Ch-ơng 2 CÂN BằNG công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện 2.1. Cân bằng công suất tác dụng Đặc điểm rất quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số l-ợng nhận thấy đ-ợc. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả các tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình th-ờng, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng nh- sự phát triển của hệ thống. Vì vậy ph-ơng trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng: P NĐ + P HT = P tt = max td dt P P P P (1.1) trongđó: P NĐ - tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra. P HT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống. P tt Công suất tiêu thụ. m hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( m=1). max P - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại. P - tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy max %5 PP . P td công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt của nhà máy. P dt công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy P dt = 10% max P , đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn. Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là P dt = 0. Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại đ-ợc xác định từ bảng 1.1 bằng: max P = 296 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị: max %5 PP =5% 296 = 14,80 MW Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện: P td = 10%P đm =10% 240 = 24 MW Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị : P tt = 296 + 14,80 + 24 = 334,8MW Theo mục 1.1.2.b, tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là: P NĐ = P kt = 204 MW Nh- vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng: P HT = P tt - P NĐ = 334,8 204 = 130,8 MW 2.2. cân bằng công suất phản kháng Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản suất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ng-ợc lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất l-ợng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Ph-ơng trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng: Q F + Q HT = Q tt = m max Q + bCL QQQ +Q td +Q dt (1.2) trong đó: Q F tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra. Q HT công suất phản kháng do hệ thống cung cấp. Q tt tổng công suất phản kháng tiêu thụ. max Q - tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải. L Q - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đ-ờng dây trong mạng điện. C Q - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đ-ờng dây sinh ra, khi tính sơ bộ lấy CL QQ . b Q - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy max %15 QQ b . Q td công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. Q dt công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của ph-ơng trình (2.2). Đối với mạng điện thiết kế, công suất Q dt sẽ lấy ở hệ thống nghĩa là Q dt =0. Nh- vậy tổng công suất phả kháng do nhà máy điện phát ra bằng: Q F = P F .tg F = 204.0,6197 = 126,4278 MVAr Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng: Q HT = P HT .tg HT = 130,8.0,6197 = 81,0568 MVAr Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo mục (1.1.2.b): max Q = 160,2871 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp: b Q =15% 160,2871 = 24,0431 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị: Q td = P td .tg td Với cos td =0,75 thì tg td =0,8819 thì: Q td = 24.0,8819 = 21,1660 MVAr Nh- vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện: Q tt = 160,2871 + 24,0431 +21,1660 = 205,4962 MVAr Tổng công suất do nhà máy và hệ thống có thể phát ra: Q F + Q HT = 126,4278 + 81,0568 = 207,4846 MVAr Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ, vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. . bằng: max P = 29 6 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị: max %5 PP =5% 29 6 = 14,80 MW Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện: P td = 10%P đm =10% 24 0 = 24 MW Vậy. trong mạng điện có giá trị : P tt = 29 6 + 14,80 + 24 = 334,8MW Theo mục 1.1 .2. b, tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là: P NĐ = P kt = 20 4 MW Nh- vậy trong chế độ phụ. máy điện có giá trị: Q td = P td .tg td Với cos td =0,75 thì tg td =0,88 19 thì: Q td = 24 .0,88 19 = 21 ,1660 MVAr Nh- vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện: Q tt = 160 ,28 71 + 24 ,0431