đề thi học phân lưới điện

TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN VIỆN ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT PHẠM NĂNG VĂN Chú ý: Sinh viên phải nộp lại đề thi Được sử dụng tài liệu Đường dây truyền tải điện pha có Uđm = 500 kV, chiều dài L = 800 km, điện kháng đơn vị xo = 0,2758 Ω/km, dung dẫn đơn vị bo = 4,0261 μS/km Bỏ qua tổn thất Đường dây có đặt tụ bù dọc vị trí đường dây với mức độ bù 50% XC P2, cosφ2 1) Đường dây vận hành chế độ không tải Điện áp vận hành đầu đường dây U1 = 500 kV a) Hãy xác định điện áp cuối đường dây công suất đầu đường dây b) Nếu điện áp cuối đường dây lớn 5% điện áp định mức đường dây xác định điện kháng công suất kháng bù ngang đặt cuối đường dây để thỏa mãn yêu cầu điện áp c) Sau đặt kháng bù ngang, xác định điện áp hai đầu tụ bù dọc dòng điện qua tụ Nêu nhận xét? 2) Đường dây vận hành chế độ có tải với hệ số công suất phụ tải 0,95 (chậm sau) Điện áp đầu đường dây điều chỉnh để U1  500 kV; U2  475 kV a) Hãy xác định giới hạn công suất tác dụng phụ tải cuối đường dây theo điều kiện ổn định góc tĩnh đường dây có bù Biết rằng: góc công suất thực tế δ ≤ 35o b) Phụ tải cuối đường dây có công suất tác dụng công suất giới hạn theo điều kiện ổn định góc tĩnh - Hãy xác định loại thiết bị bù công suất phản kháng công suất thiết bị bù cần đặt vị trí cuối đường dây - Xác định điện áp đầu tụ bù dọc dòng điện qua tụ - Xác định tổn thất công suất đường dây - Vẽ phân bố điện áp đường dây (có tính toán giải thích) 3) Tụ bù dọc sử dụng để nâng cao công suất truyền tải đường dây có đặc điểm gì? Mức độ bù dọc thường lựa chọn (giải thích)? TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN Giảng viên phụ trách HP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN PHẠM NĂNG VĂN VIỆN ĐIỆN LÊ THỊ MINH CHÂU SỐ ĐỀ: THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT Chú ý: Sinh viên phải nộp lại đề thi Được sử dụng tài liệu Đường dây truyền tải điện pha mạch có Uđm = 500 kV, chiều dài L = 800 km, điện kháng đơn vị xo = 0,2758 Ω/km, dung dẫn đơn vị bo = 4,0261 μS/km Bỏ qua tổn thất G Máy bù Đường dây có đặt tụ bù dọc vị trí đường dây với mức độ bù 35% Điện áp đầu đường dây điều chỉnh để U1  525 kV; U2  500 kV Phụ tải nút có hệ số công suất 0,96 (chậm sau) 1) Xác định hệ số ABCD đường dây có đặt tụ bù dọc Tụ bù dọc ảnh hưởng đến hệ số ABCD nào? [2 điểm] 2) Phụ tải nút a) Máy phát G máy bù tiêu thụ MVAr công suất phản kháng? Giả sử máy phát G tiêu thụ 200 MVAr cần đặt kháng điện nút có công suất điện kháng bao nhiêu? [1 điểm] b) Xác định điện áp đầu tụ bù dọc [1 điểm] c) Tìm vị trí có điện áp lớn đường dây xác định điện áp lớn [1 điểm] d) Vẽ phân bố điện áp đường dây? Nêu nhận xét? [1 điểm] Chú ý: Xác định điện áp vị trí x = 100*N (N = 0, 1, 2, …) 3) Đường dây vận hành với góc công suất 40 độ Hãy xác định: - Công suất phụ tải, công suất máy phát máy bù, tổn thất công suất mạng điện [1,0 điểm] - Điện áp phức đầu tụ bù dọc công suất tụ bù dọc [1,0 điểm] - Mức độ mang tải vị trí đầu vị trí cuối đường dây theo điều kiện phát nóng Biết rằng, dòng điện cho phép theo điều kiện phát nóng lâu dài đường dây 3200 A [0,5 điểm] 4) Bằng đồ thị vectơ, chứng minh tụ bù dọc có tác dụng tốt tới phân bố điện áp đường dây chế độ không tải chế độ phụ tải cực đại Sử dụng sơ đồ thay hình PI đường dây đường dây điều chỉnh điện áp đầu [1,5 điểm] TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: VIỆN ĐIỆN PHẠM NĂNG VĂN THỜI GIAN LÀM BÀI: 60 PHÚT Họ tên sinh viên:………………………………………………………… Cho đường dây có đặt kháng bù ngang hình vẽ m 400 km 350 km Xkm Xk2 Đường dây có điện áp định mức 500 kV có thông số đơn vị x o = 0,28 Ω/km; bo = 4,1 μS/km Đường dây không tổn thất Điện áp vận hành nút 1, m, 500 kV, 525 kV, 500 kV Phụ tải nút m 2: S m  100  j 70 MVA S  150  j85 MVA 1) Xác định điện kháng công suất kháng bù ngang 2) Xác định công suất nguồn điện nút 3) Xác định độ lệch góc pha điện áp đầu đường dây TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN VIỆN ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: THỜI GIAN LÀM BÀI: 150 PHÚT PHẠM NĂNG VĂN Chú ý: Sinh viên phải nộp lại đề thi Được sử dụng tài liệu CÂU (3 điểm) Cho đường dây tải điện dài có điện áp định mức 500 kV, chiều dài 700 km Các thông số đơn vị đường dây xo = 0,27 Ωkm; bo = 4,4.10-6 S/km 1) Lập sơ đồ thay hình PI tương đương đường dây o 2) Giả sử U1  500 kV, U2  475 kV,   35 Hãy xác định điện kháng dung tính công suất tụ bù dọc đặt vị trí đường để nâng công suất tác dụng truyền tải đường dây theo điều kiện ổn định góc 1000 MW Từ đó, xác định mức độ bù dọc nhu cầu công suất phản kháng đầu đường dây Biết rằng, hệ số công suất phụ tải 0,95 (chậm sau) CÂU (3 điểm) Cho lưới điện phân phối đối xứng hình vẽ: 4km 2km 3km 2km 1,5km Dữ liệu cho sau: - Điện áp vận hành đầu nguồn Uo = 11 kV - Công suất phụ tải cho thời điểm: S1  1400  j700 kVA S3  800  j500 kVA S2  1200  j450 kVA S4  1000  j600 kVA S5  2500  j1200 kVA - Các đường dây thông số đơn vị giống nhau: ro = 0,33 Ω/km; xo = 0,395 Ω/km 1) Viết công thức lặp để xác định điện áp nút sử dụng phương pháp cộng công suất 2) Lấy xấp xỉ ban đầu điện áp nút điện áp định mức mạng, xác định điện áp nút mạng điện sau bước lặp Sau đó, xác định tổn thất công suất tổn thất điện áp lớn mạng điện CÂU (3 điểm) Cho mạng điện hình vẽ: D T Dữ liệu cho sau: - Điện áp vận hành nguồn điện 121 kV - Đường dây mạch D có: ro = 0,17 Ω/km; xo = 0,41 Ω/km; bo = 2,8.10-6 S/km; L = 60 km - Máy biến áp T có: Sđm = 40 MVA; UCđm = 115 kV; UHđm = 23,5 kV; ΔPo = 29 kW; Io% = 0,75; ΔPN = 145 kW; uN% = 10,5; eo% = 1,78 Máy biến áp có 19 đầu phân áp đặt phía cao áp, vận hành với nấc phân áp n = - Phụ tải nút 3: PD3 = 28 MW; cosφ3 = 0,9 (chậm sau) - Phụ tải nút 1: PD1 = 40 MW; cosφ1 = 0,87 (chậm sau) 1) Lấy Scb = 100 MVA, Ucb = 110 kV Lập sơ đồ thay mạng điện hệ đơn vị tương đối (sử dụng sơ đồ thay hình PI cho đường dây máy biến áp, bỏ qua tổn thất mạch từ máy biến áp) 2) Xây dựng ma trận tổng dẫn nút mạng điện 3) Viết công thức lặp để xác định điện áp nút theo phương pháp Gauss – Seidel (phải thay số tất đại lượng biết) 4) Lấy xấp xỉ ban đầu 0 0 U2  U3  pu , xác định điện áp nút mạng điện sau bước lặp Lấy chữ số phần thập phân TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: VIỆN ĐIỆN PHẠM NĂNG VĂN THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT CÂU (3 điểm) Đường dây truyền tải điện pha có Uđm = 500 kV, chiều dài L = 1000 km, điện cảm đơn vị Lo = 0,97 mH/km, điện dung đơn vị Co = 0,0115 μF/km Điện áp vận hành đầu đường dây U = 525 kV Phụ tải cuối đường dây có công suất 150 + j35 MVA Đường dây có đặt kháng bù ngang để giữ điện áp nút m điện áp đầu đường dây Bỏ qua tổn thất m L/2 L/2 Xkm Xk2 1) Xác định công suất định mức điện kháng kháng bù ngang 2) Xác định công suất nguồn 3) Vẽ sơ chiều dòng công suất phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây có đặt kháng bù CÂU (7 điểm) Cho mạng điện gồm nút hình vẽ L1 L2 Dữ liệu mạng điện cho hệ đơn vị tương công suất Scb = 100 MVA, điện áp Ucb = 220 kV Dữ liệu nút: Nút Công suất phụ tải PD (MW) QD (MVAr) 90 36 90 45 350 164 Công suất tác dụng nguồn PG (MW) U (pu) δ (độ) 1,05 200 1,02 Dữ liệu nhánh: Nhánh R (pu) X (pu) B (pu) Ghi 1-3 0,01952 0,08662 0,13560 Thông số mạch 2-3 0,01392 0,06191 0,10533 1) Thành lập ma trận tổng dẫn nút mạng điện 2) Viết công thức lặp để xác định điện áp nút theo phương pháp Gauss – Seidel (phải thay số tất đại lượng biết) 3) Lấy xấp xỉ ban đầu 20   3   0; U3   1,0 pu , xác định điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp lặp Gauss - Seidel 4) Sử dụng tiêu chuẩn độ lệch công suất nút (ε = 0,01), chứng minh kết điện áp nút toán phân tích chế độ xác lập cho sau: 2  1,79663o ; 3  5,30687o ; U3  0,97552 pu 5) Sử dụng trị số điện áp nút cho ý 4, xác định phân bố công suất mạng điện, tổn thất công suất công suất phát nguồn điện (quy đổi sang hệ đơn vị có tên) 6) Theo anh (chị), sử dụng phương pháp cộng công suất để phân tích chế độ xác lập mạng điện hay không? Nếu có anh (chị) nêu bước tính (có giải thích)? 7) So sánh phương pháp Gauss – Seidel Newton - Raphson? Tại phải có nút cân toán phân tích CĐXL? Chú ý câu 2: Các tính toán sử dụng hệ đơn vị tương đối Kết tính điện áp nút viết dạng tọa độ cực lấy chữ số phần thập phân TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: VIỆN ĐIỆN PHẠM NĂNG VĂN THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT CÂU (4 điểm) Đường dây truyền tải điện pha có Uđm = 500 kV, chiều dài L = 700 km, điện cảm đơn vị Lo = 0,97 mH/km, điện dung đơn vị Co = 0,0115 μF/km Điện áp vận hành đầu đường dây U1 = U2 = 500 kV Phụ tải nút có công suất 150 + j35 MVA Nguồn điện nút phát công suất 50 MW Đường dây có đặt kháng bù ngang để giữ điện áp nút m điện áp định mức đường dây Bỏ qua tổn thất m L/2 L/2 Xkm 1) Xác định công suất định mức điện kháng kháng bù ngang 2) Xác định công suất nguồn 3) Vẽ sơ dòng công suất phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây có đặt kháng bù 4) Sử dụng phương pháp Newton – Raphson, anh (chị) có xác định điện kháng kháng bù ngang nút m không? Nếu có anh (chị) nêu bước tính (có giải thích)? CÂU (6 điểm) Cho mạng điện gồm nút hình vẽ L2 L1 Dữ liệu mạng điện cho hệ đơn vị tương công suất Scb = 100 MVA, điện áp Ucb = 220 kV Dữ liệu nút: Nút Công suất phụ tải PD (MW) QD (MVAr) 170 130 90 45 250 117 Công suất tác dụng nguồn PG (MW) U (pu) δ (độ) 1,05 300 1,10 Dữ liệu nhánh: Nhánh R (pu) X (pu) B (pu) Ghi 1-3 0,01952 0,08662 0,13560 Thông số mạch 2-3 0,01392 0,06191 0,10533 Thông số mạch Tụ bù ngang cố định đặt nút có công suất định mức 60 MVAr 1) Thành lập ma trận tổng dẫn nút mạng điện 2) Viết công thức lặp để xác định điện áp nút theo phương pháp Gauss – Seidel (phải thay số tất đại lượng biết) 3) Lấy xấp xỉ ban đầu       0; U   1,0 pu , xác định điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp Gauss - Seidel 4) Sử dụng tiêu chuẩn độ lệch công suất nút (ε = 0,01), chứng minh rằng: kết điện áp nút toán phân tích chế độ xác lập cho sau: 1  5,99132o ; 3  2,60682o ; U1  1,06341 pu 5) Sử dụng trị số điện áp nút cho ý 4, xác định phân bố công suất mạng điện, tổn thất công suất công suất phát nguồn điện (quy đổi sang hệ đơn vị có tên) 6) Nếu tụ bù ngang nút không làm việc điện áp nút mạng điện (biên độ góc pha) thay đổi (có giải thích)? Nêu ưu nhược điểm tụ bù ngang sử dụng để điều chỉnh điện áp hệ thống điện? Chú ý câu 2: Các tính toán sử dụng hệ đơn vị tương đối Kết tính điện áp nút viết dạng tọa độ cực lấy chữ số phần thập phân TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN VIỆN ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: THỜI GIAN LÀM BÀI: 90 PHÚT PHẠM NĂNG VĂN Họ tên sinh viên:………………………………………………………… Cho lưới điện có đặt tụ bù dọc vị trí đầu đường dây hình vẽ: 2ACSR (4x300) 500 + j180 MVA 450 km, 500 kV Mức độ bù dọc 30% Các thông số đơn vị đường dây: xo = 0,3 Ω/km; bo = 4,0 μS/km (đường dây không tổn thất) Dây dẫn ACSR300 có dòng điện cho phép 850 A Điện áp vận hành nút 500 kV 1) Xây dựng ma trận tổng dẫn nút mạng điện (3 điểm) 2) Xác định điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp lặp Gauss – Seidel (Viết hệ phương trình lặp, thay số cụ thể kết bước lặp) (3 điểm) 3) Biết điện áp nút sau thuật toán hội tụ: U  473,132, 45o kV; U  505,97  5,33o kV a Vẽ phân bố điện áp chiều dòng công suất đường dây (Tính điện áp vị trí cách 50 km đường dây) (2 điểm) b Tính công suất phát nguồn, tổn thất công suất mức độ mang tải đường dây (1,5 điểm) c Giả sử đường dây vận hành chế độ không tải Hãy vẽ phân bố điện áp đường dây có tụ bù dọc (vẽ đồ thị có giải thích) (0,5 điểm) Chú ý: Các tính toán cho câu hỏi sử dụng hệ đơn vị tương S cb = 100 MVA Ucb = 500 kV Góc pha điện áp sử dụng đơn vị độ 20132 ThS Phạm Năng Văn Viện Điện – ĐH Bách Khoa Hà Nội EE 4010 BÀI TẬP SỐ Cho sơ đồ hệ thống điện hình 1: L1 G2 G1 L2 L3 T Hình Dữ liệu cho sau: - G1 nhà máy cân công suất với điện áp vận hành nút U1  121 kV - Nhà máy điện G2: PG2 = 100 MW; U2  115 kV ; -20 MVAr ≤ QG2 ≤ 70 MVAr - Công suất phụ tải nút cho bảng Bảng Nút PD (MW) QD (MVAr) 30 15 50 30 70 30 30 20 - Thông số đường dây cho bảng Bảng Đường dây Chiều dài (km) Loại dây dẫn L1 xem thích ACSR 150 L2 25 ACSR 120 L3 55 ACSR 240 - Số liệu kỹ thuật máy biến áp sau: Sdm  40 MVA; UCdm  115 kV; UHdm  11 kV; uN %  10,5; PN  175 kW; Po  42 kW; Io %  0,7 Biết rằng, máy biến áp có 19 nấc phân áp đặt phía cao áp; độ thay đổi điện áp nấc phân áp eo% = 1,78; vận hành với nấc phân áp định mức (n = 0) - Tụ bù ngang nút có công suất định mức 10 MVAr - Thông số đơn vị dây dẫn có Uđm = 110 kV Loại dây ro xo bo Ω/km Ω/km 10-6 S/km Icp A AC-70 0,46 0,44 2,58 275 AC-95 0,33 0,43 2,65 335 AC-120 0,27 0,42 2,69 380 AC-150 0,21 0,42 2,74 445 AC-185 0,17 0,41 2,84 515 AC-240 0,13 0,39 2,86 610 Lập sơ đồ thay mạng điện tính toán thông số sử dụng hệ đơn vị tương đối Xây dựng ma trận tổng dẫn nút mạng điện Phân loại nút (ghi rõ tham số biết tham số cần tìm) Máy cắt đầu nhánh – trạng thái MỞ a Cải biên ma trận tổng dẫn nút b Xây dựng hệ phương trình công suất nút theo dạng (tọa độ Đề các, tọa độ cực, dạng lai) c Tìm điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp Gauss – Seidel d Tìm điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp Newton - Raphson e Tìm điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp tách biến nhanh f Tìm điện áp nút sử dụng phương pháp dòng điện chiều g Lấy trị số điện áp cuối bước lặp thứ sử dụng phương pháp Newton – Raphson, xác định phân bố công suất; công suất phát nguồn tổn thất công suất mạng điện Từ đó, xác định mức độ mang tải đường dây mạng điện h Đánh giá sai số công suất nút sử dụng phương pháp trào lưu công suất xoay chiều Nêu nhận xét? i Xác định hệ số phân bố dịch chuyển dòng nút (PTDF) Máy cắt đầu nhánh – trạng thái ĐÓNG máy biến áp vận hành với nấc phân áp n (xem thích) a Lập sơ đồ thay hình PI máy biến áp T b Cải biên ma trận tổng dẫn nút mạng điện c Tính điện áp nút sau bước lặp sử dụng phương pháp lặp Gauss – Seidel Máy cắt đầu nhánh – trạng thái ĐÓNG máy biến áp có tự động điều chỉnh điện áp tải để giữ điện áp nút 10,5 kV Hãy xác định điện áp nút nấc phân áp máy biến áp sử dụng phương pháp Newton – Raphson (thực bước lặp) CHÚ THÍCH Chiều dài đường dây L1 (km) ứng với chữ số thứ nấc phân áp n ứng với chữ số thứ hai số thứ tự sinh viên theo danh sách Chữ số L1 (km) 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 n -9 -7 -5 -3 -1 Ví dụ: Sinh viên có STT = 10: L = 50 km, n = -9 ...TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN Giảng viên phụ trách HP ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN PHẠM NĂNG VĂN VIỆN ĐIỆN LÊ THỊ MINH CHÂU SỐ ĐỀ: THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT Chú ý: Sinh viên phải nộp lại đề thi. .. định điện kháng công suất kháng bù ngang 2) Xác định công suất nguồn điện nút 3) Xác định độ lệch góc pha điện áp đầu đường dây TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN VIỆN ĐIỆN... phân TRƯỜNG ĐỀ THI HỌC PHẦN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯỚI ĐIỆN Giảng viên phụ trách HP SỐ ĐỀ: VIỆN ĐIỆN PHẠM NĂNG VĂN THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT CÂU (3 điểm) Đường dây truyền tải điện pha có