Bài giảng mạng lưới điện 1 (đại học liên thông vừa làm vừa hoc)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BÀI GIẢNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN (ĐẠI HỌC LIÊN THÔNG VỪA LÀM VỪA HỌC) Hưng Yên 2015 (Tài liệu lưu hành nội bộ) MẠNG LƯỚI ĐIỆN MỤC LỤC MỤC LỤC Chƣơng THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1.1.1.Sơ đồ đẳng trị đƣờng dây 1.1.2 Điện trở tác dụng 1.1.3 Điện kháng đƣờng dây 1.1.4 Điện dẫn tác dụng đƣờng dây 1.1.5 Điện dẫn phản kháng đƣờng dây 10 1.2 MÁY BIẾN ÁP 12 1.2.1 Máy biến áp hai cuộn dây 12 1.2.2 Máy biến áp ba dây quấn 15 1.2.3 Máy biến áp tự ngẫu 19 1.3 SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ 23 1.4 PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG VÀ HỆ THỐNG 24 1.4.1 Phụ tải đƣợc biểu diễn dòng điện không đổi modul góc pha (hình 1.10,a) 24 1.4.2 Phụ tải đƣợc cho công suất không đổi giá trị 26 1.4.3 Phụ tải đƣợc biểu diễn tổng trở hay tổng dẫn không đổi (hình 1.10 c,d) 26 1.4.4 Phụ tải đƣợc cho đƣờng đặc tính tĩnh 27 1.4.5 Phụ tải đƣợc biểu diễn dòng điện ngẫu nhiên 27 Chƣơng 28 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN 28 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 28 2.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƢỜNG DÂY THEO DÕNG ĐIỆN PHỤ TẢI 29 2.2.1 Cho điện áp cuối đƣờng dây U = const 29 2.2.2 Cho điện áp đầu đƣờng dây U =const 32 2.3 TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƢỜNG DÂY THEO CÔNG SUẤT PHỤ TẢI 34  2.3.1 Cho điện áp cuối đƣờng dây U2 = const 34  2.3.2 Cho điện áp đầu đƣờng dây U = const 35 2.4 ĐIỆN ÁP GIÁNG VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƢỜNG DÂY 36 2.4.1 Điện áp giáng 36 2.4.2 Tổn thất điện áp 37 Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN 2.5 TÍNH CHẾ DỘ MẠNG ĐIỆN THEO CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI 40 2.5.1 Cho điện áp cuối đƣờng dây 40 2.5.2 Cho điện áp nút nguồn cung cấp 42 2.6 TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN CÓ NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH KHÁC NHAU 43 2.6.1 Tổn thất công suất máy biến áp 43 2.6.2 Tính thông số chế độ trạm biến áp 45 2.6.3 Tính chế độ mạng điện có nhiều cấp điện áp 46 2.7 TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG PHÂN PHỐI HỞ ĐIỆN ÁP U ≤ 35 kV 48 2.8 TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƢỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN PHỐI ĐỀU 51 2.9 TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KÍN 53 2.9.1 Phụ tải tính toán trạm biến áp 54 2.9.2 Tính dòng công suất không xét đến tổn thất công suất 55 2.10 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 62 Chƣơng 68 CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG 68 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 68 3.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 69 3.3 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 71 3.4 CHỌN CÁC ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 72 3.4.1 Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh điện áp máy biến áp 72 3.4.2 Máy biến áp không điều chỉnh dƣới tải 72 3.4.3 Máy biến áp điều chỉnh dƣới tải 76 3.4.4 Máy biến áp ba cuộn dây 79 3.4.5 Máy biến áp tự ngẫu 80 3.4.6 Máy biến áp điều chỉnh đƣờng dây 87 3.5 ĐIỀU CHỈNH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƢƠNG PHÁP THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN 89 3.6 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỒI DÕNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 93 3.6.1 Máy bù đồng 93 3.6.2 Tụ điện 94 Chƣơng 96 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ĐIỆN 96 4.1 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN KINH TẾ 96 4.2 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO TỔN THẤT CHO PHÉP CỦA ĐIỆN ÁP 98 4.2.1 Xác định tiết diện dây dẫn cho đƣờng dây có phụ tải 98 4.2.2 Xác định tiết diện dây dẫn cho đƣờng dây có nhiều phụ tải 99 Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN 4.3 CHON TIẾT DIỆN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG 101 4.4 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA MẠNG ĐIỆN ÁP DƢỚI 1000V KẾT HỢ VỚI CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ 102 4.4.1 Chọn thiết bị bảo vệ 102 4.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn 106 Chƣơng 107 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG 107 5.1.KHÁI NIỆM CHUNG 107 5.2 TỐI ƢU HÓA CÔNG SUẤT CỦ CÁC THIẾT BỊ BÙ 107 5.3 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 111 5.4.CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 118 5.5 TỐI ƢU HÓA CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT 120 5.5.1 Phân phối tự nhiên kinh tế công suất mạng điện kín không đồng 120 5.5.2 Chọn thông số máy biến áp có điều chỉnh nối tiếp – song song 123 5.5.3.Chọn thông số thiết bị bù nối tiếp 127 5.5.4 Hở mạch vòng mạng điện kín 128 Chƣơng 130 PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHIẾU SÁNG 130 6.1 PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI 130 6.1.1 Khái niệm chung 130 6.1.2 Biểu đồ phụ tải 132 6.1.3 Các phƣơng pháp tính toán phụ tải điện 133 6.2 PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG 138 6.2.1 Khái niệm chung 138 6.2.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng 142 CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƢƠNG MẠNG LƢỚI ĐIỆN 152 Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN Chƣơng THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1.1.1.Sơ đồ đẳng trị đƣờng dây Mỗi đƣờng 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 đƣờng dây Nhƣng với mạng điện chiều dài nhỏ 300km, ta dùng tham số tập trung để tính toán đơn giản mà sai số nhỏ chấp nhận đƣợc Vậy mạng điện địa phƣơng, mạng khu vực ta dùng tham số tập trung để tính trừ đƣờng dây siêu cao áp Ta coi tham số đƣờng dây tập trung để tính có sơ đồ đẳng trị đƣờng dây nhƣ sau (hình 1.1) R X G R B 2H G B ìn h 1Hình 1- Sơ đồ đẳng trị đường dây S G B ta thƣờng chia làm đôi, nửa tập trung đầu đƣờng dây, nửa tập trung cuối đƣờng dây đ Đối với đƣờng dây điện áp thấp th ( 35kV) công suất nhỏ ta cần xét R X (bỏ qua ảnh hƣởng G B) Đốiayvới đƣờng dây điện áp lớn 110kV ta phải xét R, X, G, B có thểth bỏ qua ảnh hƣởng G không cần xét tới ế 1.1.2 Điện trở tác dụng củ Điện trở tác dụng kma chiều dài dây dẫn dòng điện chiều m nhiệt độ tiêu chuẩn (  = 200C) xác định áy theo công thức:  1000 bi r0   ến F  F (/km) (1.1) Trong đó:  - điện trở suất (mm p /km ), - điện dẫn suất (m/ mm2); h F – Tiết diện dây dẫn Đối với đồng M = 18,8 (mmd2/km ), M = 53 (m/ mm2); ây Đối với nhôm A = 31,5 (mm2/km ), A = 31,7 (m/ mm2) q Chú ý: Điện trở tác dụng dây u dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ dây dẫn thay đổi khác 20 C điện trở ấ dây dẫn đƣợc tính theo công thức sau: n x0 lg rdt x0 Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN 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 r đƣợc cho bảng tra cứu Điện trở tác dụng đƣờng dây là: R  r0l    (1.3) Trong đó: l chiều dài đƣờng dây 1.1.3 Điện kháng đƣờng dây Dây dẫn mạng điện xoay chiều, xung quanh sợi dây xuất từ trƣờng xoay chiều, có từ thông biến đổi nên phải xét đến từ trƣờng xoay chiều nghĩa phải xét tới tự cảm L; dây dẫn ba pha đặt gần nên có hỗ cảm M Nhƣ ta phải xét tới cảm kháng X đƣờng dây a Khi dây dẫn bố trí đối xứng 03 đỉnh tam giác Điện kháng đƣờng dây đƣợc xác định nhƣ sau: x0 =  (4,6 log D + 0,5 ) 10 r (/km) (1.4) Trong đó: -  = 2f - D khoảng cách dây dẫn, cm D D D - 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, nhƣng điện áp giáng  U pha khác (vì Za Zb Zc) Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN A B C l l l Hình 1-2 Sơ đồ hoán vị dây dẫn Để giải ta dùng phƣơng pháp hoán vị (hình 1-2) Sau khoảng l lại hoán vị lần, nhƣ điện kháng x ba pha giống Với đƣờng dây 110, 220 kV thƣờng khoảng 100 km hoán vị chu kỳ, tức l có độ dài 30 km Điện kháng km đƣờng dây hoán vị tính biểu thức (1.4) nhƣng thay D Dtb, Dtb trị số trung bình hình học ba khoảng cách pha (hình 1-3) Dtb = D12 D 23 D 31 (1.6) Tóm lại, với tần số f = 50 Hz, dây kim loại màu thì: x0 = 0,144 log D tb + 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) Thƣờng không cần phải tính x0 mà cần tra bảng Muốn tra x0 dây dẫn kim loại màu ta phải theo Dtb đƣờng kính d dây dẫn Ví dụ: Với dây có đƣờng kính d = 10mm Dtb pha mét có x0 = 0,448 /km Điện kháng x0 km đƣờng dây biến thiên khoảng (0,30,46)/km Do trƣờng hợp cần thiết ta lấy trị số trung bình x0 = 0,4 /km để tính sơ thiết kế chƣa biết tiết diện dây dẫn Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN 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, nhƣ không cho phép điện đƣờng dây Tăng r, nhƣ 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 nhƣng cấu tạo đƣờng dây lại phức tạp nhiều cần chọn số lƣợng dây phân nhỏ cách hợp lý Điện kháng đƣờng dây có n dây pha (dây phân nhỏ) đƣợc xác định theo biểu thức x0 = 0,144 lg D tb + 0,016 rdt n (/km) (1.7) Trong đó: r dt bán kính đẳng trị x0 rdt x0 R1 lg lg(Dtb /rdt ) x0 lg(Dtb /rRdt ) Hình 11 l Sơ đồ thay R R 1máy 10 Hìn biến h 1-áp Hìn hai h 2dâyquấn Sơ rdt x0 lg(Dtb /rdt ) x0 lg đồvà đường Hình 1.4 Một pha phân nhỏ thành dây đặc tính điện kháng Một rdt thay R pha x0 phâ Page lg(Dtb /rdt )n máy biến nhỏ thàn R áp hai h MẠNG LƯỚI ĐIỆN Bán kính đẳng trị r dt dây dẫn đƣợc xác định nhƣ 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 đƣờng dây: x = x0 l () (1.10) Có thể tính theo biểu thức tra bảng 1.1.4 Điện dẫn tác dụng đƣờng 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 tƣợng vầng quang điện a Hiện tƣợng vầng quang điện Khi thời tiết ẩm ƣớt, ban đêm thấy xung quanh dây dẫn cao áp có vầng sáng xanh Vì không khí ẩm, dƣới tác dụng cƣờng độ điện trƣờng đủ lớn, tầng không khí xung quanh dây dẫn bị iôn hoá trở thành dẫn điện, phần lƣợng thoát theo đƣờng đó, tổn thất lƣợng điện A Hiện tƣợng vầng quang điện xuất trị số điện áp U đƣờng dây lớn Uth Uth điện áp tới hạn phát sinh vầng quang điện Vƣợt 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 D tb r (kV) (1.11) Trong đó: - r bán kính dây dẫn, cm - Dtb khoảng cách trung bình hình học dây dẫn, cm Khi cƣờng độ điện trƣờng E mặt dây dẫn vƣợt (1719)kV/cm xuất vầng quang điện Cƣờng độ điện trƣờng E chủ yếu đƣờng kính d dây dẫn điện áp U đƣờng dây định xác định theo biểu thức sau: Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN 180   sin  0,354.U n n  1 Emax = 1   D a  n.r lg tb   rdt  (kV/cm) (1.12) Trong đó: - U điện áp dây đƣờng 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) đƣợc 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 cƣờng độ điện trƣờng bằng: Emax = 0,354.U (kV/cm) D r lg tb r (1.14) Nếu dây dẫn bố trí mặt phẳng ngang biểu thức cho ta trị số cƣờng độ điện trƣờng cực đại pha bên Còn cƣờng độ điện trƣờng pha lớn 10% Phân tích biểu thức (1.12) ta thấy muốn giảm E phải sử dụng phƣơng pháp sau: - Tăng D, nhƣ không kinh tế cột phải làm rộng tăng D E giảm đƣợc D đứng sau dấu log - Tăng r, tƣơng đối tốt gần nhƣ r tỷ lệ nghịch với E Chính nên quy định: + Với điện áp 110kV đƣờng kính dây dẫn d > 9,9 mm + Với điện áp 150kV d > 13,9 mm + Với điện áp 220kV d > 21,5 mm Với mục đích chống vầng quang điện mà dùng dây lớn lại lãng phí mặt dẫn điện Để giải vấn đề có dùng dây rỗng, nhƣng mặt chế tạo Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN   S '  S "  S  72  j 48,97  1,531  j5, 438  73,531  j54, 458.MVA Điện áp đầu đƣờng dây   U1  218  72  j 48,97 (9,  j34, 4)  228,8  j9, kV 218 Môđun điện áp đầu đƣờng dây có giá trị U1  (228,82  9, 22  228,98 kV Công suất điện dung cuối đƣờng dây U1 B  228,982.2,12.104  5,55 2 Qc  MVAr Công suất đầu đƣờng dây   S1  S '  jQcc  73,531  j54, 458  j5,55 = 73,531 + j48,908 MVA Bài Đƣờng dây không điện áp 110kV chiều dài 80 km, cung cấp điện cho phụ tải  S2  15  j10 MVA Sơ đồ thay đƣờng dây cho hình 2.3,b Các thông số sơ đồ R = 26,4 om, X = 33,9 om, B = 2,19.10 -4S Điện áp cuối đƣờng dây U1 = 116  kV Xác định công suất S1 đầu đƣờng dây, tổn thất điện áp đƣờng dây điện áp  U cuối đƣờng dây Bài giải Để xác định thông số chế độ đƣờng dây đác cho sử dụng phƣơng pháp tính lặp Qúa trình tính đƣợc tiến hành gần với bƣớc lặp  Chúng ta lấy điện áp nút điện áp danh định đƣờng dây U  U dd  110 kV Công suất điện dung cuối đƣờng dây đƣợc xác định theo công thức Qcc  U dd B  1102.2,19.104  1, 27 2 MVAr Công suất sau tổng trở Z đƣờng dây   S ''  S2  jQcc  15  j10  j1, 27  15  j8,73 (MVA) Page 155 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Công suất sau tổng trở Z có giá trị   S ''  S2  jQcc  15  j10  1, 27  0,66  j 0,85 MVA  Tổn thất công suất tổng trở Z  S  152  8, 732 (26,  j33, 9)  0, 66  j 0,85 1102 MVA  Công suất trƣớc tổng trở Z   S '  S ''  S  15  j8,73  0,66  j 0,85  15,66  j9,58 MVA Công suất điện dung đầu đƣờng dây U1 B  1162.2,19.104  1, 47 2 Qcd  MVAr Công suất đầu đƣờng dây   S1  S '  jQcc  15,66  j9,58  j1, 47 = 15,66 + j8,11 MVA Điện áp cuối đƣờng dây  U  U1  U  116  15, 66  j9,58 (26,  j 33,9)  109, 64  j 6, 75 kV 116 Môđun điện áp cuối đƣờng dây có giá trị U1  (109,642  6,752  109,84 kV Tổn thất điện áp đƣờng dây ΔU = U1 - U2 = 116 - 109,84 = 6,15 kV Nếu không xét đến thành phần ngang điện áp giáng, điện áp cuối đƣờng dây có giá trị U = U1 - ΔUd = 116 - 6,4 = 109,6 kV Từ kết nhận đƣợc cho thấy rằng, mạch điện áp U ≤ 220kV bỏ qua thành phần ngang điện áp giáng tính môđun điện áp cuối đƣờng dây Bài Tính chế độ mạng điện cung cấp (hinh2.6,a) Biết công suất phụ tải:  S2  17,11  j14,55 MVA Page 156 MẠNG LƯỚI ĐIỆN  S3  41, 21  j34,72 MVA Chiều dài đoạn đƣờng 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 đƣợc 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 đƣờng 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 -4 S 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 đƣờng dây (hình 2.6,b) Do chƣa biết điện áp nút phụ tải tính chế độ mạng đƣợc tiến hành gần với bƣớc lặp Chúng ta chon điện áp nút phụ tải điện áp danh định mạng: Page 157 MẠNG LƯỚI ĐIỆN   U  U  U dd  110 kV Công suất điện dung cuối đoạn đƣờng dây 23 có giá trị: Qcc 23 U dd B23  1102.1, 64.104  0,99 2 MVAr Công suất cuối tổng trở Z23  " 23  S  S3  jQcc 23  41, 21  j34,72  j 0,99  41, 21  j33,73 MVA Tổn thất công suất đƣờng dây 23 đƣợc 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 trƣớc tổng trở Z23 có giá trị    " S 23'  S23   S23  41, 21  j33,73  0,95  j1, 46  42,16  j35,16 MVA Công suât điện dung cuối đoạn đƣờng dây 12 có giá trị Qcc12  U dd B12  1102.1, 21.104  0, 74 2 MVAr  Công suất sau tổng trở Z12 đƣợc xác định theo công thức    S12"  S23'  jQcd 23  S2'  jQcd12  41,16  j35,16  j 0,99  17,11 = 59,27 + j47,88 MVA Tổn thất công suất đoạn đƣờng dây 12 " ( p12 )  (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    S12'  S12"   S12  59, 27  j 48, 48  1,07  j 2, 27 = 60,34 + j51,15 MVA Công suất điện dung đầu đoạn đƣờng dây 12 có giá trị 1 Qcd 12  U12 B12  1142.1, 21.104  0, 78 2 MVAr Page 158 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Công suất đƣợc cung cấp từ nguồn   S1  S12'  jQcd12  60,34  j51,15  j 0,78 = 60,34 + j 50,37 MVA Tính điện áp nút: Tổn thất điện áp nút đoạn đƣờng dây 12 đƣợc xác định nhƣ sau P12' R12  Q12' X 12 60,34.2,36  51,15.4, 76   3,36 kV U1 114 U12  Điện áp điểm có giá trị U2 = U1 - ΔU12 = 114 - 3,38 = 110,62 kV Tổn thất điện áp đoạn đƣờng 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 đƣợc số liệu kỹ thuật máy biến áp: Sdd = 10000 kVA; Ucdd = 115 kVA, Uhdd =11 kV; ΔP n = 60 kV; ΔP = 14 kV; un% = 10,5 %; i 0% = 0,9% Tổn thất công suất từ hoá lõi thép máy biến áp đƣợc 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 159 MẠNG LƯỚI ĐIỆN un %S22 10,5.80002 Qb    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   S0   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 đƣợc số liệu kỹ thuật máy biến áp: Sdd = 16000 kVA; ΔP n = 85 kV; ΔP = 21 kV; un% = 10,5 %; i0% = 0,85% Ucdd = 115 kVA Uhdd =11 kV Tổn thất công suất trạm đƣợc xác định theo công thức (2.68) S2 1 250002 P  mP0  Pn  2.21  85  145 kW m Sdd 160002 Tổn thất công suất phản kháng máy biến áp đƣợc tính theo công thức (2.69): i0 %Sdd un %S22 0,85.16000 0,5.250002 Q  m     2322 kVAr 100 m 100.Sdd 100 100.16000 Nhƣ tổn thất công suất trạm   S2  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 160 MẠNG LƯỚI ĐIỆN MVA, S3 = 0,4 + j0,3 MVA tổng trở đoạn đƣờng dây Z12 = 3,4 + j1,76 Ω, Z 23 = 0,85 + j0,44 Ω Bài giải Tổn thất điện áp lớn mạng điện đƣợc 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 + 0, 4.0,85  0,3.0, 44 = 0,174 35 35 kV Tổn thất công suất mạng có giá trị S  1, 22  0,92 0, 42  0,32  3,  j1, 76    0,85  j0, 44  35 352 = 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 đƣờng dây ( hình 2.11, a ) Công suất tác dụng phụ tải đơn vị chiều dài đƣờng dây P o = 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 đƣờng dây Bài giải Từ bảng B.2 B.3 xác định đƣợc thông số đơn vị dây dẫn A-25, ro = 1,27 om/km, xo = 0,345 Ω/km Tổng trở đƣờng dây Z = (1,27 + j0,345) 0,1 = 0,127 + j0,345 Ω Tổng công suất tác dụng phụ tải đƣợc xác định theo công thức P = po l = 0,15 100 = 15kW Tổn thất công suất tác dụng đƣờng dây đƣợc 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 đƣờng dây đƣợc tính theo ( 2.104 ) U  P.R 1500.0,127 Lr0 Icos    2,5 V 2U dd 2.380 Bài Page 161 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Đƣờng dây không điện áp 10kV, đƣợc 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 đƣợc 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 đƣờng dây A1 đƣợc xác định theo công thức (2.122)  S A1  (1600  j1700).6  (2000  j800).4  2200  j925 kVA Công suất chạy đoạn đƣờng dây B2  SB  (2000  j800).4  (1600  j 700).2  1400  j575 kVA Công suất chạy đoạn 12    S12  S A1  S1  2200  j925  1600  j 700  600  j 225 kVA Nhƣ 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 162 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Các hộ tiêu dùng hình 2.19 đƣợc 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 đƣờng 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 đƣờng dây điểm phân công suất mạng Bài giải Từ bảng B.2 B.3 tìm đƣợc thông số đơn vị dây dẫn A-50 r o = 0,64 om/km; xo = 0,35 om/km A-95 r o = 0,34 om/km; xo = 0,34 om/km A-120 r o = 0,27 om/km; xo = 0,33 om/km Tổng trở đoạn đƣờng dây Z A1 = (0,27 + j0,33) = 0,81 + j0,99 om 12 = (0,64 + j0,35) = 1,28 + j0,7 om 2B = (0,34 + j0,34) = 1,36 + j1,36 om Z Z Dòng công suất đoạn đƣờng dây A1 đƣợc xác định theo công thức ( 2.126 ) n  A1 S  S i 1  i  ZiB  Z AB  U dd (U A  U B )  Z AB  j , 36) = (1,  j 1, 2)(1, 28 j 0, 7 1, 36 j 1, 36) (1, 0 j 0, 75)(1, 36  (0, 81 j 0, 99) (1, 28 j 0, 7) (1, 36 j 1, 36 +6 6,  6,  (0, 81 j 0, 99) (1, 28 j 0, 7) (1, 36 j 1, 36 = 1,8 + j1,43 MVA Công suất chạy đoạn đƣờng dây B2 Page 163 MẠNG LƯỚI ĐIỆN n S  B2  S i 1  i  ZiA  Z AB  U dd 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 Nhƣ 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 đƣờng 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 đƣợc số liệu MBA 16000kVA: Sdđ = 16000kVA; Ucdđ = 115kV; Uhdđ =11kV;  P n = 85kW;  P o = 21kW; un% = 10,5%; i o% = 0,85% Đối với MBA 25000 kVA: Sdđ = 25000 kVA; Ucdđ = 115kV; Uhdđ = 11kV;  P n = 120kW;  P o = 36kW; un% = 10,5%; io% = 0,8% Từ bảng B.2, B.3 B.4 tìm đƣợc thông số đơn vị đƣờng 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 164 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Tổn thất công suất MBA trạm S1  S01   Sb1 = 2(36  j 0, 8.25000)  120( 33540)2  j 10, 5.33540 100 25000 100.25000 = 180 + j2760 kVA = 0,2 + j2,8 MVA Tổn thất công suất MBA trạm 2:   S2  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 đƣờng dây A1 QccA1  1102.2, 69.106.50  0,8 MVAr Công suất điện dung đầu đoạn đƣờng dây 12 có giá trị Qcc12  1102.2,58.106.25  0, MVAr Công suất điện dung cuối đoạn đƣờng dây A2 QccA2  1102.2, 74.106.40  0, 66 MVAr Page 165 MẠNG LƯỚI ĐIỆN 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 166 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Tổng trở đoạn đƣờng dây có giá trị Z A1 = ( 0,27 + j0,423 ).50 = 13,5 + j21,2 om A2 = ( 0,21 + j0,416 ).40 = 8,4 + j16,7 om 12 = ( 0,46 + j0,44 ).25 = 11,5 + j11 om Z Z Tính dòng công suất không xét đến tổn thất công suất đƣờng dây Dòng công suất chạy đoạn A1 đƣợc tính theo công thức ( 2.113 )  S A1  (30,  j16, 6)(11,  j11  8,  j16, 5)  (20,12  j5, 66)(8,  j16, 7) 13,  j 21,  11,  j11  8,  j16, = 24,4 + j10,2 MVA Công suất chạy đoạn đƣờng dây A2 S A2 = 30,2 + j16,6 + 20,12 + j5,66 – ( 24,4 + j10,2 ) = 25,92 + j12,06 MVA g S 21 = 25,92 + j12,06 – ( 20,12 + j5,66 ) = 5,8 + j6,4 MVA Nhƣ điểm phân công suất mạng điểm ( hình 2.20,b ) Sau tính chế độ đƣợc tiến hành tƣơng tự nhƣ mạng điển hở Chúng ta lấy điện áp nút điện áp danh định mạng U  U  U dđ  110kV Tổn thất công suất đoạn đƣờng dây 21   S21  5,82  6, 42 (11,  j11)  0,1  j 0,1 1102 MVA Công suất đầu đoạn đƣờng dây 21 S ’21 = S21 +  S21 = 5,8 + j6,4 + 0,1 + j0,1 = 5,9 + j0,5 MVA Công suất cuối đƣờng dây 21 S ”21 = 20,12+ j5,66 + 5,9 + j6,5 = 26,02 + j12,16 MVA Tổn thất công suất đoạn đƣờng dây A2   S A2  26, 022  12,162 (8,  j16, 7)  0,  j1,1 1102 MVA Công suất đầu đƣờng dây A2 S ’A2 = 26,02+ j12,16 + 0,6 + j1,1 = 26,62 + j13,26 MVA Tổng tổn thất đoạn đƣờng dây A1 Page 167 MẠNG LƯỚI ĐIỆN 24, 42  10, 22 (13,5  j 21, 2)  0,8  j1, MVA 1102   S A1  Công suất đầu đƣờng 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 đƣờng 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 đƣờng 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 Đƣờng 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 đƣợc điện trở tác dụng đơn vị dây dẫn AC- 120, ro = 0,27 om/km Điện trở đƣờng dây R = r o = 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  199,6 kW Sdd 35 Thời gian tổn thất lớn có giá trị theo (2.152):   (0,124  4500.104 )2 8760  2886 h Page 168 MẠNG LƯỚI ĐIỆN Tổn thất điện đƣờng 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 = (0,124 + 4500 10 -4)2 8760 = 2886 h Trong ví dụ 2.5 tìm đc  P o =24 kW; P n = 85 kW Do tổn thất điện trạm A  2.21.8760  85.250002 2886  667370 160002 kWh Page 169 ... dây 1. 1.2 Điện trở tác dụng 1. 1.3 Điện kháng đƣờng dây 1. 1.4 Điện dẫn tác dụng đƣờng dây 1. 1.5 Điện dẫn phản kháng đƣờng dây 10 1. 2 MÁY BIẾN... LƢỚI ĐIỆN 15 2 Page MẠNG LƯỚI ĐIỆN Chƣơng THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1. 1 ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1. 1 .1. Sơ đồ đẳng trị đƣờng dây Mỗi đƣờng dây có điện trở R,... độ mạng hệ thống điện Mục đích tính chế độ xác lập biến đổi thông tin thông số mạng thông số cho chế độ thành thông tin thông số chế độ Các thông số mạng là: Hình dáng thông số phần tử mạng điện