Bài giảng mạng lưới điện 1 (đại học chính quy)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN (ĐẠI HỌC CHÍNH QUY) HƯNG YÊN 2017 Page MỤC LỤC MỤC LỤC Chương THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1.1.1.Sơ đồ đẳng trị đường dây 1.1.2 Điện trở tác dụng 1.1.3 Điện kháng đường dây 1.1.4 Điện dẫn tác dụng đường dây 1.1.5 Điện dẫn phản kháng đường dây 12 1.2 MÁY BIẾN ÁP 13 1.2.1 Máy biến áp hai cuộn dây 13 1.2.2 Máy biến áp ba dây quấn 17 1.2.3 Máy biến áp tự ngẫu .20 1.3 SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ 24 1.4 PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG VÀ HỆ THỐNG 25 1.4.1 Phụ tải biểu diễn dòng điện không đổi modul góc pha (hình 1.10,a) 25 1.4.2 Phụ tải cho công suất không đổi giá trị 27 1.4.3 Phụ tải biểu diễn tổng trở hay tổng dẫn không đổi (hình 1.10 c,d) 27 1.4.4 Phụ tải cho đường đặc tính tĩnh 28 1.4.5 Phụ tải biểu diễn dòng điện ngẫu nhiên .28 Chương 29 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN .29 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 29 2.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG DÂY THEO DÒNG ĐIỆN PHỤ TẢI 30 2.2.1 Cho điện áp cuối đường dây U = const 30 2.2.2 Cho điện áp đầu đường dây U =const 34 2.3 TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY THEO CÔNG SUẤT PHỤ TẢI 35  U 2.3.1 Cho điện áp cuối đường dây = const 35  2.3.2 Cho điện áp đầu đường dây U = const .36 2.4 ĐIỆN ÁP GIÁNG VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY 38 Page 2.4.1 Điện áp giáng .38 2.4.2 Tổn thất điện áp 38 2.5 TÍNH CHẾ DỘ MẠNG ĐIỆN THEO CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI 41 2.5.1 Cho điện áp cuối đường dây 41 2.5.2 Cho điện áp nút nguồn cung cấp 44 2.6 TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN CÓ NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH KHÁC NHAU 45 2.6.1 Tổn thất công suất máy biến áp 45 2.6.2 Tính thông số chế độ trạm biến áp 46 2.6.3 Tính chế độ mạng điện có nhiều cấp điện áp .48 2.7 TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG PHÂN PHỐI HỞ ĐIỆN ÁP U ≤ 35 kV 50 2.8 TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN PHỐI ĐỀU 53 2.9 TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KÍN 55 2.9.1 Phụ tải tính toán trạm biến áp 55 2.9.2 Tính dòng công suất không xét đến tổn thất công suất 57 2.10 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 64 Chương 70 CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 70 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 70 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 71 3.3 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 73 3.4 CHỌN CÁC ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 74 3.4.1 Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh điện áp máy biến áp 74 3.4.2 Máy biến áp không điều chỉnh tải .74 3.4.3 Máy biến áp điều chỉnh tải 78 3.4.4 Máy biến áp ba cuộn dây 81 3.4.5 Máy biến áp tự ngẫu 82 3.4.6 Máy biến áp điều chỉnh đường dây 89 3.5 ĐIỀU CHỈNH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN 91 3.6 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỒI DÒNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 94 3.6.1 Máy bù đồng 95 3.6.2 Tụ điện 96 Chương 98 Page CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ĐIỆN 98 4.1 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN KINH TẾ 98 4.2 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO TỔN THẤT CHO PHÉP CỦA ĐIỆN ÁP 100 4.2.1 Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có phụ tải .100 4.2.2 Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có nhiều phụ tải 101 4.3 CHON TIẾT DIỆN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG .103 4.4 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA MẠNG ĐIỆN ÁP DƯỚI 1000V KẾT HỢ VỚI CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ 104 4.4.1 Chọn thiết bị bảo vệ 104 4.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn .107 Chương 109 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG 109 5.1.KHÁI NIỆM CHUNG .109 5.2 TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT CỦ CÁC THIẾT BỊ BÙ 109 5.3 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 113 5.4.CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 120 5.5 TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT 122 5.5.1 Phân phối tự nhiên kinh tế công suất mạng điện kín không đồng 122 5.5.2 Chọn thông số máy biến áp có điều chỉnh nối tiếp – song song 125 5.5.3.Chọn thông số thiết bị bù nối tiếp 129 5.5.4 Hở mạch vòng mạng điện kín .130 Chương 132 PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHIẾU SÁNG .132 6.1 PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 132 6.1.1 Khái niệm chung 132 6.1.2 Biểu đồ phụ tải 134 6.1.3 Các phương pháp tính toán phụ tải điện 135 6.2 PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG 140 6.2.1 Khái niệm chung 140 6.2.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng 144 CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƯƠNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN 155 Page Chương THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1.1.1.Sơ đồ đẳng trị đường dây Mỗi đường dây có điện trở R, cảm kháng X, điện dẫn tác dụng G điện dẫn phản kháng B Thực tế tham số R, X, G, B phân bố đặn dọc theo đường dây Nhưng với mạng điện chiều dài nhỏ 300km, ta dùng tham số tập trung để tính toán đơn giản mà sai số nhỏ chấp nhận Vậy mạng điện địa phương, mạng khu vực ta dùng tham số tập trung để tính trừ đường dây siêu cao áp Ta coi tham số đường dây tập trung để tính có sơ đồ đẳng trị đường dây sau (hình 1.1) R G B X G B Hình 1- Sơ đồ đẳng trị đường dây G B ta thường chia làm đôi, nửa tập trung đầu đường dây, nửa tập trung cuối đường dây Đối với đường dây điện áp thấp ( 35kV) công suất nhỏ ta cần xét R X (bỏ qua ảnh hưởng G B) Đối với đường dây điện áp lớn 110kV ta phải xét R, X, G, B bỏ qua ảnh hưởng G không cần xét tới 1.1.2 Điện trở tác dụng Điện trở tác dụng km chiều dài dây dẫn dòng điện chiều nhiệt độ tiêu chuẩn (  = 200C) xác định theo công thức:  1000 r0   F  F (/km) (1.1) Trong đó:  - điện trở suất (mm2/km ), - điện dẫn suất (m/ mm2); F – Tiết diện dây dẫn Đối với đồng M = 18,8 (mm2/km ), M = 53 (m/ mm2); Đối với nhôm A = 31,5 (mm2/km ), A = 31,7 (m/ mm2) Page Chú ý: Điện trở tác dụng dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ dây dẫn thay đổi khác 200C điện trở dây dẫn tính theo công thức sau: rt = r0{1+( - 20)} (/km) (1.2)  - hệ số nhiệt điện trở, với đồng nhôm  = 0,004 (1/ C) Để thuận tiện cho việc tính toán, điện trở tác dụng r0 cho bảng tra cứu Điện trở tác dụng đường dây là: R  r0l    (1.3) Trong đó: l chiều dài đường dây 1.1.3 Điện kháng đường dây Dây dẫn mạng điện xoay chiều, xung quanh sợi dây xuất từ trường xoay chiều, có từ thông biến đổi nên phải xét đến từ trường xoay chiều nghĩa phải xét tới tự cảm L; dây dẫn ba pha đặt gần nên có hỗ cảm M Như ta phải xét tới cảm kháng X đường dây a Khi dây dẫn bố trí đối xứng 03 đỉnh tam giác Điện kháng đường dây xác định sau: x0 =  (4,6 log D + 0,5 ) 104 r (/km) (1.4) Trong đó: -  = 2f D D D - D khoảng cách dây dẫn, cm - r bán kính dây dẫn, cm -  hệ số từ dẫn nguyên liệu chế tạo dây dẫn Nếu dòng điện xoay chiều có tần số f = 50Hz, dây dẫn kim loại màu có 1 thì: x0 = 0,144 log D + 0,016 r (/km) (1.5) b Khi dây dẫn bố trí không đối xứng Khi dây dẫn bố trí cột không đối xứng điện kháng dây không giống (tự cảm giống nhau, hỗ cảm khác nhau) phụ tải pha giống nhau, điện áp giáng  U pha khác (vì Za Zb Zc) Page A B C l l l Hình 1-2 Sơ đồ hoán vị dây dẫn Để giải ta dùng phương pháp hoán vị (hình 1-2) Sau khoảng l lại hoán vị lần, điện kháng x ba pha giống Với đường dây 110, 220 kV thường khoảng 100 km hoán vị chu kỳ, tức l có độ dài 30 km Điện kháng km đường dây hoán vị tính biểu thức (1.4) thay D Dtb, Dtb trị số trung bình hình học ba khoảng cách pha (hình 1-3) Dtb = (1.6) D12 D 23 D 31 Tóm lại, với tần số f = 50 Hz, dây kim loại màu thì: x0 = 0,144 log Dtb + 0,016 r (/ km) (1.7) Nếu dây pha đặt mặt phẳng, khoảng cách dây dẫn D thì: Dtb = 2.D.D.D  1,26 D (1.8) Thường không cần phải tính x0 mà cần tra bảng Muốn tra x0 dây dẫn kim loại màu ta phải theo Dtb đường kính d dây dẫn Ví dụ: Với dây có đường kính d = 10mm Dtb pha mét có x0 = 0,448 /km Điện kháng x0 km đường dây biến thiên khoảng (0,30,46)/km Do trường hợp cần thiết ta lấy trị số trung bình x0 = 0,4 /km để tính sơ thiết kế chưa biết tiết diện dây dẫn Page D31 D12 D12 D23 D31 D23 (b) (a) Hình 1-3 Bố trí dây dẫn: a - Tam giác, b - Nằm ngang Từ biểu thức tính x0 (1.4), ta thấy muốn giảm điện kháng x0 (để tăng khả tải điện) làm giảm D, không cho phép điện đường dây Tăng r, gây lãng phí Có thể dùng cách phân nhỏ dây dẫn pha (hình 1-4) Kinh nghiệm cho thấy: - Phân làm dây nhỏ x0 giảm tới 19% - Phân làm dây nhỏ x0 giảm tới 28% - Phân làm dây nhỏ x0 giảm tới 32,5% Ta thấy phân nhỏ dây dẫn điện kháng giảm cấu tạo đường dây lại phức tạp nhiều cần chọn số lượng dây phân nhỏ cách hợp lý Điện kháng đường dây có n dây pha (dây phân nhỏ) xác định theo biểu thức x0 = 0,144 lg Dtb 0,016 + rdt n Trong đó: rdt bán kính đẳng trị (/km) (1.7) x0 r x0 lg lg(Dtb/rdt) R1 l R 10 rdt x Hình 1.4 Một pha phân nhỏ thành dây đường đặc tính điện kháng Page Bán kính đẳng trị rdt dây dẫn xác định sau: rdt = n r.a ntb1 (1.9) Trong đó: - n số dây phân nhỏ pha - r bán kính thực dây dẫn - atb khoảng cách trung bình hình học dây phân nhỏ pha Chú ý: Đối với dây cáp, biểu thức x0 không dùng khoảng cách dây dẫn nhỏ Vậy việc xác định điện kháng dây cáp tiến hành theo số liệu nhà máy Điện kháng đường dây: x = x0 l () (1.10) Có thể tính theo biểu thức tra bảng 1.1.4 Điện dẫn tác dụng đường dây Ở mạng điện cao áp, cách điện không tốt gây tổn thất rò điện mặt sứ xuống đất iôn hoá không khí gây tổn thất tượng vầng quang điện a Hiện tượng vầng quang điện Khi thời tiết ẩm ướt, ban đêm thấy xung quanh dây dẫn cao áp có vầng sáng xanh Vì không khí ẩm, tác dụng cường độ điện trường đủ lớn, tầng không khí xung quanh dây dẫn bị iôn hoá trở thành dẫn điện, phần lượng thoát theo đường đó, tổn thất lượng điện A Hiện tượng vầng quang điện xuất trị số điện áp U đường dây lớn Uth Uth điện áp tới hạn phát sinh vầng quang điện Vượt trị số nhiều vầng quang điện lớn Với dây dẫn điện xoay chiều pha, điện áp tới hạn phát sinh vầng quang điện tính theo biểu thức sau: Uth = (6570) r log Dtb r (kV) (1.11) Trong đó: - r bán kính dây dẫn, cm - Dtb khoảng cách trung bình hình học dây dẫn, cm Khi cường độ điện trường E mặt dây dẫn vượt (1719)kV/cm xuất vầng quang điện Cường độ điện trường E chủ yếu đường kính d dây dẫn điện áp U đường dây định xác định theo biểu thức sau: Page 0,354.U Emax = D n.r lg tb rdt 180    sin n  n  1 1  a     (kV/cm) (1.12) Trong đó: - U điện áp dây đường dây, kV - n số dây phân nhỏ pha - r bán kính dây, cm - Dtb khoảng cách trung bình hình học pha, cm - rdt bán kính đẳng trị pha (cm) xác định theo biểu thức: rdt = R n nr R (cm) (1.13) Trong đó: R= a (cm) 1800 sin n Với: - a khoảng cách dây phân nhỏ pha, cm - n số dây phân nhỏ pha Nếu pha dùng dây dẫn cường độ điện trường bằng: Emax = 0,354.U (kV/cm) D tb r lg r (1.14) Nếu dây dẫn bố trí mặt phẳng ngang biểu thức cho ta trị số cường độ điện trường cực đại pha bên Còn cường độ điện trường pha lớn 10% Phân tích biểu thức (1.12) ta thấy muốn giảm E phải sử dụng phương pháp sau: - Tăng D, không kinh tế cột phải làm rộng tăng D E giảm D đứng sau dấu log - Tăng r, tương đối tốt gần r tỷ lệ nghịch với E Chính nên quy định: + Với điện áp 110kV đường kính dây dẫn d > 9,9 mm + Với điện áp 150kV d > 13,9 mm + Với điện áp 220kV d > 21,5 mm Page 10 Chiều dài đoạn đường dây ký hiệu dây dẫn cho hình vẽ Điện áp nguồn cung cấp 114kV Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn pha m Điện áp Udd = 110 kV Hình 2.6 Tính chế độ mạng cung cấp a- đường dây; b- sơ đồ thay Bài giải Theo bảng B.2, B.3, B.4 tìm tổng trở đơn vị điện dẫn phản kháng đơn vị dây dẫn AC-150 AC-120: r012 = 0,21 om/km, x012 = 0,423 om/km , b012 = 2,7.10-6 S/km r023 = 0,27 om/km, x023 = 0,416 om/km , b023 = 2,74.10-6 S/km Tính điện trở tác dụng, sđiện kháng điện dẫn phản kháng đường dây hai mạch R12 = 0,5.0,21.22,5 = 2,36 om; X12 =0,5.0,423.22,5 = 4,76 om B12 = 2.2,7.10-6.22,5 = 1,21.10-4S R23 = 0,5.0,27.30 = 4,05 om; X23 = 0,5.0,416.30 = 6,24 om B23 = 2.2,74.10-6.30 = 1,64.10-4S Sơ đồ thay đường dây (hình 2.6,b) Do chưa biết điện áp nút phụ tải tính chế độ mạng tiến hành gần với bước lặp Chúng ta chon điện áp nút phụ tải điện áp danh định mạng:   U  U  U dd  110 kV Page 160 Công suất điện dung cuối đoạn đường dây 23 có giá trị: 1 Qcc 23 U dd2 B23  1102.1, 64.104  0,99 2 MVAr Công suất cuối tổng trở Z23   " S 23  S3  jQcc 23  41, 21  j 34, 72  j 0,99  41, 21  j 33, 73 MVA Tổn thất công suất đường dây 23 xác định theo công thức: " " ( p23 )  (Q23 ) 41, 212  33, 732 ( R23  jX 23 )  (4, 05  j 6, 24) U dd 1102  "  S23  = 0,95 + j1,46 MVA Công suất trước tổng trở Z23 có giá trị  '  " 23  S 23  S   S 23  41, 21  j 33, 73  0,95  j1, 46  42,16  j35,16 MVA Công suât điện dung cuối đoạn đường dây 12 có giá trị 1 Qcc12  U dd2 B12  1102.1, 21.104  0, 74 2 MVAr  Công suất sau tổng trở Z12 xác định theo công thức    ' S12"  S 23  jQcd 23  S 2'  jQcd 12  41,16  j 35,16  j 0, 99  17,11 = 59,27 + j47,88 MVA Tổn thất công suất đoạn đường dây 12 ( p12" )2  (Q12" )2 59, 27  47,882 ( R  jX )  (2,36  j 4, 76) 12 12 U dd 1102   S12  = 1,07 + j2,27 MVA  Công suất đầu vào tổng trở Z12    S 12'  S12"   S12  59, 27  j 48, 48  1, 07  j 2, 27 = 60,34 + j51,15 MVA Công suất điện dung đầu đoạn đường dây 12 có giá trị 1 Qcd 12  U12 B12  1142.1, 21.104  0, 78 MVAr 2 Công suất cung cấp từ nguồn Page 161   S1  S12'  jQcd 12  60,34  j 51,15  j 0, 78 = 60,34 + j 50,37 Tính điện áp nút: MVA Tổn thất điện áp nút đoạn đường dây 12 xác định sau P12' R12  Q12' X 12 60,34.2,36  51,15.4, 76 U12    3,36 kV U1 114 Điện áp điểm có giá trị U2 = U1 - ΔU12 = 114 - 3,38 = 110,62 kV Tổn thất điện áp đoạn đường dây 23 U 23  P23' R23  Q23' X 23 42.4, 05  35,10.6, 24   3,50 kV U1 110, 62 Điện áp nút có giá trị U3 = U2 - ΔU23 = 110,62 - 3,50 = 107,11 kV Bài Trong trạm hạ áp có máy biến áp hai cuộn dây kiểu TDH-10000/110 Phụ tải lớn trạm S2 = 8000kVA, hệ số công suất cosφ = 0,8 Xác định tổn thất máy biến áp Bài giải Theo bảng B.16 tìm số liệu kỹ thuật máy biến áp: Sdd = 10000 kVA; Ucdd = 115 kVA, Uhdd =11 kV; ΔPn = 60 kV; ΔP0 = 14 kV; un% = 10,5 %; i0% = 0,9% Tổn thất công suất từ hoá lõi thép máy biến áp xác định theo công thức (2.60) Q0  i0 %Sdd 0,9.10000   90 kVAr 100 100 Tổn thất công suất lõi thép máy biến áp có giá trị   S  P0  j Q0  14  j 90 kVA Tổn thất công suất tác dụng cuộn dây máy biến áp Pb  Pn S2 80002  60  38, kW Sdd2 100002 Tổn thất công suất phản kháng cuộn dây máy biến áp Page 162 Qb  un % S22 10,5.80002   672 kVA 100.Sdd 100.10000 Tổn thất công suất cuộn dây máy biến áp có giá trị   Sb  Pb  j Qb  38,  j 672 kVA Tổn thất công suất máy biến áp     S   S   Sb  14  j 90  38,  j 672  52,  j 762 kVA Bài Trong trạm hạ áp có hai máy biến áp làm việc song song TDH-16000/110 Phụ tải lớn trạm S = 25 MVA, hệ số công suất cosφ = 0,8 Xác định tổn thất trạm Bài giải Theo bảng B.16 tìm số liệu kỹ thuật máy biến áp: Sdd = 16000 kVA; ΔPn = 85 kV; ΔP0 = 21 kV; un% = 10,5 %; i0% = 0,85% Ucdd = 115 kVA Uhdd =11 kV Tổn thất công suất trạm xác định theo công thức (2.68) P  mP0  S 1 250002 Pn 22  2.21  85  145 kW m Sdd 160002 Tổn thất công suất phản kháng máy biến áp tính theo công thức (2.69): Q  m i0 %Sdd un % S22 0,85.16000 0,5.250002     2322 kVAr 100 m 100.Sdd 100 100.16000 Như tổn thất công suất trạm   S  145  j 2322 kVA Bài Tính tổn thất điện áp lớn tổn thất công suất mạng điện phân phối 35kV có sơ đồ thay cho hình 2.10 Biết công suất phụ tải S = 0,8 + j0,6 Page 163 MVA, S3 = 0,4 + j0,3 MVA tổng trở đoạn đường dây Z12 = 3,4 + j1,76 Ω, Z 23 = 0,85 + j0,44 Ω Bài giải Tổn thất điện áp lớn mạng điện tính theo công thức ( 2.92): ΔU12 = P12 R12  Q12 X 12 + U dd = P23 R23  Q23 X 23 U dd  0,8  0,  3,   0,  0, 3 1.76 + 35 0, 4.0,85  0,3.0, 44 = 0,174 35 kV Tổn thất công suất mạng có giá trị S  1, 2  0, 92 0, 42  0, 32 3,  j 1, 76     0,85  j 0, 44  352 352 = 0,0062 + j0,0041 MVA Bài Mạng điện ba pha điện áp 380 V chiều dài 100m, có phụ tải phân phối dọc theo chiều dài đường dây ( hình 2.11, a ) Công suất tác dụng phụ tải đơn vị chiều dài đường dây Po = 0,15 kW/m, hệ số công suất cosφ = 1,0 Dây dẫn A-25, khoảng cách trung bình hình học pha 0,6m Tính tổn thất công suất tổn thất điện áp đường dây Bài giải Từ bảng B.2 B.3 xác định thông số đơn vị dây dẫn A-25, ro = 1,27 om/km, xo = 0,345 Ω/km Tổng trở đường dây Z = (1,27 + j0,345) 0,1 = 0,127 + j0,345 Ω Tổng công suất tác dụng phụ tải xác định theo công thức P = pol = 0,15 100 = 15kW Tổn thất công suất tác dụng đường dây xác định theo công thức (2.102) P  I r0 L  P R 150002  0,127  65,96 W 3U dd2 3.3802 Tổn thất điện áp đường dây tính theo ( 2.104 ) U  P.R 1500.0,127 Lr0 Icos    2,5 V 2U dd 2.380 Bài Page 164 Đường dây không điện áp 10kV, cung cấp từ hai nguồn A B có điện áp ( U a = U B ) Công suất phụ tải chiều dài đoạn dây cho hình 2.18 Tất mạng điện dùng dây dẫn A-70 Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn 1m Tính tổn thất điện áp lớn mạng Bài giải Từ bảng B.2 B.3 xác định thông số đơn vị dây dẫn A-70: ro= 0,46 om/km; xo = 0,341om/km Hình 2.18 Sơ đồ mạng điện Công suất chạy đoạn đường dây A1 xác định theo công thức (2.122)  S A1  (1600  j1700).6  (2000  j800).4  2200  j925 kVA Công suất chạy đoạn đường dây B2  SB  (2000  j800).4  (1600  j 700).2  1400  j575 kVA Công suất chạy đoạn 12    S12  S A1  S1  2200  j 925  1600  j 700  600  j 225 kVA Như điểm điểm phân công suất mạng Tổn thất điện áp lớn mạng U ln  U B (1400.0, 46  5, 75.0,341).4  336 V 10 Bài Page 165 Các hộ tiêu dùng hình 2.19 cung cấp từ hai nguồn A B có điện áp khác nhau: UA = 6,6 kV, UB = 6,3 kV Công suất phụ tải, chiều dài đoạn đường dây kí hiệu dây dẫn cho sơ đồ Hình 2.19 Sơ đồ mạng điện cho ví dụ 2.10 Xác định dòng công suất đường dây điểm phân công suất mạng Bài giải Từ bảng B.2 B.3 tìm thông số đơn vị dây dẫn A-50 A-95 ro = 0,64 om/km; xo = 0,35 om/km ro = 0,34 om/km; xo = 0,34 om/km A-120 ro = 0,27 om/km; xo = 0,33 om/km Tổng trở đoạn đường dây Z A1 = (0,27 + j0,33) = 0,81 + j0,99 om Z 12 = (0,64 + j0,35) = 1,28 + j0,7 om Z 2B = (0,34 + j0,34) = 1,36 + j1,36 om Dòng công suất đoạn đường dây A1 xác định theo công thức ( 2.126 ) n S A1  S  i  ZiB i 1   U dd (U A  U B )  Z AB Z AB = (1,  j1, 2)(1, 28  j 0,  1,36  j1,36)  (1,  j 0, 75)(1,36  j1,36)  (0,81  j 0, 99)  (1, 28  j 0, 7)  (1,36  j1,36 +6 6,  6,  (0,81  j 0, 99)  (1, 28  j 0, 7)  (1, 36  j1, 36 = 1,8 + j1,43 MVA Công suất chạy đoạn đường dây B2 Page 166 n S B    Si ZiA i 1  U dd  Z AB U A  U B  Z AB = (0,1  j 0, 75)(1, 28  j 0,  0,81  j 0,99)  (1,  j1, 2)(0,81  j 0, 99) 6,  6 3, 45  j 2,96 3, 45  j 2, 96 = 0,8 + j0,52 MVA Công suất chạy đoạn12 có giá trị    S12  S A1  S1 (1,8  j1, 43)  (1,  j1, 2) = 0,2 + j0,23 MVA Như điểm điểm phân công suất mạng Bài 10 Xác định điện áp góp hạ áp trạm ( hình 2.20, a ) Điện áp trạm cung cấp A UA = 125kV, công suất góp hạ áp trạm S = 30 + j15MVA; S = 20 + j5 MVA Chiều dài đoạn đường dây tiết diện dây dẫn cho hình vẽ Khoảng cách trung bình hình học pha 5m Trong trạm đặt hai MBA kiểu TDH-25000/110 Trong chế độ cho MBA làm việc với tỉ số biến áp 112/11 Trong trạm có hai MBA kiểu TDH-16000/110 làm việc với tỉ số biến áp 123/11 Bài giải Theo bảng B.16 xác định số liệu MBA 16000kVA: Sdđ = 16000kVA; Ucdđ = 115kV; Uhdđ =11kV;  Pn = 85kW;  Po = 21kW; un% = 10,5%; io% = 0,85% Đối với MBA 25000 kVA: Sdđ = 25000 kVA; Ucdđ = 115kV; Uhdđ = 11kV;  Pn = 120kW;  Po = 36kW; un% = 10,5%; io% = 0,8% Từ bảng B.2, B.3 B.4 tìm thông số đơn vị đường dây với dây dẫn AC70 ro = 0,46 om/km; xo = 0,44 om/km; bo = 2,58.10-6 S/km AC120 ro = 0,27 om/km; xo = 0,423 om/km; bo = 2,69.10-6 S/km AC150 ro = 0,21 om/km; xo = 0,416 om/km; bo = 2,74.10-6 S/km Xác định phụ tải tính toán trạm Page 167 Tổn thất công suất MBA trạm S1  S01   Sb1 = 2(36  j 0,8.25000 33540 10,5.33540 )  120( ) j 100 25000 100.25000 = 180 + j2760 kVA = 0,2 + j2,8 MVA Tổn thất công suất MBA trạm 2:   S  2(21  j 0,85.16000 20615 10, 5.206152 )  85( ) j 100 16000 100.16000 = 122 + j1670 kVA = 0,12 + j1,7 MVA Công suất điện dung cuối đoạn đường dây A1 QccA1  1102.2, 69.106.50  0,8 MVAr Công suất điện dung đầu đoạn đường dây 12 có giá trị Qcc12  1102.2,58.106.25  0, MVAr Công suất điện dung cuối đoạn đường dây A2 QccA2  1102.2, 74.106.40  0, 66 MVAr Page 168 Hình 2.20 Sơ đồ mạng kín 110kA a.sơ đồ mạng điện; b sơ đồ thay với phụ tải tính toán Phụ tải tính toán trạm S t1 = S +  S – jQccA1 - jQcc12 = 30 + j15 + 0,2 + j2,8 – j0,80 – j0,4 = 30,2 + j16,6 MVA S t2 = S +  S – jQcc12 - jQccA2 = 20 + j5 + 0,12 + j1,7 – j0,4 – j0,66 = 20,12 + j5,66 MVA Sơ đồ thay với phụ tải tính toán trạm cho hình 2.20,b Page 169 Tổng trở đoạn đường dây có giá trị Z A1 = ( 0,27 + j0,423 ).50 = 13,5 + j21,2 om Z A2 = ( 0,21 + j0,416 ).40 = 8,4 + j16,7 om Z 12 = ( 0,46 + j0,44 ).25 = 11,5 + j11 om Tính dòng công suất không xét đến tổn thất công suất đường dây Dòng công suất chạy đoạn A1 tính theo công thức ( 2.113 )  S A1  (30,  j16, 6)(11,5  j11  8,  j16, 5)  (20,12  j 5, 66)(8,  j16, 7) 13,5  j 21,  11,  j11  8,  j16, = 24,4 + j10,2 MVA Công suất chạy đoạn đường dây A2 S A2 = 30,2 + j16,6 + 20,12 + j5,66 – ( 24,4 + j10,2 ) = 25,92 + j12,06 MVA  S 21 = 25,92 + j12,06 – ( 20,12 + j5,66 ) = 5,8 + j6,4 MVA Như điểm phân công suất mạng điểm ( hình 2.20,b ) Sau tính chế độ tiến hành tương tự mạng điển hở Chúng ta lấy điện áp nút điện áp danh định mạng U  U  U dđ  110kV Tổn thất công suất đoạn đường dây 21   S 21  5,82  6, 42 (11,  j11)  0,1  j 0,1 MVA 110 Công suất đầu đoạn đường dây 21 S ’21 = S21 +  S21 = 5,8 + j6,4 + 0,1 + j0,1 = 5,9 + j0,5 MVA Công suất cuối đường dây 21 S ”21 = 20,12+ j5,66 + 5,9 + j6,5 = 26,02 + j12,16 MVA Tổn thất công suất đoạn đường dây A2   S A2  26, 02  12,16 (8,  j16, 7)  0,  j1,1 MVA 110 Công suất đầu đường dây A2 S ’A2 = 26,02+ j12,16 + 0,6 + j1,1 = 26,62 + j13,26 MVA Page 170 Tổng tổn thất đoạn đường dây A1   S A1  24,  10, 2 (13,5  j 21, 2)  0,8  j1, MVA 110 Công suất đầu đường dây A1 S ’A1 = 24,4+ j10,2 + 0,8 + j1,2 = 25,2 + j11,4 MVA Công suất nguồn cung cấp    S A = S' A1 + S' A2 - jQcdA1 - jQcdA2 = 26,62 + j13,26 + 25,2 +j11,4 – j0,8 – j0,66 = 51,82 + j23,2 MVA Tổn thất điện áp đường dây A1 U A1  25, 2.13,5  11, 4.21,  4, 65 kV 125 Điện áp nút U1 = 125 - 4,65 = 120,35 kV Tổn thất điện áp đoạn đường dây A2 U A2  26, 62.8,  13, 26.16,  3,54 kV 125 Điện áp nút có giá trị U2 = 125 - 3,54 = 121,46 kV Bài 11 Đường dây không điện áp 35 kV chiều dài 30 km, dây dẫn AC- 120, cung cấp điện cho phụ tải công suất 5500 kVA Hệ số công suất cosφ =0,8 Thời gian sử dụng phụ tải lớn Tln = 4500 h Xác định tổn thất điện năm Bài giải Từ bảng B.2 tìm điện trở tác dụng đơn vị dây dẫn AC- 120, ro = 0,27 om/km Điện trở đường dây R = ro.1 = 0,27.30 = 8,1 om Tổn thất công suất chế độ phụ tải lớn Pn  ( Sln 55000 ) R.103  ( ) 8,1.103  199, kW Sdd 35 Thời gian tổn thất lớn có giá trị theo (2.152): Page 171   (0,124  4500.104 ) 8760  2886 h Tổn thất điện đường dây A  Pln   199, 6.2886  576087 kWh Bài 12 Xác định tổn thất điện trạm hạ áp ví dụ 2.5 Biết thời gian sử dụng phụ tải lớn Tln = 4500 h Bài giải Thời gian tổn thất lớn có giá trị -4  = (0,124 + 4500 10 ) 8760 = 2886 h Trong ví dụ 2.5 tìm đc Po =24 kW; Pn = 85 kW Do tổn thất điện trạm 85.250002 A  2.21.8760  2886  667370 kWh 16000 Page 172 Page 173 Page 174 ... TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1. 1 ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1. 1 .1. Sơ đồ đẳng trị đường dây 1. 1.2 Điện trở tác dụng 1. 1.3 Điện kháng đường dây 1. 1.4... sáng 14 4 CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƯƠNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN 15 5 Page Chương THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1. 1 ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1. 1 .1. Sơ đồ đẳng... mạng hệ thống điện 1. 2 .1 Máy biến áp hai cuộn dây 1. 2 .1. 1 Sơ đồ thay máy biến áp dây quấn Trong mạng điện gồm nhiều cấp điện áp, cấp điện áp liên hệ với qua máy biến áp số lượng máy biến áp mạng