Bài giảng Hệ thống cung cấp điện: Chương 5 - Tính toán về điện trong hệ thống cung cấp điện

Bài giảng Hệ thống cung cấp điện: Chương 5 - Tính toán về điện trong hệ thống cung cấp điện được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm chung; Sơ đồ thay thế của hệ thống cung cấp điện; Phân bố công suất trên mạng điện; Tổn thất điện áp trên mạng điện; Tổn thất công suất trên mạng điện; Tổn thất điện năng trên mạng điện. Mời các bạn cũng tham khảo bài giảng tại đây!

175 5.1 Khái niệm chung 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 5.3 Phân bố công suất mạng điện 5.4 Tổn thất điện áp mạng điện 5.5 Tổn thất công suất mạng điện 5.6 Tổn thất điện mạng điện 5.1 Khái niệm chung 176 Nội dung chương Truyền tải điện gây tổn thất điện áp Sau thiết kế, cần kiểm tra xem thông số chế độ hệ thống cung cấp điện bao gồm điện áp nút dịng cơng suất tất nhánh sơ đồ cung cấp điện có đảm bảo yêu cầu chất lượng điện hay không? 5.1 Khái niệm chung 177 Nội dung chương (tiếp) Tính tốn thơng số mạng điện chế độ xác lập U1 - S1 I 12 ∆U12 S2 U2 ∆S12 ∆A12 Xác định dịng cơng suất (chiều trị số) → xác định mức độ mang tải thiết bị (quá tải hay không) Xác định tổn thất điện áp (∆U) U nút mạng điện → chất lượng điện áp nút Xác định tổn thất công suất (∆P) tổn thất điện (∆A) mạng điện Chế độ xác lập: chế độ tồn lâu dài, thông số chế độ (U, I, P, Q, f, …) biến đổi chậm quanh giá trị trung bình → Thành lập sơ đồ thay mạng điện để tính tốn thơng số chế độ xác lập 5.1 Khái niệm chung 178 Bài toán đặt • • Số liệu ban đầu – Sơ đồ lưới điện, – – – Các thông số đường dây máy biến áp, Điện áp nguồn Uo Công suất nút phụ tải Nhiệm vụ tính tốn – – Dịng điện cơng suất chạy nhánh Tổn thất công suất nhánh – – Tổn thất điện áp nhánh điện áp nút lưới Tổn thất điện lưới điện 179 5.1 Khái niệm chung 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 5.3 Tổn thất điện áp mạng điện 5.4 Tổn thất công suất mạng điện 5.5 Tổn thất điện mạng điện 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 180 Sơ đồ thay đường dây Thông số đường dây đặc trưng cho trình vật lý xảy dây dẫn có điện áp đặt lên dòng điện xoay chiều qua – Phát nóng hiệu ứng Joule: Điện trở (r0) – Dịng điện XC gây nên từ trường tự cảm dây dẫn hỗ cảm dây dẫn với Điện kháng (x0) – Điện áp cao áp gây điện trường lớn bề mặt dây dẫn (hiện tượng ion hóa khơng khí quanh dây dẫn, tượng vầng quang) gây tổn hao: Điện dẫn (go) – Điện áp xoay chiều gây nên điện trường dây dẫn với với đất tụ điện: Dung dẫn (b0) 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 181 Sơ đồ thay đường dây Sơ đồ thay cách xác định thơng số – Mạng cửa hình   Tổng trở: Z=R+jX=(r0+jx0).l  Tổng dẫn: Y=G+jB=(g0+jb0).l  (l: Chiều dài, km) Dung dẫn Điện trở C Điện kháng R L G C 2 G Điện dẫn 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 182 Sơ đồ thay đường dây Sơ đồ thay cách xác định thơng số • C Điện trở – Điện trở chiều (/m): – Điện trở thay đổi theo nhiệt độ: R t  R [1  α(t  t )] R L G C 2  : Điện trở suất dây dẫn (.m) F : Thiết diện dây dẫn (m2) t0 : Nhiệt độ thiết kế (20oC) R0 : Điện trở t0 ()  : Hệ số nhiệt điện trở – G Điện trở xoay chiều: mật độ dòng điện phân bố không hiệu ứng bề mặt, Rxc > Rdc Ở tần số 50Hz, khác không đáng kể (~0÷2%) nêu coi Rxc~Rdc Trong thiết kế, tra điện trở đơn vị r0 nhà sản xuất cung cấp RD = r0l 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 183 Sơ đồ thay đường dây R L G C Sơ đồ thay cách xác định thơng số • Điện kháng Trong thiết kế, tra điện kháng đơn vị x0 nhà sản xuất cung cấp XD = x0l C 2 G 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 184 Sơ đồ thay đường dây Sơ đồ thay cách xác định thơng số Dung dẫn • C 2 ε 10 9 C  Dm D ln 18  ln m r r (F/km) ; Xc  2fC R L G C 2 (/km) ( ε0  F/m) 36    10 Bán kính ngồi dây dẫn (m) 0 : Khoảng cách khơng gian r: Dm : Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn (GMD) (m) • Điện dẫn Pc G Un (1/km) Pc0 : Suất tổn thất vầng quang (W/km) Un : Điện áp định mức (kV) G 5.5 Tổn thất công suất mạng điện 209 a Tổn thất công suất đường dây VS ∆ ∆ VL P+jQ - Tổn thất công suất tác dụng - Tổn thất công suất phản kháng R+jX R, X: V: VS: VL: I: P, Q: Tổng trở pha Điện áp định mức Điện áp nguồn Điện áp tải Dịng điện tải Cơng suất tác dung phản kháng phụ tải pha 5.5 Tổn thất công suất mạng điện 210 a Tổn thất công suất đường dây Note: Tổn thất công suất đường dây có phụ tải phân bố Mật độ phụ tải I0 (A/m), chiều dài l (m) Tổn thất công suất vi phân dx đường dây d ( Px )  I x2 Rx  3.( I x )2 r0 dx Tổn thất toàn tuyến: l P   I 02 r0 x dx I 02 r0 l  I R Tương tự ta có ∆ Tương đương phụ tải tập trung vị trí L/3 5.5 Tổn thất công suất mạng điện 211 b Tổn thất công suất MBA Tổn thất công suất MBA gồm có thành phần - Tổn thất cơng suất không tải (tổn hao sắt) đ đ - Tổn thất cơng suất có tải (tổn hao đồng) +j ) đ Nếu MBA có Ucđm = V (điện áp định mức mạng điện) đ đ PN, P0: UN%: I0: đ Tổn thất có tải khơng tải Điện áp ngắn mạch (%) Dịng điện khơng tải (từ trường) đ 5.5 Tổn thất cơng suất mạng điện 212 c Ví dụ Ví dụ 2.4 tr 78 Tính tổn thất cơng suất tổn thất điện áp đường dây hạ áp Biết loại dây cáp PVC mã 4G70 Lens chế tạo 4G70 ro (Ω/km) xo (Ω/km) 0,268 0,1 Phụ tải phân bố Po (W/m) 300 0,85 5.5 Tổn thất công suất mạng điện 214 c Ví dụ Ví dụ 2.5 tr 80 Tính tổn thất công suất lưới điện Biết MBA 22/0,4kV Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo 5.5 Tổn thất cơng suất mạng điện 215 Giải Trình tự thực Bước 1: Thành lập sơ đồ thay - Chuyển đổi phụ tải phân bố phụ tải tập trung - Tra thông số kỹ thuật đường dây MBA Bước 2: Tính tốn phân bố dịng cơng suất qua tổng trở Bước 3: Tính tốn tổn thất điện áp tổn thất công suất phần tử 216 5.1 Khái niệm chung 5.2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 5.3 Phân bố công suất mạng điện 5.4 Tổn thất điện áp mạng điện 5.5 Tổn thất công suất mạng điện 5.6 Tổn thất điện mạng điện 5.6 Tổn thất điện mạng điện 217 a Công thức tổng quát * Theo đồ thị phụ tải • Tổn thất điện – Định nghĩa (A) : T A   P(t )dt P(t) : Tổn thất công suất lưới điện T: Khoảng thời gian đồ thị phụ tải Nhận xét: - Chính xác Tính tốn nhiều Chỉ áp dụng biết đồ thị phụ tải 5.6 Tổn thất điện mạng điện 218 a Công thức tổng quát * Theo đồ thị phụ tải 5.6 Tổn thất điện mạng điện 219 a Công thức tổng quát * Theo thời gian tổn thất lớn 5.6 Tổn thất điện mạng điện 222 d Ví dụ Ví dụ 2.6 tr 91 Tính giá tổn thất điện đường dây 10kV cấp điện cho nhà máy Biết giá c = 1000đ/kWh 5.6 Tổn thất điện mạng điện 223 d Ví dụ Tính giá tổn thất điện cho TBA cung cấp cho phụ tải có đồ thị hình vẽ Biết thơng số MBA: Sđm = 1000kVA, ∆P0 = 4,9 (kW), ∆PN = 15 (kW), c = 1000đ/kWh Tính cho trường hợp: Vận hành // máy suốt năm Vận hành theo chế độ kinh tế 5.6 Tổn thất điện mạng điện Suy Nếu S > Sgh vận hành máy ngược lại 5.6 Tổn thất điện mạng điện Bài tập ... + ∆U 2-4 ∆U 0-6 = ∆U 0-1 + ∆U1 -5 + ∆U 5-6 ∆U 0-7 = ∆U 0-1 + ∆U1 -5 + ∆U 5-7 S6 S5 S7 V0 S1 S2 S3 S4 ∆Umax = max{∆U 0-3 ; ∆U 0-4 ; ∆U 0-6 ; ∆U 0-7 } 5. 4 Tổn thất điện áp mạng điện 2 05 c Tổn thất điện áp... AC-120, 30km - Đoạn 12: AC- 95, 30km - Đoạn 02: AC- 95, 40km 199 5. 1 Khái niệm chung 5. 2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 5. 3 Phân bố công suất mạng điện 5. 4 Tổn thất điện áp mạng điện 5. 5 Tổn thất... 216 5. 1 Khái niệm chung 5. 2 Sơ đồ thay hệ thống cung cấp điện 5. 3 Phân bố công suất mạng điện 5. 4 Tổn thất điện áp mạng điện 5. 5 Tổn thất công suất mạng điện 5. 6 Tổn thất điện mạng điện 5. 6 Tổn