tính toán chế độ xác lập của mạng điện phân phối

Tính toán mạng điện hở cấp truyền tảiMạng điện hở có một số phụ tải còn gọi là mạng liên thông.. Đối với đường dây truyền tải cao áp có chiều dài trung bình, sơ đồ thay thế là sơ đồ π ch

Môn học:

LƯỚI ĐIỆN 2

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN

Chế độ xác lập là chế độ trong đó các thông số

chế độ này không đổi hoặc thay đổi không đáng

kể Các thông số chế độ gồm: giá trị S, P, Q, I trên các nhánh, điện áp ở các nút và ∆ P, ∆ Q trong

mạng điện.

Tính toán mạng điện hở cấp truyền tải

Mạng điện hở có một số phụ tải còn gọi là mạng liên thông Sơ đồ thay thế của mạng điện có được bằng cách ghép nối tiếp từng đoạn đường dây

Đối với đường dây truyền tải cao áp có chiều dài trung bình, sơ đồ thay thế là sơ đồ π (chuẩn) hoặc

π tương đương có tính đến điện dung đường dây

Đối với đường dây ngắn mạng phân phối, đường dây được thay thế bằng tổng trở nối tiếp, bỏ qua điện dung đường dây.

Tính toán mạng điện hở cấp truyền tải

Xét đường dây liên thông nối một nguồn đến hai phụ tải và

sơ đồ thay thế tương đương 1 pha như sau:

* 1

A

* 1

* 1

S

' 2

C Q

j∆

2

C Q

C Q

j∆

1

C Q

S

Có 02 bài toán đặt ra:

Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA

A

* 1

* 1

S

' 2

C Q

j∆

2

C Q

C Q

j∆

1

C Q

S

Đây là trường hợp đơn giản Chỉ cần căn cứ vào điện áp

và công suất ở điểm cuối tính ngước về nguồn sẽ xác định được các thông số tại các điểm nút của mạng điện.

Trong quá trình tính còn xác định được tổn thất điện áp và tổn thất công suất trên từng đoạn đường dây.

Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA

A

* 1

* 1

S

' 2

C Q

j∆

2

C Q

C Q

j∆

1

C Q

S

Trước tiên tính cho đoạn đường dây thứ 2 Sau đó tính

toán cho đoạn 1 Cụ thể:

2

2

02 2

2

"

2 2

P Q

j S

Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA

A

* 1

* 1

S

' 2

C Q

j∆

2

C Q

C Q

j∆

1

C Q

Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA

A

* 1

* 1

S

' 2

C Q

j∆

2

C Q

C Q

j∆

1

C Q

"

2 2

2

"

2 2

"

2 2

U

R Q X

P j U

X Q R

P

∆ 

2 2

Đối với đường dây cấp điện áp 110kV có thể bỏ qua phần ảo của ∆U2 Góc lệch pha của U1 và U2 coi như không đáng kể

Bài toán: Biết U2, tính áp nguồn U1, UA

A

* 1

* 1

S

' 2

C Q

j∆

2

C Q

C Q

j∆

1

C Q

' 2

' 2

"

1 S j QC S j QC

2 1

2 02

' 2

Bài tập: 7.2

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, với cáp ngầm có chiều dài lớn thì có thể công xuất 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:

a) Đối với đường dây 3 pha:

Tổn thất điện áp:

% 10

% 100

1000

∆U(V)

– P (kW)

Trường hợp đường dây hình tia:

% 10

.

).

sin cos

(

đm

o o

U

l x

r

S

∆ Tổn thất điện áp được viết theo cách khác:

km

kVA U

x

r K

đm

o

10

) sin cos

l S K

∆

Trường hợp đường dây hình tia:

l x

r I R

R I

U % = 3 ( cos ϕ + sin ϕ ) = 3 ( o cos ϕ + o sin ϕ ).

∆

Nếu tính theo dòng điện:

Tổn thất công suất tác dụng:

R U

S R

U

Q

P RI

P

đm đm

2

2 2

S X

U

Q

P XI

Q

đm đm

2

2 2

∆P (W)

∆Q (VAr)

Hoặc:

– P (MW) – Q (MVAr) – S(MVA) – U đm (kV),

∆P (MW)

∆Q (MVAr)

Trường hợp đường dây hình tia:

b) Đối với đường dây một pha 2 dây:

Công thức tính sụt áp và tổn thất công suất tương tự như đường dây ba pha, với U đm là điện áp định mức giữa 2 dây:

r I R

R I

U % = ( cos ϕ + sin ϕ ) = ( o cos ϕ + o sin ϕ ) 2

∆

R U

S R

U

Q

P RI

P

đm đm

2

2 2

S X

U

Q

P XI

Q

đm đm

2

2 2

Trường hợp đường dây liên thông

Xét mạng điện phân phối liên thông có sơ đồ như sau:

Trường hợp đường dây liên thông Các ký hiệu:

- pi,qi: công suất các phụ tải I

- Pi, Qi: công suất đi trên đoạn đường dây I

- ri, xi: điện trở, cảm kháng đoạn đường dây i

- Ri, Xi: điện trở, cảm kháng tính từ đầu nguồn A đến nút i

Trường hợp đường dây liên thông

Công suất đi trên đoạn i:

i m

m n

i m

m i

i i

U

x Q r

P

∆

m: chỉ số nút Tổn thất điện áp trên đoạn i:

đm đm

x Q r

P U

x Q r

P U

x Q r

Trường hợp đường dây liên thông

3 2

2 3

2 3 2

2

2 2

2 2 1

2

2 1

U

Q

P r

U

Q

P P

đm đm

đm

+ +

+ +

2 3

2 3 2

2

2 2

2 2 1

2

2 1

U

Q

P x

U

Q

P Q

đm đm

đm

+ +

+ +

+

=

∆

Trường hợp 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

C Q

'

B S S B"

C

C jq

' 2

S

"

B S k: 1

c U

Có sơ đồ thay thế:

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

C Q

'

B S S B"

C

C jq

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

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 L1 dùng Uđm1.

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

C Q

'

B S S B"

C

C jq

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

Mạng điện được tính theo 2 bước:

Bước 2: Tính sụt áp và tìm điện áp cuối đường dây bắt đầu từ điện áp UA

– Sụt áp trên đường L1

– Tính điện áp Ub cuối đường L1

– Sụt áp qua MBA

– Điện áp U’c của điểm C 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 Uc, tính sụt áp

trên đường dây L2 và suy ra điện áp Ud

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

C Q

'

B S S B"

C

C jq

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

Ví dụ: Cho mạng điện có sơ đồ thay thế như hình trên

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

C Q

'

B S S B"

C

C jq

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

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:

160 10

.

2

2 3

2

2 1

đm

đm

N B

S

U

P R

10 10

.

N B

S

U U

X

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

,

13 + j

' 1

C Q

'

B S S B"

C

C jq

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

Bước 1: Tính tổn thất công suất và công suất trên các đoạn:

- Công suất cuối đường dây L2

j jX

R U

Q

P S

đm

082 , 0 037

, 0 )

04 , 0 36

, 1

( 22

2

3 )

2 2

2 2

2 2

j j

S S

S 2' = 2" + ∆ 2" = ( 3 + 2 ) + ( 0 , 037 + 0 , 082 ) = 3 , 037 + 2 , 082

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

- Công suất phía thứ cấp của MBA:

-Tổn thất công suất qua tổng trở MBA tỉ lệ bình phương công suất qua MBA

MVA S

MVA j

j j

S S

S

B

C B

84 , 14

082 ,

7 037

, 13 )

5 10

( ) 082 ,

2 037

, 3 (

"

' 2

"

=

+

= +

+ +

= +

,

13 + j

' 1

C Q

'

B S S B"

5

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

MW S

S P

P

đm

B đm

Cu

20

84 ,

14 16 , 0

2 2

S Q

đm Cu

20

84 ,

14 1 , 2

2 2

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

- Công suất ở đầu tổng trở của MBA:

- Công suất phía sơ cấp MBA:

' '

'

"

B B

B

B B

B

jQ P

S

MVA j

j j

S S

+ +

=

∆ +

b

U

d U

,

13 + j

' 1

C Q

'

B S S B"

5

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

MW j

j j

S S

S B = B' + ∆ Fe = ( 13 , 125 + 8 , 242 ) + ( 0 , 06 + 0 , 6 ) = 13 , 185 + 8 , 842

- Công suất kháng do điện dung ở cuối đường dây L1 phát lên:

MVAr U

Y

2

10

78 2

2

6 2

1

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

- Công suất ở ngay cuối tổng trở đường dây L1:

S

MVA j

j j

Q j S

b

U

d U

,

13 + j

' 1

C Q

'

B S S B"

5

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

- Tổn thất công suất trên đường dây L1

MVA j

j jX

R U

0 278

, 0 ) 3 , 12 8

, 13

( 110

37 , 8 185

,

13 )

2 2

1 1

2 1

S

MVA j

j j

S S

+ +

=

∆ +

=







Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

A

6 , 0 06 ,

b

U

d U

,

13 + j

516 , 0

'

B S S B"

5

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

- Công suất kháng do điện dung ở đầu đường dây L1 phát lên:

MVAr U

Y

2

10

78 2

2

6 2

- Công suất ở đầu đường dây L1:

MVA j

j j

Q j S

S A = 1' − ∆ C1 = ( 13 , 463 + 8 , 618 ) − 0 , 516 = 13 , 463 + 8 , 102

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

Bước 2: Tính tổn thất điện áp và điện áp tại các nút:

- Sụt áp trên đường dây L1

kV U

X Q R

P U

A

537 ,

2 115

3 , 12 618 , 8 8 , 13 463 ,

13

1

' 1 1

' 1

∆

- Điện áp tại nút b:

kV U

U

Ub = A − ∆ 1 = 115 − 2 , 537 = 112 , 463

A

6 , 0 06 ,

b

U

d U

,

13 + j

516 , 0

'

B S S B"

5

' 2

S

"

B S

1 :

k

c U

- Sụt áp qua MBA:

kV U

X Q R

P

463 ,

112

53 , 63 242 ,

8 84 , 4 125 , 13

' '

Tính toán mạng điện có 2 cấp điện áp

- Điện áp qui về phía cao áp:

- Điện áp tại nút c Uc qua tỉ số biến áp k=(Ucao/Uha) = 110/23 = 4,783

kV k

U

783 ,

4

243 ,

X Q R

P U

c

466 ,

0 42

, 22

04 , 3 082 , 2 36 , 1 037 ,

3

2

' 2 2

' 2

∆

kV U

,

13 + j

516 , 0

'

B S S B"

5

10 j+ 3 j+ 2

' 2

S

"

B S k: 1

c U

'

c U

CBGD: ThS Nguyễn Hữu Vinh Email: huuvinhdct@gmail.com