đề thi học phân lưới điện

b Nếu điện áp cuối đường dây lớn hơn 5% điện áp định mức của đường dây thì hãy xác định điện kháng và công suất của kháng bù ngang đặt tại cuối đường dây để thỏa mãn yêu cầu điện áp.. c

Trang 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ

NỘI VIỆN ĐIỆN

LƯỚI ĐIỆN

SỐ ĐỀ: 1

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 3 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 tại vị trí giữa đường dây với mức độ bù bằng 50 %

P2, cosφ2

1) Đường dây vận hành ở chế độ không tải Điện áp vận hành đầu đường dây U1 = 500 kV

a) Hãy xác định điện áp cuối đường dây và công suất đầu đường dây

b) Nếu điện áp cuối đường dây lớn hơn 5% điện áp định mức của đường dây thì hãy xác định điện kháng

và công suất của kháng bù ngang đặt tại cuối đường dây để thỏa mãn yêu cầu điện áp

c) Sau khi đặt kháng bù ngang, hãy xác định điện áp ở hai đầu của tụ bù dọc và dòng điện qua tụ Nêu nhận xét?

2) Đường dây vận hành ở chế độ có tải với hệ số công suất của phụ tải bằng 0,95 (chậm sau) Điện

áp 2 đầu đường dây được 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 của đường dây có bù Biết rằng: góc công suất thực tế δ ≤ 35o

b) Phụ tải cuối đường dây có công suất tác dụng bằng công suất giới hạn theo điều kiện ổn định góc tĩnh

- Hãy xác định loại thiết bị bù công suất phản kháng và công suất của thiết bị bù cần đặt tại vị trí cuối đường dây

- Xác định điện áp ở 2 đầu của tụ bù dọc và dòng điện qua tụ

- Xác định tổn thất công suất trên đường dây

- Vẽ phân bố điện áp trên đường dây (có tính toán và giải thích)

3) Tụ bù dọc được sử dụng để nâng cao công suất truyền tải ở các đường dây có đặc điểm gì? Mức độ

bù dọc thường được lựa chọn bằng bao nhiêu (giải thích)?

Trang 2

TRƯỜNG

ĐỀ THI HỌC PHẦN LƯỚI ĐIỆN

SỐ ĐỀ: 1

THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT

Giảng viên phụ trách HP PHẠM NĂNG VĂN

LÊ THỊ MINH CHÂU

Đường dây truyền tải điện 3 pha 2 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

Đường dây có đặt tụ bù dọc tại vị trí giữa đường dây với mức độ bù bằng 35%

Điện áp 2 đầu đường dây được điều chỉnh để U1  525 kV; U2  500 kV

Phụ tải tại nút 2 có hệ số công suất bằng 0,96 (chậm sau)

1) Xác định các hệ số ABCD của đường dây có đặt tụ bù dọc Tụ bù dọc ảnh hưởng đến các hệ số ABCD

như thế nào? [2 điểm]

2) Phụ tải tại nút 2 bằng 0

a) Máy phát G và máy bù tiêu thụ bao nhiêu MVAr công suất phản kháng? Giả sử máy phát G chỉ có thể

tiêu thụ 200 MVAr thì cần đặt kháng điện tại nút 1 có công suất và điện kháng bằng bao nhiêu?

[1 điểm]

b) Xác định điện áp ở 2 đầu của tụ bù dọc [1 điểm]

c) Tìm vị trí có điện áp lớn nhất trên đường dây và xác định điện áp lớn nhất đó [1 điểm]

d) Vẽ phân bố điện áp trên đường dây? Nêu nhận xét? [1 điểm]

Chú ý: Xác định điện áp tại các vị trí x = 100*N (N = 0, 1, 2, …)

3) Đường dây vận hành với góc công suất bằng 40 độ Hãy xác định:

- Công suất phụ tải, công suất của máy phát và máy bù, tổn thất công suất trên mạng điện [1,0 điểm]

- Điện áp phức 2 đầu của tụ bù dọc và công suất của tụ bù dọc [1,0 điểm]

- Mức độ mang tải tại vị trí đầu và vị trí cuối của đường dây theo điều kiện phát nóng Biết rằng, dòng điện cho phép theo điều kiện phát nóng lâu dài của đường dây bằng 3200 A [0,5 điểm]

4) Bằng đồ thị vectơ, hãy chứng minh rằng tụ bù dọc có tác dụng tốt tới phân bố điện áp trên đường dây

trong chế độ không tải và chế độ phụ tải cực đại Sử dụng sơ đồ thay thế hình PI của đường dây và đường

dây được điều chỉnh điện áp tại một đầu [1,5 điểm]

Trang 3

LƯỚI ĐIỆN

SỐ ĐỀ: 1

THỜI GIAN LÀM BÀI: 60 PHÚT PHẠM NĂNG VĂN

Họ và tên sinh viên:………

Cho đường dây có đặt kháng bù ngang như hình vẽ

Xkm

Xk2

350 km

Đường dây có điện áp định mức bằng 500 kV có các thông số đơn vị xo = 0,28 Ω/km; bo = 4,1 μS/km Đường dây không tổn thất Điện áp vận hành tại nút 1, m, 2 lần lượt là 500 kV, 525 kV,

500 kV Phụ tải tại nút m và 2:

2

m

1) Xác định điện kháng và công suất của các kháng bù ngang

2) Xác định công suất của nguồn điện tại nút 1

3) Xác định độ lệch góc pha điện áp 2 đầu đường dây

Trang 4

TRƯỜNG

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

SỐ ĐỀ: 1 THỜI GIAN LÀM BÀI: 150 PHÚT

Giảng viên phụ trách HP

PHẠM NĂNG VĂN

CÂU 1 (3 điểm)

Cho đường dây tải điện dài có điện áp định mức bằng 500 kV, chiều dài 700 km Các thông số đơn vị của đường dây xo = 0,27 Ωkm; bo = 4,4.10-6 S/km

1) Lập sơ đồ thay thế hình PI tương đương của đường dây

2) Giả sử U1  500 kV, U2  475 kV,   35o

Hãy xác định điện kháng dung tính và công suất của tụ bù dọc đặt tại vị trí giữa đường để nâng công suất tác dụng có thể truyền tải trên đường dây theo điều kiện ổn định góc bằng 1000 MW Từ đó, xác định mức độ bù dọc và nhu cầu công suất phản kháng ở 2 đầu đường dây Biết rằng, hệ số công suất của phụ tải bằng 0,95 (chậm sau)

CÂU 2 (3 điểm)

Cho lưới điện phân phối đối xứng như hình vẽ:

0

5

2km 3km 2km 1,5km 4km

Dữ liệu được cho như sau:

- Điện áp vận hành đầu nguồn Uo = 11 kV

- Công suất của các phụ tải được cho tại cùng một thời điểm:

1

2

3 4

S  2500 j1200 kVA 

- Các đường dây trên không có các 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 các nút sử dụng phương pháp cộng công suất

2) Lấy xấp xỉ ban đầu điện áp các nút bằng điện áp định mức của mạng, xác định điện áp các nút của mạng điện sau 1 bước

lặp Sau đó, xác định tổn thất công suất và tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện

CÂU 3 (3 điểm)

Cho mạng điện như hình vẽ:

- Điện áp vận hành của nguồn điện bằng 121 kV

- Đường dây 2 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 ở phía cao áp, đang vận hành với nấc phân áp n = 3

- Phụ tải tại nút 3: PD3 = 28 MW; cosφ3 = 0,9 (chậm sau)

- Phụ tải tại nút 1: PD1 = 40 MW; cosφ1 = 0,87 (chậm sau)

1) Lấy Scb = 100 MVA, Ucb = 110 kV Lập sơ đồ thay thế của mạng điện trong hệ đơn vị tương đối (sử dụng sơ đồ thay thế hình

PI cho đường dây và máy biến áp, bỏ qua tổn thất trong mạch từ của máy biến áp)

2) Xây dựng ma trận tổng dẫn nút của mạng điện

3) Viết công thức lặp để xác định điện áp các nút theo phương pháp Gauss – Seidel (phải thay số tất cả các đại lượng đã biết)

 0  0

Trang 5

TRƯỜNG

SỐ ĐỀ: 1

CÂU 1 (3 điểm)

Đường dây truyền tải điện 3 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 U1 = 525 kV Phụ tải cuối đường dây có công suất bằng 150 + j35 MVA Đường dây có đặt kháng bù ngang để giữ điện áp tại các nút m và 2 bằng điện áp đầu đường dây Bỏ qua tổn thất

Xkm

Xk2 L/2

1) Xác định công suất định mức và điện kháng của các kháng bù ngang

2) Xác định công suất của nguồn

3) Vẽ sơ bộ chiều dòng công suất và phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây có đặt kháng bù

CÂU 2 (7 điểm)

Cho mạng điện gồm 3 nút như hình vẽ

3

Dữ liệu của mạng điện được cho trong hệ đơn vị tương đối với công suất cơ bản Scb = 100 MVA, điện áp cơ bản Ucb = 220 kV

Dữ liệu nút:

Nút Công suất phụ tải Công suất tác dụng của nguồn

PG (MW) U (pu) δ (độ)

PD (MW) QD (MVAr)

Dữ liệu nhánh:

Nhánh R (pu) X (pu) B (pu) Ghi chú

1 - 3 0,01952 0,08662 0,13560 Thông số 1 mạch

2 - 3 0,01392 0,06191 0,10533

1) Thành lập ma trận tổng dẫn nút của mạng điện

2) Viết công thức lặp để xác định điện áp các nút theo phương pháp Gauss – Seidel (phải thay số tất cả các đại lượng đã biết) 3) Lấy xấp xỉ ban đầu  0  0  0

2 3 0; U 3 1,0 pu

     , hãy xác định điện áp tại các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp lặp Gauss - Seidel

4) Sử dụng tiêu chuẩn độ lệch công suất nút (ε = 0,01), hãy chứng minh rằng kết quả điện áp các nút trong bài toán phân tích chế độ xác lập được cho như sau:   2 1,79663 ;o   3 5,30687 ; Uo 3 0,97552 pu

5) Sử dụng trị số điện áp nút cho ở ý 4, xác định phân bố công suất trong mạng điện, tổn thất công suất và công suất phát của các nguồn điện (quy đổi sang hệ đơn vị có tên)

6) Theo anh (chị), có thể sử dụng phương pháp cộng công suất để phân tích chế độ xác lập của mạng điện trên hay không? Nếu

có thì anh (chị) hãy nêu các bước tính (có giải thích)?

7) So sánh các phương pháp Gauss – Seidel và Newton - Raphson? Tại sao phải có nút cân bằng trong bài toán phân tích CĐXL?

Chú ý câu 2: Các tính toán sử dụng hệ đơn vị tương đối Kết quả tính điện áp nút được viết ở dạng tọa độ cực và lấy 5 chữ số phần thập phân

Trang 6

TRƯỜNG

SỐ ĐỀ: 2

CÂU 1 (4 điểm)

Đường dây truyền tải điện 3 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 2 đầu đường dây U1 = U2 = 500 kV Phụ tải tại nút 2 có công suất bằng 150 + j35 MVA Nguồn điện tại nút 2 phát công suất bằng 50 MW Đường dây có đặt kháng bù ngang để giữ điện áp tại nút m bằng điện áp định

mức của đường dây Bỏ qua tổn thất

Xkm

1) Xác định công suất định mức và điện kháng của kháng bù ngang

2) Xác định công suất của các nguồn

3) Vẽ sơ bộ dòng công suất và 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 được điện kháng của kháng bù ngang tại nút m không? Nếu

có thì anh (chị) hãy nêu các bước tính (có giải thích)?

CÂU 2 (6 điểm)

Cho mạng điện gồm 3 nút như hình vẽ

3

Dữ liệu của mạng điện được cho trong hệ đơn vị tương đối với công suất cơ bản Scb = 100 MVA, điện áp cơ bản Ucb = 220 kV

Dữ liệu nút:

Nút Công suất phụ tải Công suất tác dụng của nguồn

PG (MW) U (pu) δ (độ)

PD (MW) QD (MVAr)

Dữ liệu nhánh:

Nhánh R (pu) X (pu) B (pu) Ghi chú

1 - 3 0,01952 0,08662 0,13560 Thông số 1 mạch

2 - 3 0,01392 0,06191 0,10533 Thông số 1 mạch

Tụ bù ngang cố định được đặt tại nút 1 có công suất định mức bằng 60 MVAr

1) Thành lập ma trận tổng dẫn nút của mạng điện

2) Viết công thức lặp để xác định điện áp các nút theo phương pháp Gauss – Seidel (phải thay số tất cả các đại lượng đã biết) 3) Lấy xấp xỉ ban đầu  0  0  0

1 3 0; U 1 1,0 pu

     , hãy xác định điện áp tại các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp Gauss

- Seidel

4) Sử dụng tiêu chuẩn độ lệch công suất nút (ε = 0,01), hãy chứng minh rằng: kết quả điện áp các nút trong bài toán phân tích chế độ xác lập được cho như sau:   1 5,99132 ;o   3 2,60682 ; Uo 1 1,06341 pu

5) Sử dụng trị số điện áp nút cho ở ý 4, xác định phân bố công suất trong mạng điện, tổn thất công suất và công suất phát của các nguồn điện (quy đổi sang hệ đơn vị có tên)

6) Nếu tụ bù ngang tại nút 1 không làm việc thì điện áp các nút của mạng điện (biên độ và góc pha) thay đổi như thế nào (có giải thích)? Nêu ưu nhược điểm của tụ bù ngang khi sử dụng để điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện?

Chú ý câu 2: Các tính toán sử dụng hệ đơn vị tương đối Kết quả tính điện áp nút được viết ở dạng tọa độ cực và lấy 5 chữ số

Trang 7

TRƯỜNG

SỐ ĐỀ: 1

Họ và tên sinh viên:………

Cho lưới điện có đặt tụ bù dọc tại vị trí đầu đường dây như hình vẽ:

2ACSR (4x300)

450 km, 500 kV

500 + j180 MVA

Mức độ bù dọc bằng 30% Các thông số đơn vị của 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 bằng 850 A Điện áp vận

hành tại nút 1 bằng 500 kV

1) Xây dựng ma trận tổng dẫn nút của mạng điện (3 điểm)

2) Xác định điện áp các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp lặp Gauss – Seidel (Viết hệ

phương trình lặp, thay số cụ thể và kết quả từng bước lặp) (3 điểm)

3) Biết điện áp các nút sau khi thuật toán hội tụ:

U  473,13 2, 45 kV; U   505,97   5,33 kV

a Vẽ phân bố điện áp và chiều dòng công suất trên đường dây (Tính điện áp tại các vị

trí cách nhau 50 km trên đường dây) (2 điểm)

b Tính công suất phát của nguồn, tổn thất công suất và mức độ mang tải của đường

dây (1,5 điểm)

c Giả sử đường dây vận hành ở chế độ không tải Hãy vẽ phân bố điện áp trên đường

dây khi không có và khi có tụ bù dọc (vẽ trên cùng 1 đồ thị và có giải thích) (0,5 điểm)

Chú ý: Các tính toán cho câu hỏi 1 và 2 sử dụng hệ đơn vị tương đối với Scb = 100 MVA và Ucb =

500 kV Góc pha điện áp sử dụng đơn vị độ

Trang 8

EE 4010 ThS Phạm Năng Văn 20132

Viện Điện – ĐH Bách Khoa Hà Nội

BÀI TẬP SỐ 3

Cho sơ đồ hệ thống điện như hình 1:

3

4

L1

L2

L3

T

Hình 1

- G1 là nhà máy cân bằng công suất với điện áp vận hành tại nút 1 U1  121 kV

- Nhà máy điện G2: PG2 = 100 MW; U2  115 kV ; -20 MVAr ≤ QG2 ≤ 70 MVAr

- Công suất phụ tải tại các nút được cho ở bảng 1

Bảng 1

- Thông số đường dây được cho ở bảng 2

Bảng 2

Trang 9

- Số liệu kỹ thuật của máy biến áp như sau:

Biết rằng, máy biến áp có 19 nấc phân áp đặt ở phía cao áp; độ thay đổi điện áp giữa 2 nấc phân áp

kế tiếp eo% = 1,78; đang vận hành với nấc phân áp định mức (n = 0)

- Tụ bù ngang tại nút 4 có công suất định mức bằng 10 MVAr

- Thông số đơn vị của dây dẫn có Uđm = 110 kV

Loại dây ro

Ω/km

xo

Ω/km

bo

10-6 S/km

Icp

A

1 Lập sơ đồ thay thế của mạng điện và tính toán các thông số sử dụng hệ đơn vị tương đối

2 Xây dựng ma trận tổng dẫn nút của mạng điện

3 Phân loại nút (ghi rõ tham số đã biết và tham số cần tìm)

4 Máy cắt ở 2 đầu nhánh 3 – 4 ở trạng thái MỞ

a Cải biên ma trận tổng dẫn nút

b Xây dựng hệ phương trình công suất nút theo 3 dạng (tọa độ Đề các, tọa độ cực, dạng lai)

c Tìm điện áp các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp Gauss – Seidel

d Tìm điện áp các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp Newton - Raphson

e Tìm điện áp các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp tách biến nhanh

f Tìm điện áp các nút sử dụng phương pháp dòng điện một chiều

g Lấy trị số điện áp ở cuối bước lặp thứ 2 sử dụng phương pháp Newton – Raphson, hãy xác định phân bố công suất; công suất phát các nguồn và tổn thất công suất trong mạng điện Từ đó, xác định mức độ mang tải của các đường dây trong mạng điện

h Đánh giá sai số công suất nút khi sử dụng các phương pháp trào lưu công suất xoay chiều Nêu nhận xét?

i Xác định hệ số phân bố dịch chuyển dòng nút (PTDF)

5 Máy cắt ở 2 đầu nhánh 3 – 4 ở trạng thái ĐÓNG và máy biến áp vận hành với nấc phân áp n (xem

chú thích)

a Lập sơ đồ thay thế hình PI của máy biến áp T

b Cải biên ma trận tổng dẫn nút của mạng điện

c Tính điện áp các nút sau 2 bước lặp sử dụng phương pháp lặp Gauss – Seidel

6 Máy cắt ở 2 đầu nhánh 3 – 4 ở trạng thái ĐÓNG và máy biến áp có tự động điều chỉnh điện áp dưới tải để giữ điện áp tại nút 4 bằng 10,5 kV Hãy xác định điện áp các nút và nấc phân áp của máy biến

áp sử dụng phương pháp Newton – Raphson (thực hiện 2 bước lặp)

Trang 10

CHÚ THÍCH

Chiều dài đường dây L1 (km) ứng với chữ số thứ nhất và nấc phân áp n ứng với chữ số thứ hai

của số thứ tự sinh viên theo danh sách

Ví dụ: Sinh viên có STT = 10: L = 50 km, n = -9

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	1,05 MB