng. Trước hết, nó gây phát nóng cục bộ tại điểm sự cố và các thiết bị liên quan, có thể dẫn đến cháy nổ. Lực điện động lớn sinh ra do dòng điện tăng vọt có thể gây hư hỏng cơ học các khí cụ điện như máy cắt, máy biến áp. Sự sụt áp đáng kể trên toàn hệ thống điện có thể gây mất ổn định, dẫn đến mất đồng bộ giữa các máy phát điện và gián đoạn cung cấp điện trên diện rộng. Ngoài ra, dòng thứ tự không trong ngắn mạch không đối xứng còn có thể gây nhiễu loạn đường dây thông tin lân cận. Tất cả những điều này gây thiệt hại kinh tế lớn và ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất.

IV. Tối ưu hóa tính toán ngắn mạch Hướng dẫn chi tiết các phương pháp hiệu quả

Việc tính toán ngắn mạch là một khía cạnh không thể thiếu trong thiết kế, vận hành và bảo vệ hệ thống điện. Mục đích chính của việc tính toán này không chỉ dừng lại ở việc xác định giá trị của dòng điện ngắn mạch mà còn là cơ sở để đưa ra nhiều quyết định kỹ thuật quan trọng. Từ việc lựa chọn các thiết bị điện phù hợp đến việc thiết lập thông số cho các rơle bảo vệ, mọi thứ đều phụ thuộc vào kết quả tính toán chính xác. Sự phức tạp của ngắn mạch hệ thống điện đòi hỏi các phương pháp tính toán phải thật sự hiệu quả và đáng tin cậy. Các công cụ và phần mềm hiện đại đã được phát triển để hỗ trợ quá trình này, giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ phân tích. Việc liên tục cập nhật các phương pháp tính toán và phần mềm mới nhất là rất quan trọng để đảm bảo rằng hệ thống điện luôn được bảo vệ tối ưu trước các sự cố ngắn mạch tiềm ẩn. Bằng cách thực hiện các tính toán chi tiết, các kỹ sư có thể dự đoán được hành vi của hệ thống trong điều kiện sự cố, từ đó đưa ra các giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch, nâng cao độ tin cậy và an toàn cho toàn bộ lưới điện. Quá trình này giúp giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa hiệu suất vận hành dài hạn. Do đó, việc nắm vững các khái niệm chung về ngắn mạch trong hệ thống điện và các phương pháp tính toán là vô cùng cần thiết cho mọi chuyên gia trong ngành điện.

4.1. Mục đích then chốt của việc tính toán dòng điện ngắn mạch

Có nhiều mục đích quan trọng khi thực hiện tính toán ngắn mạch. Thứ nhất, nó cho phép so sánh và lựa chọn các sơ đồ nối điện cũng như trang thiết bị điện phù hợp với điều kiện vận hành và mức dòng điện ngắn mạch tối đa mà chúng phải chịu đựng. Thứ hai, kết quả tính toán là cơ sở để thiết lập các giá trị khởi động chính xác cho rơle bảo vệ, đảm bảo rằng hệ thống có thể tự động ngắt mạch kịp thời khi sự cố ngắn mạch xảy ra. Thứ ba, việc này giúp xác định ảnh hưởng của đường dây điện lực đối với đường dây thông tin lân cận, nhằm đưa ra các biện pháp giảm nhiễu. Cuối cùng, nó hỗ trợ phân tích và giải quyết các vấn đề liên quan đến sự cố trong hệ thống điện, từ đó cải thiện độ tin cậy.

4.2. Phương pháp tính toán ngắn mạch đối xứng bằng định lý Thevenin

Đối với ngắn mạch đối xứng (ngắn mạch ba pha), việc tính toán thường sử dụng định lý Thevenin. Theo định lý này, dòng điện ngắn mạch ba pha (I_N(3)) có thể được tính bằng công thức I_N(3) = U_N(0) / (Z_Th + Z_N), trong đó U_N(0) là điện áp tại điểm ngắn mạch trước khi sự cố xảy ra, Z_Th là tổng trở vào tương đương nhìn từ điểm sự cố, và Z_N là tổng trở ngắn mạch. Để thực hiện, cần xác định tổng trở của tất cả các phần tử trong hệ thống (máy phát, máy biến áp, đường dây, cáp, kháng điện). Các giá trị này có thể lấy từ nhãn máy hoặc tra cứu sổ tay. Việc sử dụng phương pháp đơn vị tương đối (per unit) hoặc phần trăm thường được ưu tiên vì giúp đơn giản hóa tính toán trong các hệ thống điện có nhiều cấp điện áp khác nhau, mang lại hiệu quả cao trong phân tích sự cố ngắn mạch.

V. Đặc điểm dòng điện ngắn mạch Phân tích sâu về hành vi dòng trong các tình huống thực tiễn

Việc nghiên cứu đặc điểm dòng điện ngắn mạch là một phần cốt lõi trong khái niệm chung về ngắn mạch trong hệ thống điện. Dòng điện ngắn mạch không phải là một giá trị tĩnh mà thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào nguồn cung cấp cũng như vị trí của sự cố. Hiểu rõ hành vi của dòng điện này trong các tình huống khác nhau giúp chúng ta thiết kế các hệ thống bảo vệ chính xác hơn và lựa chọn thiết bị phù hợp để chịu đựng các ứng suất điện và nhiệt. Khi sự cố ngắn mạch xảy ra, dòng điện trải qua nhiều giai đoạn biến đổi, từ giá trị tức thời ban đầu rất lớn đến giá trị ổn định duy trì sau đó. Sự biến thiên này đặc biệt rõ rệt khi ngắn mạch xảy ra gần các nguồn điện lớn như máy phát đồng bộ. Các yếu tố như kháng trở siêu quá độ, quá độ và đồng bộ của máy phát đóng vai trò then chốt trong việc hình thành dạng sóng dòng điện ngắn mạch. Việc phân tích sâu những đặc điểm này cho phép các kỹ sư tối ưu hóa thiết kế hệ thống, nâng cao độ tin cậy và đảm bảo an toàn vận hành, đặc biệt trong các hệ thống điện phức tạp như mạng điện công nghiệp, nơi có nhiều loại tải động cơ khác nhau. Đây là kiến thức quan trọng giúp phòng ngừa và giảm thiểu thiệt hại từ ngắn mạch hệ thống điện.

5.1. Dòng điện ngắn mạch từ nguồn cung cấp không đổi và hệ thống ba pha

Trong trường hợp ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi (điểm ngắn mạch xa nguồn), dòng điện ngắn mạch có thể được mô tả bằng phương trình vi phân u = ir + L(di/dt). Đối với hệ thống một pha không tải, dòng ngắn mạch tức thời bao gồm một thành phần xoay chiều và một thành phần một chiều tắt dần. Thành phần một chiều này phụ thuộc vào góc pha ban đầu của điện áp và hằng số thời gian ngắn mạch Tdc = L/r. Trong hệ thống ba pha, giả sử hệ thống vận hành không tải trước ngắn mạch, dòng ngắn mạch trên mỗi pha sẽ có dạng tương tự, với thành phần xoay chiều lệch pha 120 độ giữa các pha và thành phần một chiều tắt dần riêng biệt cho từng pha, góp phần tạo nên sự cố ngắn mạch.

5.2. Đặc điểm dòng ngắn mạch gần đầu cực máy phát đồng bộ và tải động cơ

Khi ngắn mạch xảy ra gần đầu cực máy phát điện đồng bộ (MFĐB), dòng điện ngắn mạch ban đầu có biên độ rất lớn, sau đó giảm dần qua các giai đoạn siêu quá độ (I''), quá độ (I') và cuối cùng đạt giá trị không đổi gọi là dòng ngắn mạch duy trì (I_N). Sự biến đổi này được đặc trưng bởi các kháng trở siêu quá độ (X_d''), kháng trở quá độ (X_d') và kháng trở đồng bộ (X_d) của máy phát. Tương tự, tải động cơ cũng có đặc tính ngắn mạch riêng. Động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ đều có khả năng cung cấp dòng ngắn mạch trong một khoảng thời gian ngắn sau sự cố do năng lượng tích trữ trong từ trường, làm tăng thêm mức độ nghiêm trọng của ngắn mạch hệ thống điện.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Tài liệu học tập thuộc học phần Ngắn mạch trong Hệ thống điện (nội dung trích xuất từ Chương 4: Ngắn mạch trong hệ thống điện), là một cấu phần chuyên môn trong chương trình đào tạo kỹ sư và cử nhân ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện và Tự động hóa.

Mục tiêu học tập của tài liệu bao gồm:

1. Xác định định nghĩa, phân loại các dạng sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện ($N^{(1)}, N^{(2)}, N^{(3)}, N^{(1,1)}$), nhận diện nguyên nhân phát sinh và các tác động vật lý của dòng ngắn mạch.
2. Phân tích bản chất quá trình quá độ điện từ, tính toán các thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ ($i_{ac}$), không chu kỳ ($i_{dc}$) và dòng điện ngắn mạch xung kích ($i_{xk}$).
3. Thiết lập mô hình toán học và sơ đồ thay thế của máy phát điện đồng bộ, động cơ điện đồng bộ và động cơ không đồng bộ trong các giai đoạn siêu quá độ, quá độ và duy trì xác lập.
4. Áp dụng định lý Thevenin và phương pháp hệ đơn vị tương đối (per-unit) để tính toán dòng ngắn mạch, công suất ngắn mạch phục vụ lựa chọn thiết bị đóng cắt và chỉnh định rơle bảo vệ.

Cấu trúc nội dung được thiết kế theo trình tự giải tích: bắt đầu từ hiện tượng học vật lý của sự cố ngắn mạch, chuyển sang giải tích phương trình vi phân mạch R-L, tiếp tục mô hình hóa các nguồn cung cấp dòng ngắn mạch (máy phát, động cơ) và hoàn thiện bằng phương pháp tính toán mạng điện phức hợp. Điểm đặc thù của tài liệu là cung cấp công thức toán học tường minh cho từng chế độ vận hành (có tải và không tải) gắn liền với các số liệu xác suất thực nghiệm.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ qua các bài học với logic phát triển chặt chẽ:

• Bài 4-1: Khái niệm chung về ngắn mạch: Cung cấp định nghĩa ngắn mạch (hiện tượng chạm chập giữa các pha, pha với đất hoặc pha với dây trung tính trong lưới có trung tính nối đất). Phân loại 4 dạng sự cố kèm xác suất xuất hiện thống kê: ngắn mạch một pha $N^{(1)}$ (65%), ngắn mạch hai pha nối đất $N^{(1,1)}$ (20%), ngắn mạch hai pha $N^{(2)}$ (10%), và ngắn mạch ba pha $N^{(3)}$ (5%). Phân tích các nguyên nhân (sét đánh, lão hóa cách điện, sự cố cơ học, thao tác sai) và 6 hậu quả chính (phát nóng cục bộ, lực điện động, sụt áp, mất ổn định đồng bộ hệ thống, nhiễu loạn đường dây thông tin do dòng thứ tự không, gián đoạn cung cấp điện). Đồng thời, xác định 4 mục đích của công tác tính toán ngắn mạch.
• Bài 4-2: Đặc điểm dòng điện ngắn mạch: Khảo sát quá trình quá độ của dòng ngắn mạch qua 4 trường hợp cụ thể:
  • Ngắn mạch nguồn áp không đổi (điểm ngắn mạch xa nguồn): Thiết lập phương trình vi phân $u = i r + L \frac{di}{dt}$, xác định dòng ngắn mạch toàn phần $i_N = i_{ac} + i_{dc}$. Khảo sát điều kiện triệt tiêu và cực đại của dòng $i_{dc}$, tính toán dòng xung kích $i_{xk} = k_{xk} \sqrt{2} I''$ (với $1 \le k_{xk} \le 2$), hằng số thời gian $T_{dc} = L/r$, trị hiệu dụng toàn phần $I_{Nt} = \sqrt{I_{ac}^2 + I_{dc}^2(t)}$ và công suất ngắn mạch $S_{Nt} = \sqrt{3} U_{tb} I_{tt}$. So sánh quá trình ngắn mạch giữa chế độ có tải và không tải trên lưới 1 pha và 3 pha.
  • Ngắn mạch gần đầu cực máy phát điện đồng bộ: Phân chia quá trình thành 3 giai đoạn ứng với các thông số: siêu quá độ ($I'', x''_d$), quá độ ($I', x'd$) và duy trì ($I, x_d$). Xác định trị hiệu dụng thành phần xoay chiều $I{AC} = I_d + \Delta I' + \Delta I''$.
  • Đặc tính ngắn mạch của tải động cơ: Mô hình hóa sức điện động và dòng điện phản hồi của động cơ đồng bộ ($E'_m, E''_m$), máy bù đồng bộ và động cơ không đồng bộ tham gia cung cấp dòng ngắn mạch trong giai đoạn siêu quá độ.
  • Đặc tính ngắn mạch của mạng điện công nghiệp: Đánh giá sự kết hợp giữa nguồn hệ thống, máy phát tại chỗ và các nhóm phụ tải động cơ dựa trên tỉ số $X/R$.
• Bài 4-3: Tính toán ngắn mạch đối xứng: Tập trung vào phương pháp giải mạch ngắn mạch 3 pha đối xứng $N^{(3)}$ bằng sơ đồ 1 pha thay thế. Áp dụng định lý Thevenin: $I_N^{(3)} = \frac{U_{Th}}{Z_{Th} + Z_N}$, xác định tổng trở thiết bị và so sánh phương pháp đơn vị có tên ($\Omega$) với phương pháp đơn vị tương đối (pu).
• Bài 4-4: Sự cố bất đối xứng: Khảo sát các dạng ngắn mạch không đối xứng $N^{(1)}, N^{(2)}, N^{(1,1)}$ trong mạng điện.
• Bài 4-6: Hạn chế dòng điện ngắn mạch trong các trang bị điện: Phân tích các giải pháp và thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các nền tảng lý thuyết chuyên ngành:

• Lý thuyết quá độ điện từ: Thiết lập và giải phương trình vi phân mô tả mạch điện có chứa điện cảm $L$ và điện trở $r$ dưới tác động của nguồn áp hình sin.
• Nguyên lý máy điện quay trong điều kiện sự cố: Khái niệm về phản ứng phần ứng, sự suy giảm từ thông liên kết và các điện kháng biến thiên theo thời gian ($x''_d, x'_d, x_d$).
• Phương pháp giải tích mạng điện: Ứng dụng định lý Thevenin để rút gọn hệ thống phức tạp về một nguồn điện áp tương đương $U_{Th}$ nối tiếp tổng trở tương đương $Z_{Th}$; phương pháp hệ đơn vị tương đối (pu) phục vụ tính toán mạng điện đa cấp điện áp.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành lập sơ đồ thay thế hệ thống điện; tra cứu và quy đổi tham số trở kháng của máy phát, máy biến áp, đường dây tải điện, cáp và kháng điện từ catalogue hoặc sổ tay kỹ thuật.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Tách và đánh giá riêng biệt các thành phần dòng điện chu kỳ ($i_{ac}$) và không chu kỳ ($i_{dc}$); phân tích mức độ đóng góp dòng sự cố từ các động cơ công nghiệp trong giai đoạn siêu quá độ.
• Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Tính toán kiểm tra khả năng cắt của máy cắt điện ($S_{MC} \ge S_{Nt}$); xác định dòng khởi động cho các thiết bị rơle bảo vệ; đánh giá độ sụt áp và ổn định hệ thống.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình áp dụng phương pháp tiếp cận diễn dịch kết hợp mô hình hóa giải tích. Nội dung dẫn dắt người học từ việc quan sát bản chất vật lý (sự suy giảm tổng trở, hiện tượng phóng điện) đến việc mô hình hóa toán học thông qua phương trình vi phân, sau đó trừu tượng hóa thành các sơ đồ mạch thay thế tương đương (Thevenin, nguồn áp sức điện động nối tiếp điện kháng).

Bài tập và tình huống thực hành (Practical exercises & Case studies)

Hệ thống bài tập tập trung vào các dạng bài toán kỹ thuật:

1. Giải tích dạng sóng: Tính toán giá trị tức thời $i_N(t)$, dòng xung kích $i_{xk}$, dòng hiệu dụng toàn phần $I_{Nt}$ tại các thời điểm $t = 0$ và sau nửa chu kỳ ($t = 0.01\text{ s}$) với các góc pha đóng mạch $\alpha$ khác nhau.
2. Phân tích nguồn phức hợp: Tính toán dòng ngắn mạch trong mạng phân phối có sự tham gia đồng thời của nguồn lưới và hệ thống động cơ phụ tải bằng cả hai phương pháp: phương pháp sức điện động ($E'', E'$) và phương pháp mạch tương đương Thevenin.
3. Quy đổi hệ đơn vị: Chuyển đổi thông số mạng điện nhiều cấp điện áp sang hệ đơn vị tương đối (pu) để tính toán dòng ngắn mạch ba pha đối xứng.

Phương pháp đánh giá (Assessment methods)

• Đánh giá quá trình: Kiểm tra khả năng thành lập phương trình trạng thái quá độ, vẽ đồ thị phân rã dòng điện ($i_{ac}, i_{dc}, i_{xk}$), và giải thích các giả thiết tính toán (giả thiết hệ thống vận hành không tải trước sự cố).
• Đánh giá kết thúc học phần: Bài thi tự luận hoặc đồ án môn học yêu cầu sinh viên tính toán hoàn chỉnh dòng ngắn mạch cho một sơ đồ mạng điện công nghiệp, từ đó lựa chọn thiết bị bảo vệ và kiểm tra độ bền điện động, ổn định nhiệt.

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

Người học cần tự chứng minh lại nghiệm của các phương trình vi phân mạch một pha và ba pha; thực hành vẽ giản đồ vector biểu diễn góc lệch pha $\alpha - \phi_N$; phân biệt rõ sự khác nhau về bản chất sinh dòng ngắn mạch giữa động cơ đồng bộ (có kích từ duy trì) và động cơ không đồng bộ (không có cuộn kích từ độc lập).

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Cơ sở dữ liệu thống kê sự cố cụ thể: Cung cấp tỷ lệ xác suất thực tế của các dạng ngắn mạch trong hệ thống vận hành: $N^{(1)}$ chiếm 65%, $N^{(1,1)}$ chiếm 20%, $N^{(2)}$ chiếm 10%, và $N^{(3)}$ chiếm 5%. Dữ liệu này giải thích cơ sở vì sao ngắn mạch một pha là đối tượng xuất hiện nhiều nhất, trong khi ngắn mạch ba pha là tiêu chuẩn để tính toán dòng cực đại chọn thiết bị.
• Mô hình hóa chi tiết thành phần phụ tải công nghiệp: Giáo trình không đơn giản hóa phụ tải thành tổng trở tĩnh mà phân tích cụ thể vai trò nguồn phát ngược của động cơ điện:
  • Động cơ đồng bộ/máy bù đồng bộ: Do quán tính quay và từ trường kích từ còn duy trì, động cơ trở thành máy phát cung cấp dòng sự cố trong cả giai đoạn siêu quá độ và quá độ ($E''_m, E'_m$).
  • Động cơ không đồng bộ: Đóng góp dòng ngắn mạch trong giai đoạn siêu quá độ và dòng xung kích $i_{xk}$, sau đó suy giảm rất nhanh do triệt tiêu từ trường.
• So sánh tường minh giữa chế độ có tải và không tải: Tài liệu đưa ra chứng minh giải tích cho thấy thành phần chu kỳ $i_{ac}$ ở hai chế độ là như nhau, nhưng thành phần một chiều $i_{dc}$ ở chế độ không tải lớn hơn ở chế độ có tải, dẫn đến $i_{xk}$ không tải lớn hơn. Đây là luận cứ cho giả thiết quy ước trong thiết kế hệ thống điện: luôn giả thiết hệ thống vận hành không tải trước sự cố để tính giá trị an toàn cao nhất.
• Tiêu chuẩn hóa phương pháp tính toán: Định hướng áp dụng phương pháp hệ đơn vị tương đối (pu) thay thế cho hệ đơn vị có tên ($\Omega$) đối với mạng điện nhiều cấp điện áp, tối ưu hóa các bước tính toán tổng trở qua máy biến áp.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học: Sinh viên năm thứ 3 và năm thứ 4 chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Cung cấp Điện, Thiết bị Điện, Tự động hóa Xí nghiệp.
• Học viên cao học: Học viên ngành Kỹ thuật Điện cần tài liệu tham khảo để nghiên cứu sâu về quá trình quá độ điện từ và tính toán ổn định hệ thống điện.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
  • Mạch điện: Nắm vững giải tích mạch xoay chiều, số phức, phương trình vi phân quá độ R-L-C.
  • Máy điện: Hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý vận hành, từ trường và phản ứng phần ứng của máy điện đồng bộ và động cơ không đồng bộ.
  • Toán kỹ thuật: Kỹ năng giải phương trình vi phân tuyến tính bậc nhất và biến đổi đại số ma trận.
• Giảng viên: Dùng làm tài liệu giảng dạy, biên soạn bài giảng cho học phần Ngắn mạch trong Hệ thống điện hoặc Phân tích Sự cố Hệ thống điện.
• Kỹ sư thực hành: Kỹ sư thiết kế, vận hành hệ thống điện dùng làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán dòng xung kích, công suất ngắn mạch phục vụ chọn máy cắt và chỉnh định rơle.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ sinh viên đại học, học viên sau đại học ngành Kỹ thuật Điện, cùng các kỹ sư đang làm việc trong lĩnh vực thiết kế cung cấp điện, phân tích sự cố và bảo vệ rơle.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần hoàn thành các học phần Mạch điện (đặc biệt là giải tích quá trình quá độ và đại số số phức) và Máy điện (đặc tính của máy phát và động cơ đồng bộ, không đồng bộ).

3. Điểm khác biệt của tài liệu so với các giáo trình cơ sở là gì?

Tài liệu đi sâu vào bản chất vật lý của quá trình quá độ thông qua việc thiết lập nghiệm của phương trình vi phân; làm rõ cơ chế phát dòng sự cố của các loại động cơ điện; đồng thời so sánh định lượng dòng ngắn mạch ở chế độ có tải và không tải.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả?

Người học cần tự thiết lập các phương trình vi phân mô tả mạch R-L, vẽ đồ thị phân rã của thành phần $i_{ac}$ và $i_{dc}$, luyện tập các bài toán rút gọn mạch bằng định lý Thevenin và thành thạo chuyển đổi hệ đơn vị tương đối (pu).

5. Có những tài liệu bổ trợ nào cần kết hợp khi học giáo trình này?

Cần kết hợp với Sổ tay kỹ thuật tra cứu thông số máy điện, máy biến áp, đường dây tải điện; tiêu chuẩn tính toán ngắn mạch (như IEC 60909 hoặc IEEE); và các tài liệu chuyên khảo về Bảo vệ Rơle trong hệ thống điện.

---

Kết luận

Nội dung trích xuất từ Chương 4: Ngắn mạch trong hệ thống điện cung cấp hệ thống kiến thức toán học và vật lý chuẩn xác về các dạng sự cố ngắn mạch trong lưới điện. Giáo trình làm rõ phương trình quá độ, đặc tính dòng ngắn mạch từ các nguồn máy phát và phụ tải động cơ, cùng phương pháp tính toán ngắn mạch đối xứng qua định lý Thevenin và hệ đơn vị tương đối.

Lộ trình học tập đề xuất:

1. Nắm vững khái niệm, phân loại sự cố ($N^{(1)}, N^{(2)}, N^{(3)}, N^{(1,1)}$) và bản chất dòng $i_{ac}, i_{dc}, i_{xk}$.
2. Phân tích mô hình máy phát điện đồng bộ qua 3 giai đoạn ($x''_d, x'_d, x_d$) và mô hình động cơ phụ tải.
3. Ứng dụng định lý Thevenin và hệ đơn vị tương đối để tính toán dòng ngắn mạch ba pha.
4. Ứng dụng kết quả tính toán để chọn khí cụ điện ($S_{MC} \ge S_{Nt}$) và thiết lập bảo vệ hệ thống.

Tài nguyên bổ sung phục vụ nghiên cứu bao gồm các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế (IEC, IEEE) và sổ tay thông số thiết bị điện công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHÖÔNG 4 NGAÉN MAÏCH TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÄN Baøi 4-1 Khaùi nieäm chung Baøi 4-2 Ñaëc ñieåm doøng ñieän ngaén maïch Baøi 4-3 Tính toaùn ngaén maïch ñoái xöùng Baøi 4-4 Söï coá baát ñoái xöùng Baøi 4-6 Haïn cheá doøng ñieän ngaén maïch trong caùc trang bò ñieän 9/12/2010 1 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. Định nghĩa và đặc tính ‰ Định nghĩa: Ngắn mạch chỉ hiện tượng: ¾ Các dây pha chạm nhau ¾ Dây pha chạm đất ¾ Dây pha chạm dây trung tính (lưới có trung tính nối đấtt) 9/12/2010 2 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. Định nghĩa và đặc tính ‰ Đặc tính: Khi xảy ra ngắn mạch: ‰ Tổng trở hệ thống giảm xuống ‰ Dòng điện tăng lên, điện áp giảm xuống Mức độ giảm tổng trở, tăng của dòng điện hay giảm của điện áp phụ thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch. 9/12/2010 3 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 2.

Ngắn mạch ba pha, N(3) b. Ngắn mạch hai pha, N(2) c. Ngắn mạch một pha, N(1) d. Ngắn mạch hai pha nối đất, N(1,1) 9/12/2010 4 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 2.

Phân loại Loại NM Hình qui ước Kí hiệu X.suất (%) Ngắn mạch ba pha N(3) 5 Ngắn mạch hai pha N(2) 10 Ngắn mạch một pha N(1) 65 Ngắn mạch hai pha nối đất N(1,1) 20 9/12/2010 5 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 3. Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch ‰ Nguyên nhân: 9 sét đánh vào đường dây 9 cành cây rơi vào đường dây 9 cách điện bị già cỗi 9 nhân viên vận hành thao tác sai, đào đường… 9/12/2010 6 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 3. Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch ‰ Hậu quả: 9 gây phát nóng cục bộ 9 sinh ra lưc điện động gây hư hỏng khí cụ điện… 9 gây ra sụt áp 9 Gây ra mất đồng bộ giữa các máy phát ⇒ mất ổn định hệ thống 9 sinh ra dòng thứ tự không ⇒ gây nhiễu loạnn đường dây thông tin 9 gián đoạn cung cấp điện 9/12/2010 7 BÀi 4-1 KHÁI NIỆM CHUNG 4. Mục đích tính toán ngắn mạch a.

So sánh và lựa chọn các sơ đồ nối điện, trang thiết bị b. Tính toán giá trị khởi động relay c. Xác định ảnh hưởng của đường dây điện đối với đường dây thông tin d. Giải dòng ngắn mạch và phân tích các loại sự cố trong hệ thống điện 9/12/2010 8 Baøi 4-2 ÑAËC ÑIEÅM DOØNG ÑIEÄN NGAÉN MAÏCH 4.1 Ngaén maïch vôùi nguoàn cung caáp khoâng ñoåi (ñieåm ngaén maïch xa nguoàn) 4.2 Ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc phaùt phaùt ñoàng boä 4.3 Ñaëc tính ngaén maïch cuûa taûi ñoäng cô 4.4 Ñaëc tính ngaén maïch cuûa maïng ñieän coâng nghieäp 9/12/2010 9 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a.

Hệ thống một pha không tải b. Hệ thống một pha có tải c. Hệ thống ba pha 9/12/2010 10 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a. Hệ thống một pha không tảiL r u=Umsin(ωt+α) Phương trình vi phân mô tả quan hệ u, i: di u = ir + L dt 9/12/2010 11 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a.

Hệ thống một pha không tải Trong đó: Dòng điện ngắn mạch: Um: điện áp của mạng điện : tổng trở n.m ( ωL) + r2 2 Z= U ⎡ −⎜ ⎟t ⎤ ⎛r⎞ α: góc pha ban đầu của điện áp iN = m ⎢ sin ( ω t + α − ϕN ) − sin(α − ϕN ) × e ⎝ L ⎠ ⎥ Z ⎢⎣ ⎥⎦ ϕN: góc lệch pha giữa u và I t ⎡ − ⎤ Tdc=L/r: hằng số thờii gian n.m iN = 2 × I′′ ⎢sin ( ωt + α − ϕN ) − sin(α − ϕN ) × e ⎥Tdc ⎢⎣ ⎥⎦ t iN: trị số tức thời của dòng n.m − iN = 2 × I′′ sin( ωt + α − ϕN ) − 2 × I′′ sin(α − ϕN ) × e Tdc Iac: thành phần chu kỳ (x.chiều) ⇒ iN=iac+idc Idc: thành phần một chiều I”: dòng n.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a. Hệ thống một pha không tải t − iN = 2 × I′′ sin ( ωt + α − ϕN ) − 2 × I′′ sin(α − ϕN ) × e Tdc iac = 2 × I′′ sin ( ωt + α − ϕN ) t − idc = − 2 × I′′ sin(α − ϕN ) × e Tdc ‰ Nếu α-ϕN=0 hay α-ϕN=π thì không tồn tại idc ‰ Nếu α-ϕN=π/2 hay α-ϕN=-π/2 thì idc có giá trị ban đầu cực đại 9/12/2010 13 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a. Heä thoáng moät pha khoâng taûi i iN idc ixk idc(0) t iac(0) iac Tröôùc söï coá Quaù trình quaù ñoä Traïng thaùi duy trì 9/12/2010 14 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a. Heä thoáng moät pha khoâng taûi Doøng ñieän ngaén maïch goàm coù hai thaønh phaàn: 9 Thaønh phaàn chu kyø (xoay chieàu) 9 Thaønh phaàn khoâng chu kyø (moät chieàu) 9/12/2010 15 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a.

Heä thoáng moät pha khoâng taûi 9 Doøng ñieän ngaén maïch xung kích ixk: xuaát hieän sau nöûa chu kyø (0.01 ⎛ − ⎞ ⇒ ixk = 2 × I′′ ⎜ 1+ e Tdc ⎟ = k xk × 2 × I′′ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Vôùi 1≤kxk≤2 9/12/2010 16 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a. Heä thoáng moät pha khoâng taûi 9 Trò soá hieäu duïng doøng ñieän nm toaøn phaàn INt: INt = Iac 2 + Idc 2 (t) 9 Haèng soá thôøi gian Tdc: ⎛ XL ⎞ L ωL ⎜⎝ r ⎟⎠ XL Tdc = = = = × 3,18 × 10−3 s r ωr ω r 9/12/2010 17 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi a. Heä thoáng moät pha khoâng taûi 9 Coâng suaát ngaén maïch: U2tb SNt = 3.Itt = ZHT SN ñöôïc duøng ñeå: ‰ Choïn löïa maùy caét SMC≥ SNt ‰ Tính toång trôû cuûa heä thoáng tôùi ñieåm coù coâng suaát nm SNt Utb ZHT 9/12/2010 18 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi b. Heä thoáng moät pha coù taûi r L r’ L’ u=Umsin(ωt+α) N Khi ngaén maïch taïi N, maïch bò chia ra laøm hai phaàn: ‰ phía coù nguoàn r, L ‰ phía khoâng coù nguoàn r’, L’ 9/12/2010 19 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi r’ L’ b.

Heä thoáng moät pha coù taûi 9 Xeùt maïch phía khoâng coù nguoà di n: u = ir′ + L′ =0 N Phöông trình: dt Giaûi ra doø tng ñieän trong maïch: − Tdc′ L′ i = Ce vôùi Tdc′ = r′ Luùc xaûy ra ngaén maï t ch t=0 thì C=i0 − i = i0e Tdc ′ i0 laø doøng ñieän luùc t=0, ñoù chính laø doøng phuï taûi tröôùc ngaén maïch.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi r’ L’ b. Heä thoáng moät phat coù taûi − i = i0 e T d′ c N Keát luaän: 9 Doøng quaù ñoä cöïc ñaïi baèng doøng phuï taûi (luùc t=0) neân khoâng nguy hieåm ñoái vôùi maïch ñieän 9 Doøng quaù ñoä taét daàn nhanh choùng vôùi haèng soá thôøi gian T’dc 9/12/2010 21 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi r L b. Heä thoáng moät pha coù taûi u=Umsin(ωt+α) 9 Xeùt maïch phía coù nguoà di n: u = ir + L N dt Phöông trình: u(t)=Umsin(ωt+α) laø ñieän aùp nguoàn − t iN = 2 × I′′ sin( ωt + α − ϕN ) + ⎡Im sin(α − ϕN ) − 2 × I′′ sin(α − ϕN )⎤ × e Tdc ⎣ ⎦ Giaûi ra: ϕ: goùc leäch pha giöõa u vaø I tröôùc nm Im: bieân ñoä doøng phuï taûi tröôùc khi xaûy ra nm 9/12/2010 22 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi b. Heä thoáng moät pha coù taûi i iN idc ixk idc(0) t iac(0) iac Tröôùc söï coá Quaù trình quaù ñoä Traïng thaùi duy trì 9/12/2010 23 i iN idc Khoâng taûi So saùnh doøng ngaén ixk maïch khi coù taûi vaø khi khoâng taûi idc(0) 9 Thaønh phaàn doøng nm t xoay chieàu baèng nhau.

iac(0) 9 Thaønh phaàn moät chieàu: iac khi coù taûi nhoû hôn. Tröôùc söï coá Quaù trình quaù ñoä Traïng thaùi duy trì ⇒ ixk khi khoâng taûi lôùn hôn khi coù taûi i iN Trong tính toaùn thöôøng idc Coù taûi giaû thieát heä thoáng ñang vaän haønh khoâng taûi ixk idc(0) t iac(0) iac 9/12/2010 Tröôùc söï coá Quaù trình quaù ñoä Traïng thaù 24i duy trì 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi b. Heä thoáng ba pha Xeùt heä thoáng ba pha nhö hình veõ uA=Umsin(ωt+α) r L uB=Umsin(ωt+α-1200) r L uC=Umsin(ωt+α+1200) r L 9/12/2010 25 4.1 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi b. Heä thoáng ba pha 9 Giaû thieát tröôùc ngaén maïch, heä thoáng ñang vaän haønh khoâng taûi.

9 Khi ngaén maïch xaûy ra, doøng ngaén maïch chaïy treân töøng pha: t − iAN = 2 × I′′ sin ( ωt + α − ϕN ) − 2 × I′′ sin(α − ϕN ) × e Tdc t − ( ) iBN = 2 × I′′ sin ωt + α − ϕN − 1200 − 2 × I′′ sin(α − ϕN − 1200 ) × e Tdc t − ( ) iCN = 2 × I′′ sin ωt + α − ϕN + 1200 − 2 × I′′ sin(α − ϕN + 1200 ) × e Tdc 9/12/2010 26 4.4 Ngắn mạch với nguồn cung cấp không đổi b. Heä thoáng ba pha 9/12/2010 27 4.2 Ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc maùy phaùt ñieän ñoàng boä a. Khaùng trôû ñoàng boä, quaù ñoä, sieâu quaù ñoä cuûa maùy phaùt ñieän b. Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän ngaén maïch c.

Moâ hình maùy phaùt ñieän ñoàng boä duøng ñeå tính toaùn ngaén maïch 9/12/2010 28 4.2 Ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc maùy phaùt ñieän ñoàng boä a. Khaùng trôû ñoàng boä, quaù ñoä, sieâu quaù ñoä cuûa maùy phaùt ñieän 9 Khi ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc MFÑB, doøng ñieän trong maùy phaùt ban ñaàu coù bieân ñoä lôùn nhaát, sau ñoù giaûm daàn, cuoái cuøng ñaït giaù trò khoâng ñoåi. 9 Giaù trò khoâng ñoåi ñoù ñöôïc goïi laø doøng ngaén maïch duy trì.2 Ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc maùy phaùt ñieän ñoàng boä a. Khaùng trôû ñoàng boä, quaù ñoä, sieâu quaù ñoä cuûa maùy phaùt ñieän Ngöôøi ta chia laøm ba giai ñoaïn ñeå nghieân cöùu: ¾Giai ñoaïn sieâu quaù ñoä: I” ¾Giai ñoaïn quaù ñoä: I’ ¾Giai ñoaïn duy trì: I 9/12/2010 30 4.2 Ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc maùy phaùt ñieän ñoàng boä a.

Khaùng trôû ñoàng boä, quaù ñoä, sieâu quaù ñoä cuûa maùy phaùt ñieän Ñeå ñôn giaûn trong quaù trình tính toaùn, ngöôøi ta ñöa ra giaû thieát: 9 Söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt laø haèng soá 9 Söï suy giaûm doøng ngaén maïch laø do söï gia taêng cuûa ñieän khaùng maùy phaùt 9/12/2010 31 4.2 Ngaén maïch xaûy ra gaàn ñaàu cöïc maùy phaùt ñieän ñoàng boä a. Khaùng trôû ñoàng boä, quaù ñoä, sieâu quaù ñoä cuûa maùy phaùt ñieän Vôùi ba giai ñoaïn khaûo saùt I”, I’, I ôû treân.