Hướng dẫn giải bài tập lưới điện phần 1

http://tieulun.hopto.org NGÔ HỔNG QUANG 101 BÀI TẬP LƯỚI ĐIỆN CUNG CẤP ĐIỆN Cơ KHÍ ĐƯỜNG DÂY ■ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT Hà Nội 2006 http://tieulun.hopto.org J lị ’l n ó i (T ần Hiện có thực trạng Trường Đại học kỹ th u ật Cao đẳng kỹ th u ậ t sô" môn học ngày nhiều thêm, số học trìn h mơn học lại giảm xuống, thời lượng dành cho việc thảo luận chữa tập lớp rấ t Cuốn sách nhằm giúp sinh viên ngành kỹ thuật, đặc biệt chuyên ngành điện nhận dạng tập, kỹ giải th uần thục tập đế giúp cho họ củng cô" vững kiến thức lý thuyết, giúp cho họ có tư xử lý xác dạng tốn chun ngành khơng gặp phải kỳ thi cuối kỳ, kỳ thi chuyển hệ mà giúp họ làm tốt tập lớn, đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp công việc tính tốn thiết k ế lưới điện sau trường Với mục đích đó, sách biên soạn gồm mười phần Nội dung phần nêu vấn đề, u cầu tính tốn khơng thể thiếu giáo trìn h lưới điện, cung cấp điện khí đường dây Trong phần hướng dẫn cách nhận biết, phân loại toán; cách sử dụng công thức, cách lấy hệ số, cách tra cứu phụ lục sau đưa dạng tốn vừa đa dạng vừa điển hình từ dễ đến khó trình bày cách giải cho vừa chặt chẽ vừa ngắn gọn Hy vọng sách khơng giúp ích cho sinh viên học ghế nhà trường mà cịn giúp ích cho kỹ sư trẻ trường làm việc lĩnh vực vận hành, th iết kế, xây lắp điện Tác giả rấ t mong nhận nhiều ý kiến đóng góp phê bình bạn đọc để cuổn sách hoàn thiện lần tái sau Tác giả http://tieulun.hopto.org XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SƯÂT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG HƯỚNG DẨN Đe tính tốn tốn thât điện áp, tổn th ất côn g suất, tốn thất đ iện năng, th iết phải lập sơ đồ thay th ế - Với toán lưới điện phải dùng sơ đồ thay th ế hình 'V cho đường dây, nghĩa sơ đồ phải kể đến thành phần công suất phản kháng đường dây sinh (hình 1.1) Chỉ so sánh sơ phương án mối cho phép sử dụng sơ đồ tổng trơ (hình 1.2) - Với toán cung cấp điện cần dùng sơ đồ tổng trở để thay đường dây Chỉ yêu cầu tính tốn thật xác mói dùng sơ đồ hình 'V , ví dụ cần tính tốn xác đường dây 35 kV dài vài chục km - Cho phép dùng sơ đồ thay th ế gần máy biến áp cho toán lưới điện tốn cung cấp điện (hình 1.3) N S/N ¡ụ Hình s' £g ■Qr 1.1.Sơ đồ thay hình V http://tieulun.hopto.org ZD N Sẻ - ZB 5, {ZZ> s AS0 Hình 1.2.S đồ tổng trở Hình 1.3.S đồ thay biến áp Các côn g thức dùng tính tốn - Tổng trở đường dây Ỉ » = 'Ẩ ± Ẻ Â ,Q n ( 1) đó: r0, Q/km; x0, Q/km - tra sổ tay; l - chiều dài đường dây, km; n - sô" mạch đường dây - Công suất phản kháng đường dây sinh ra: Tính gần đúng: Q' Ọ " Ọ j =j = j n.b i.U ; j _ ^ ( ) Tính xác: j- ^ - = j n-b0-^UN (1.3) jQ " c ■n.bpi.u J J công thức trên: n - số mạch đường dây; d - chiều dài đường dây, km; u dm, ƯN, Uj - điện áp định mức, điện áp điểm N 1, kV; b0 - dung dẫn đường dầy không Q km 10 6, tra sổ tay Với đơn vị lấy trên, đơn vị Qc MVAr http://tieulun.hopto.org - Tổn thất không tải (tổn thất sắt) biến áp đó: n - sô" máy biến áp làm việc song song; p„ - tổn hao khơng tải, kW; I0(%) - dịng điện khơng tải phần trăm; SUmB • cơng su ất định mức máy biến áp, kVA - Tổng trở biến áp đó: n - số máy biến áp làm việc song song: SđmB> kVA; jVL 2 _ 2,65.10-6.50.IIP2 = MVAr 12 http://tieulun.hopto.org r0, xu, b0 tra số tay với khoảng cách trung bình hình học dây m S N = s , - j í h í + = 16 + j l - j , = 16 + jll,2M V A Tổn th ấ t công su ất đường dây N,: ASN, = 162 +11,2- (16,5 + j 21,45) 1102 (P " n, )2 + (Q n,) uL = 0,52 + j 0,676 MVA Công su ất trước tổng trở đường dây: S'Ni = S ” Ni +ASN| = (16 + jll,2 ) + (0,52 + j 0,676) = = 16,52 + j 11,875 MVA Bước : Tính xác AU AS Tổn th ấ t điện áp đường dây: AIT p ,N R n , + Q ' n X Ni _ 16,52.16,5 + 11,867.21,45 _ „ , co AU„ = -L - L = —— = 4,358 kV 121 Ư Tổn th ấ t công su ấ t đường dây: Aỏ (P,n, ) +(Q' ni )2 16,522 + 11,8762 :o, ASn, = —77T -— Z N, = 7T7F - (16,5 + j 21,45) u 121 = 0,466 + j 0,606 MVA Đáp số: Aư n = 4,358 kV ASn = 0,466 + j 0,606 MVA BÀI 1.2 Đường dây trê n không 110 kV tải điện đến hai phụ tải có sơ đồ số liệu cho hình 1.8 Cho biết U'2 = 100 kV Yêu cầu: 13 http://tieulun.hopto.org Xác định công su ất đầu nguồn Xác định điện áp Uj ? UN? N 2A C-120,5Ũ km ~ ì Ị p2 = 12MW costy =0,8 Hình 1.8.Đường dây khơng 110 kV tải điện đến phụ tải Giải Vì cho biết điện áp cuối nguồn nên cần tính xác theo bước Sơ đồ thay th ế lưới điện hình 1.9 20 +J15 (MVA ) „ /y >JN °N f z 12 — Sứ 12+J9(MVA) // đcm J ; 0-C12 0ctz Hình 1.9 Sơ đồ thay đường dây khơng 110 kV tải điện đến phụ tải 1,2 số liệu tính tốn Từ Pj = 20 MW coscp = 0,8 tính S| = 20 + j 15 MVA Từ p , = 12 MW cos = 0,8 tính S2 = 12 + j MVA Lấy khoảng cách trung bình học dây m, tra sổ tay được: Dây AC-70 có r0 = 0,46 Q/km, x0 = 0,44 Q/km, bQ= 2,58.10”6 1/Q.km Dây AC-120 có r0 = 0,21 Q/km, x„ = 0,423 íì/km, b0 = 2,69.10'6 1/Q.krn Từ tính được: http://tieulun.hopto.org o,21.50 + j0 ,423.50 = 5|25 + )1 |5 n z ,2 = 0,46.30 + j 0,44.30 = 13,5 + j 13,21 Q j '• i b '/ 2 , ; =j 2-58-30 10° ; | 0-» = j 0,387 MVAr s;2 = s - j% !ỉ- = (l2 + j9 )-j0 ,3 = 12+ j8,613MVA AU., = 12.13,8 + 8,613.13,2 _ 793 kV 12 100 AS12 = -12—+- ’26 132 (13,8 + j 13,2) = 0,301 + j 0,288 MVA u , = u + AU12 = 100 + 2,793 = 102,793 kV S N, = s'i, + AS,, + s, - j a - - j A đó: Q'c,, _ ; 2,58.10~6.30.102,7932 = j 0,409 MVAr =J = j 0,710 MVAr s"N| = (12 + j 8,613) + (0,301 + j 0,288) + (20 + j 15) - j 0,409 - j 0,710 = 31,699 + j 22,782 MVAr a u n, = 31,699.5,25 + 22,782.10,575 102,793 = 3,963 kV U N = Ui + AU n = 102, 793 + 3,963 = 106,756 kV ASn = 316" + 22 7822 ỗ N| 102,7932 V + JQ 575) _ 757 + j ! 525 MVA J / 0' SN =S'N + A S N| - j-AHL = (31,699+ j22,782)+ (0,757+ j 1,525)- 15 http://tieulun.hopto.org - j 0,710 = 32,456 + j 23,541 MVA Đáp số: Uị = 102,793 kV UN = 106,756 SN = 32,456 + j 23,541 MVA BÀI 1.3 Đường dây không 110 kV trạm biến áp 110/10 kV cấp điện cho phụ tải có sơ đồ sơ"liệu cho hình 1.10 u cầu: Xác định điện áp nguồn ƯN? Xác định giá tiền tổn th ất điện năm lưói điện với c = 1000 đ/kWh Cho biết: Điện áp 10 kV quy cao áp U'2 = 105 kV Máy biến áp 16.000 kVA - 110/10 kV có thơng sơ": AP„= 15,2 kW; APn = 77,4 kW; I0(%) = 0,7%; U N(%) = 10,5 % Hình Đường dây trạm biến áp cấp điện cho phụ tải lia i Vì biến điện áp phụ tải cần tính xác bước Ta có sơ đồ thay thê" lưới điện hình 1.11 Vối dây AC-85 Dtb = m, tra sổ tay có: r0 = 0,33 n /km , x0 = 0,429 Q/km, b0 = 2,65.10'6 1/Q.km ZD= 0,33.40 + j0,429.40 = 13,2 + jl7 ,6 Q AS o = 15,2 + j 112 kVA = 0,015 + j 0,112 MVA http://tieulun.hopto.org s,NI N / '2—, -V / *~8 12+j.9(h —^ T J J2 Hình # /-4 -11 Sơ đổ thay thê lưới điện A P NU _ , u ZB = — V ^ I O + j N % LL b s 10 77.4.1102 A , 10,5.1102 1A = - - - - - - -■■■.10 + j - — - 10 1600016000 ZB = 3.658 + j 79,406 Q Tổn th ấ t điện áp biến áp: 105 Điện áp th an h cao áp trạm biến áp: U, = + AUb = 112,214 kV Tổn th ấ t công su ất cuộn dây biến áp: ASQ = -1— +T9 (3,658 + j 79,406) = 0,074 + j 1,620 MVA Qc 2,65.10 '6.40.112,214 A ATT7A j =j — — - = j 0,667 MVAr 2 Công suất sau tổng trở đường dây SN là: SN,= ấ +ASB+AS0 - j ^ = (12 + j 9) + (0,074 + j 1,620) + (0,015 + j 0,112) = j 0.667 = 12,089+ j 10,065 MVA 17 http://tieulun.hopto.org Tổn th ất điện áp đường dây: AIT ZaU VI — 12,089.13.2 + 10,065.17.6 _ „ , T7 kV 112,214 — Tổn th ất công suất đường dây: ASNi = (12,Q89)' ^ ° ' Q65)2 (13,2 + jl7,6) = 0,259 + j 0.345 MVA Điện áp đầu nguồn: UN= 112,214 + = 115,214 kV Tổn th ất điện lưới: AẦỵ —AAb + AAb AAd = APd X= 0,259.3411 = 833,449 MWh = 833.449 Với X= (0,124 + 10~4.5000)2 8760 = 3411 h AAb = APo.8760 + APß.x = 0,015.8760 + 0,074.3411 = 383,814 MWh = 383.814 kWh &AZ= 833.449 + 383.814 = 1.217.263 kWh Giá tiền tổn th ất điện lưới năm là: Yaa = C.AA = 103.1.217.263 = 1.217.263.000 đ Đáp số: UN= 115,214 kV Ya a = 1.217.263.000 đ BÀI 1.4 Đường dây không 110 kV lộ kép trạm biến áp X 16.000 kVA - 110/10 kV cấp điện cho khu công nghiệp có SƯ đồ số liệu cho hình 1.12 Điện tiêu thụ năm khu công nghiệp A = 90.000.000 kWh, Tmax = 5000 h Yêu cầu: Xác định lượng điện truyền tải lưới năm ? Xác định tổn th ất điện lưới AA (%) ? 18 http://tieulun.hopto.org Cho biết máy biến áp 16.000 kVA - 110/10 kV có thông số: AP0 = 15,2 kW; APn = 77,4 kW; I„% = 0.7%; ƯN% = 10,5 % Điện ốp 10 kV qui cao áp = 102 kV N 2 A C-95, A = - 5000h cos f 0, X 16.000 k M Hình Lưới điện 110 kV số liệu tính tốn Giài Vì biết điện áp điểm ci 2, cần tính xác bước Ta có sơ đồ thay th ế lưới điện hình 1.13 z, s> N Wi ’w ZB S'n i ]— J—^ j± Hình Jo — P fj02 AS 1.13.Sơ đồ thay lưới điện Với dây AC-95 Dlb = m tra sổ tay có: r = 0,33 Q/km, x0 = 0,429 Q/km, b0 = 2,65.10'6 1/Q.km Z D = ^ ;B + jQ ,4 O = + j l Q AS = 2AP + j 21»)(^ -s