tính toán chế độ xác lập của mạng điện phân phối

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Môn học: LƯỚI ĐIỆN TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN Chế độ xác lập chế độ thông số chế độ không đổi thay đổi không đáng kể Các thông số chế độ gồm: giá trị S, P, Q, I nhánh, điện áp nút ∆P, ∆Q mạng điện Tính toán mạng điện hở cấp truyền tải Mạng điện hở có số phụ tải gọi mạng liên thông Sơ đồ thay mạng điện có cách ghép nối tiếp đoạn đường dây Đối với đường dây truyền tải cao áp có chiều dài trung bình, sơ đồ thay sơ đồ π (chuẩn) π tương đương có tính đến điện dung đường dây Đối với đường dây ngắn mạng phân phối, đường dây thay tổng trở nối tiếp, bỏ qua điện dung đường dây Tính toán mạng điện hở cấp truyền tải Xét đường dây liên thông nối nguồn đến hai phụ tải sơ đồ thay tương đương pha sau: A * * S1 A * ' A S * ' S − j∆QC' Z1 * " S − j∆QC" * S2 * ' U1 S * − j∆QC' S1 * " Z2 S − j∆QC" Có 02 toán đặt ra: 1–Biết U2, tính ngược điện áp nguồn tìm U1, UA –Biết điện áp đầu nguồn UA, tính U1, U2 * U2 * S2 Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA A * ' A S * ' S − j∆QC' Z1 * " S − j∆QC" * * ' U1 S * − j∆QC' S1 * " Z2 S − j∆QC" * U2 * S2 Đây trường hợp đơn giản Chỉ cần vào điện áp công suất điểm cuối tính ngước nguồn xác định thông số điểm nút mạng điện Trong trình tính xác định tổn thất điện áp tổn thất công suất đoạn đường dây Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA A * ' A S * ' S − j∆QC' Z1 * " S − j∆QC" * * ' U1 S * − j∆QC' S1 * " Z2 S − j∆QC" * U2 * S2 Trước tiên tính cho đoạn đường dây thứ Sau tính toán cho đoạn Cụ thể: Công suất cuối tổng trở nối tiếp đoạn ( cuối Z 2): S " = S − j∆Q" = ( P + jQ ) − j b02l2 U 2 C2 2 2 b02l2 Là dung dẫn trung S 2" = ( P2" + jQ2" ) lập cuối đoạn Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA A * ' A S * * Z1 ' S − j∆QC' " S − j∆QC" * * ' U1 S * − j∆QC' S1 Z2 Tổn thất công suất đoạn 2: "2 "2 P +Q  ( R2 + jX ) ∆S = ( ∆P2 + ∆jQ2 ) = U2 Công suất đầu tổng trở nối tiếp Z2 (là S’2): S 2' = S 2" + ∆S * " S − j∆QC" * U2 * S2 Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA A * ' A S * ' S − j∆QC' * Z1 " S − j∆QC" * * ' U1 S * − j∆QC' S1 * " Z2 S − j∆QC" * U2 * S2 Tổn thất điện áp đoạn 2: " " " " P R + Q X P X − Q 2 R2 ∆U = 2 −j 2 U2 U2 Điện áp đầu đường dây (là U1): U = U + ∆U Đối với đường dây cấp điện áp 110kV bỏ qua phần ảo ∆U2 Góc lệch pha U1 U2 coi không đáng kể Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA A * ' A S * ' S − j∆QC' * Z1 " S − j∆QC" * * ' U1 S * − j∆QC' S1 * " Z2 S − j∆QC" * U2 * S2 Tiếp theo, tính tương tự cho đoạn 1, bắt đầu công suất cuối tổng trở Z đoạn này: S1" = S 2' − j∆QC' + S1 − j∆QC" Với: ∆QC' = b02l2 U1 ∆QC" = b01l1 U1 Bài tập: 7.2 Trường hợp đường dây liên thông Tổn thất công suất: P12 + Q12 P22 + Q22 P32 + Q32 ∆P = r1 + r2 + r3 2 U đm U đm U đm P32 + Q32 P12 + Q12 P22 + Q22 ∆Q = x1 + x2 + x3 2 U đm U đm U đm Trường hợp đường dây liên thông Bài tập 7.3 Tính toán mạng điện có cấp điện áp Xét mạng điện có sơ đồ gồm đường dây cao áp L1, MBA giảm áp B đường dây hạ áp L2 A B b L1 C d L2 Có sơ đồ thay thế: A SA * ' S R1 + jX − j∆QC' * " S − j∆QC U b U c RB + jX B S B S B' ∆PFe + j∆QFe S B" k :1 S B" U d R2 + jX S 2' pC + jqC S 2" pd + jqd Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' S R1 + jX − j∆QC' * " S − j∆QC U b U c RB + jX B S B S B' S B" ∆PFe + j∆QFe k :1 S B" U d R2 + jX S 2' S 2" pC + jqC pd + jqd Mạng điện tính theo bước: Bước 1: Tính toán công suất ngược nguồn – Tổn thất công suất đoạn L2 – Công suất đầu đoạn L2 – Công suất đầu hạ áp MBA – Tổng thất công suất MBA – Tổn thất công suất đoạn L1 công suất kháng điện dung phát lên đường dây cao áp – Công suất đầu đường dây L1 Khi tính toán cho đường dây L2 dùng Uđm2 tính toán cho đường dây L1 dùng Uđm1 Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' S R1 + jX − j∆QC' * " S U b − j∆QC U c RB + jX B S B S B' S B" ∆PFe + j∆QFe k :1 S B" U d R2 + jX S 2' S 2" pC + jqC pd + jqd Mạng điện tính theo bước: Bước 2: Tính sụt áp tìm điện áp cuối đường dây điện áp U A – Sụt áp đường L1 – Tính điện áp Ub cuối đường L1 – Sụt áp qua MBA – Điện áp U’c điểm C qui phía cao áp – Suy điện áp Uc đầu đường L2 qua tỉ số biến áp k = Ucao/Uha – Tiếp tục tính cho đường dây hạ áp, bắt đầu với điện áp U c, tính sụt áp đường dây L2 suy điện áp Ud Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' S R1 + jX − j∆QC' * " S − j∆QC U b U c RB + jX B S B S B' S B" ∆PFe + j∆QFe k :1 S B" S 2' pC + jqC Ví dụ: Cho mạng điện có sơ đồ thay hình  Sc = 10+j5 MVA  Sd = + j2 MVA  Đường dây L1 dài 30km, 110kV, dây AC-70 có ro = 0,46 Ω/km xo = 0,41 Ω/km bo = 2,6.10-6 1/Ω.km  MBA giảm áp: 20000kVA, 110/23kV có ∆Po = 60kW ∆PN = 160kW UN% = 10,5% io% = 3%  Đường dây L2 dài 8km, 22kV, dây AC-185 có ro = 0,17 Ω/km U d R2 + jX xo = 0,38 Ω/km UA = 115kV Xác định SA đầu đường dây cao áp UC, Ud S 2" pd + jqd Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' S R1 + jX − j∆QC' * " S U b − j∆QC U c RB + jX B S B S B' ∆PFe + j∆QFe S B" k :1 S B" Thông số đường dây L1: R1 = 0,46 x 30 = 13,8 (Ω) X1 = 0,41 x 30 = 12,3 (Ω) Y = bo.l = 2,6.10-6 x 30 78.10-6 (1/Ω) Thông số MBA: ∆PN U12đm 160.110 3 RB = 10 = 10 = 4,84 Ω 2 S đm 20000 U N %.U12đm 10,5.110 XB = 10 = 10 = 63,53 Ω S đm 20000 U d R2 + jX S 2' pC + jqC S 2" pd + jqd Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j∆QC' * " S − j∆QC U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' ∆PFe + j∆QFe S B" k :1 S B" U d R2 + jX S 2' S 2" pC + jqC + j2 Bước 1: Tính tổn thất công suất công suất đoạn: - Công suất cuối đường dây L2 S 2" = S d = + j = P2" + jQ2" - Tổn thất công suất đường dây L2 "2 "2 2 P + Q + ∆S = 2 ( R2 + jX ) = (1,36 + j 0,04) = 0,037 + j 0,082 MVA U đm 22 " - Công suất đầu đường dây L2: S 2' = S 2" + ∆S 2" = (3 + j 2) + (0,037 + j 0,082) = 3,037 + j 2,082 MVA Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j∆QC' * " S U b S B' − j∆QC U c 4,84 + j 63,53 S B S B" k :1 ∆PFe + j∆QFe S B" U d R2 + jX S 2' 10 + j S 2" + j2 - Công suất phía thứ cấp MBA: S B" = S 2' + S C = (3,037 + j 2,082) + (10 + j 5) = 13,037 + j 7,082 MVA S B" = 14,84 MVA -Tổn thất công suất qua tổng trở MBA tỉ lệ bình phương công suất qua MBA 2 S   14,84    ∆PB = ∆PCu ,đm  = 0,16  = 0,088MW   20   S đm  " B 2 S  14,84    = 2,1 ∆QB = ∆QCu ,đm   = 1,16 MVAr  20   S đm  " B Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j∆QC' * " S − j∆QC U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' S B" 0,06 + j 0,6 k :1 S B" U d R2 + jX S 2' 10 + j S 2" + j2 - Công suất đầu tổng trở MBA: S B' = S B" + ∆S B = (13,037 + j 7,082) + (0,088 + j1,16) = 13,125 + j8,242 MVA S B' = PB' + jQB' - Công suất phía sơ cấp MBA: S B = S B' + ∆S Fe = (13,125 + j8,242) + (0,06 + j 0,6) = 13,185 + j8,842 MW - Công suất kháng điện dung cuối đường dây L1 phát lên: ∆QC Y 78.10 −6 = U đm1 = 110 = 0,472 MVAr 2 Tính toán mạng điện có cấp điện áp * SA A ' 13,8 + j12,8 S1 − j∆QC' * " S − j 0,472 U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' S B" 0,06 + j 0,6 k :1 S B" U d R2 + jX S 2' 10 + j S 2" + j2 - Công suất cuối tổng trở đường dây L1: S1" = S B − j∆QC = (13,185 + j8,842) − j 0,472 = 13,185 + j8,37 MVA S1" = P1" + jQ1" - Tổn thất công suất đường dây L1 "2 "2 2 P + Q 13 , 185 + , 37 1 ∆S1 = ( R1 + jX ) = (13,8 + j12,3) = 0,278 + j 0,248 MVA 2 U1đm 110 - Công suất đầu tổng trở đường dây L1: S1' = S1" + ∆S1 = (13,185 + j8,37) + (0,278 + j 0,248) = 13,463 + j8,618MVA S ' = P ' + jQ ' 1 Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j 0,516 * " S − j 0,472 U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' S B" 0,06 + j 0,6 k :1 S B" U d R2 + jX S 2' 10 + j S 2" + j2 - Công suất kháng điện dung đầu đường dây L1 phát lên: ∆QC Y 78.10 −6 = UA = 1152 = 0,516 MVAr 2 - Công suất đầu đường dây L1: S A = S1' − j∆QC1 = (13,463 + j8,618) − j 0,516 = 13,463 + j8,102MVA Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j 0,516 * " S − j 0,472 U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' S B" 0,06 + j 0,6 k :1 S B" S 2' 10 + j Bước 2: Tính tổn thất điện áp điện áp nút: - Sụt áp đường dây L1 P1' R1 + Q1' X 13,463.13,8 + 8,618.12,3 ∆U1 = = = 2,537 kV UA 115 - Điện áp nút b: U b = U A − ∆U1 = 115 − 2,537 = 112,463kV - Sụt áp qua MBA: U d R2 + jX PB' RB + QB' X B 13,125.4,84 + 8,242.63,53 ∆U B = = = 5,22 kV Ub 112,463 S 2" + j2 Tính toán mạng điện có cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j 0,516 * " S U b − j 0,472 S B 4,84 + j 63,53 S B' 0,06 + j 0,6 S B" U c' U c k :1 S B" U d R2 + jX S 2' 10 + j S 2" + j2 - Điện áp qui phía cao áp: U c' = U b − ∆U B = 112,463 − 5,22 = 107,243kV - Điện áp nút c Uc qua tỉ số biến áp k=(Ucao/Uha) = 110/23 = 4,783 U c' 107,243 Uc = = = 22,42kV k 4,783 - Sụt áp đường dây L2 P2' R2 + Q2' X 3,037.1,36 + 2,082.3,04 ∆U = = = 0,466 kV Uc 22,42 - Điện áp cuối đường dây L2 U d = U c − ∆U = 22,42 − 0,466 = 21,95 kV CBGD: ThS Nguyễn Hữu Vinh Email: huuvinhdct@gmail.com [...]...TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI Trong mạng điện phân phối, vấn đề chất lượng điện năng phải được đảm bảo Do đó, khi thiết kế đường dây phải đảm bảo độ sụt áp cho phép Trong quá trình tính toán mạng phân phối, cần đưa ra một số giả thiết sau: - Do điện áp thấp so với điện áp truyền tải, chiều dài từng đường dây ngắn nên không xét ảnh hưởng của điện dung đường dây Tuy nhiên,... dùng Uđm1 Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 1 S R1 + jX 1 − j∆QC' 1 * " 1 S U b − j∆QC 2 U c RB + jX B S B S B' S B" ∆PFe + j∆QFe k :1 S B" U d R2 + jX 2 S 2' S 2" pC + jqC pd + jqd Mạng điện được tính theo 2 bước: Bước 2: Tính sụt áp và tìm điện áp cuối đường dây bắt đầu từ điện áp U A – Sụt áp trên đường L1 – Tính điện áp Ub cuối đường L1 – Sụt áp qua MBA – Điện áp U’c của điểm... + jqd Mạng điện được tính theo 2 bước: Bước 1: Tính toán công suất ngược về nguồn – Tổn thất công suất trên đoạn L2 – Công suất ở đầu đoạn L2 – Công suất ở đầu thanh cái hạ áp của MBA – Tổng thất công suất trong MBA – Tổn thất công suất trên đoạn L1 và công suất kháng do điện dung phát lên của đường dây cao áp – Công suất ở đầu đường dây L1 Khi tính toán cho đường dây L2 dùng Uđm2 và khi tính toán cho... đường dây liên thông Bài tập 7.3 Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp Xét mạng điện có sơ đồ gồm đường dây cao áp L1, MBA giảm áp B và đường dây hạ áp L2 A B b L1 C d L2 Có sơ đồ thay thế: A SA * ' 1 S R1 + jX 1 − j∆QC' 1 * " 1 S − j∆QC 2 U b U c RB + jX B S B S B' ∆PFe + j∆QFe S B" k :1 S B" U d R2 + jX 2 S 2' pC + jqC S 2" pd + jqd Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 1 S R1 + jX 1... qui về phía cao áp – Suy ra điện áp Uc ở đầu đường L2 qua tỉ số biến áp k = Ucao/Uha – Tiếp tục tính cho đường dây hạ áp, bắt đầu với điện áp U c, tính sụt áp trên đường dây L2 và suy ra điện áp Ud Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 1 S R1 + jX 1 − j∆QC' 1 * " 1 S − j∆QC 2 U b U c RB + jX B S B S B' S B" ∆PFe + j∆QFe k :1 S B" S 2' pC + jqC Ví dụ: Cho mạng điện có sơ đồ thay thế như... kháng do điện dung đường dây sinh ra là khá lớn, khi đó cần xét đến điện dung cáp ngầm - Bỏ qua thành phần vuông góc (PX-QR)/U khi tính toán sụt áp vì thành phần này không đáng kể khi điện trở lớn và hệ số công suất thấp - Dùng điện áp định mức Uđm trong tính toán sụt áp và tổn thất công suất Trường hợp đường dây hình tia: Cho đường dây hình tia có điện áp định mức U đm, chiều dài l km, điện trở ro... j8,618) − j 0,516 = 13,463 + j8,102MVA Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j 0,516 * " 1 S − j 0,472 U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' S B" 0,06 + j 0,6 k :1 S B" S 2' 10 + j 5 Bước 2: Tính tổn thất điện áp và điện áp tại các nút: - Sụt áp trên đường dây L1 P1' R1 + Q1' X 1 13,463.13,8 + 8,618.12,3 ∆U1 = = = 2,537 kV UA 115 - Điện áp tại nút b: U b = U A − ∆U1 = 115... 13,125.4,84 + 8,242.63,53 ∆U B = = = 5,22 kV Ub 112,463 S 2" 3 + j2 Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j 0,516 * " 1 S U b − j 0,472 S B 4,84 + j 63,53 S B' 0,06 + j 0,6 S B" U c' U c k :1 S B" U d R2 + jX 2 S 2' 10 + j 5 S 2" 3 + j2 - Điện áp qui về phía cao áp: U c' = U b − ∆U B = 112,463 − 5,22 = 107,243kV - Điện áp tại nút c Uc qua tỉ số biến áp k=(Ucao/Uha) = 110/23... %.U12đm 10,5.110 2 XB = 10 = 10 = 63,53 Ω S đm 20000 U d R2 + jX 2 S 2' pC + jqC S 2" pd + jqd Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j∆QC' 1 * " 1 S − j∆QC 2 U b S B U c 4,84 + j 63,53 S B' ∆PFe + j∆QFe S B" k :1 S B" U d R2 + jX 2 S 2' S 2" pC + jqC 3 + j2 Bước 1: Tính tổn thất công suất và công suất trên các đoạn: - Công suất cuối đường dây L2 S 2" = S d = 3... đường dây L2: S 2' = S 2" + ∆S 2" = (3 + j 2) + (0,037 + j 0,082) = 3,037 + j 2,082 MVA Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp A SA * ' 13,8 + j12,8 S1 − j∆QC' 1 * " 1 S U b S B' − j∆QC 2 U c 4,84 + j 63,53 S B S B" k :1 ∆PFe + j∆QFe S B" U d R2 + jX 2 S 2' 10 + j 5 S 2" 3 + j2 - Công suất phía thứ cấp của MBA: S B" = S 2' + S C = (3,037 + j 2,082) + (10 + j 5) = 13,037 + j 7,082 MVA S