TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNG BM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆP.Giảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo Châu

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNG BM ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Chương 6: TÍNH TỐN VỀ ĐIỆN Giảng viên: ThS Phùng Đức Bảo Châu Nội dung Khái quát Sơ đồ thay lưới điện Tổn thất truyền tải Tính tốn tổn thất mạng điện hở khu vực Tính tốn tổn thất mạng điện kín đơn giản Tính tốn mạng điện có nhiều cấp điện áp Sử dụng đại số ma trận để xác định thông số trạng thái làm việc mạng điện Các toán ứng dụng Khái qt:   Tính tốn điện xác định thơng số chế độ lưới điện Tính tốn điện bao gồm tính loại tổn thất hệ thống tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện tính tốn phân bố công suất, lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp, chế độ vận hành… Tính tốn điện phục vụ cho công tác đánh giá tiêu kỹ thuật hệ thống cung cấp điện, xác định tổng phụ tải, chọn phần tử mạng điện, xác định phương án bù công suất phản kháng… Tùy mục đích sử dụng mà độ xác tính tốn địi hỏi khác Để khối lượng tính tốn giảm bớt sử dụng biểu đồ, bảng tính có sẵn sách tra cứu Các bước thực lần lượt: xử lý kiện ban đầu (cấp điện áp, loại dây dẫn, sơ đồ mạng…), xây dựng sơ đồ thay thế, thực tính tốn xử lý kết 2 Sơ đồ thay lưới cung cấp điện Thành lập sơ đồ thay cho lưới điện gồm có: lựa chọn sơ đồ tính tốn cho phần tử lưới tính tốn thơng số chúng, sau lắp sơ đồ thay theo trình tự lưới, cuối quy đổi thông số sơ đồ cấp điện áp Sơ đồ thay đường dây máy biến áp trình bày, hai thành phần lưới truyền tải phân phối 2 Sơ đồ thay đường dây: A Các thông số đường dây: Điện dẫn G: thông số phản ánh tượng tổn thất công suất tác dụng sứ điện môi Phần công suất tổn hao sứ đường dây không cấp điện áp bé bỏ qua Một phần tổn thất công suất tổn thất vầng quang, thường xảy cấp điện áp ≥ 110kV số điều kiện định Đối với dây cáp bỏ qua điện dẫn Dung dẫn B: dung dẫn đường dây thể điện dung dây dẫn Dung dẫn tỷ lệ với dòng điện chuyển dịch (hay dòng điện nạp đường dây), sinh công suất phản kháng đường dây Dòng điện điện dung cáp thường lớn đường dây không, cáp từ 20kV trở lên phải xét đến dung dẫn lập sơ đồ thay Điện trở R: điện trở đường dây, phụ thuộc chiều dài thường cho nhà chế tạo Điện kháng X: thể hiện tượng tản từ Khi tải dòng điện xoay chiều ba pha xuất xung quanh dây dân từ trường, tạo lực điện động dây dẫn phụ thuộc khoảng cách tương hỗ dây dẫn Đối với đường dây từ 330kV trở lên, để giảm điện kháng người ta thường áp dụng kỹ thuật phân pha B Sơ đồ thay thế: Các thông số đường dây: điện trở, điện kháng, điện dẫn dung dẫn phân bố dọc theo đường dây Để dễ dàng tính tốn, tùy theo loại đường dây số thơng số xem tập trung hay bỏ qua Các sơ đồ thay trường hợp áp dụng tóm tắt bảng bên C Tính thơng số đường dây: Z  R  j X   ro  xo  l ro xo điện trở điện cảm kháng đơn vị chiều dài (km) Y  G  j.B   go  bo  l  go bo điện dẫn dung dẫn đơn vị chiều dài (km)  Điện dẫn G: xác định theo tổn thất công suất tác dụng G  Pvq  U2  Trong Pvq tổn thất vầng quang xác định theo công thức kinh nghiệm  7,58  106   .km  Dtb log10 R Dtb  D12 D13 D23 ,  mm  Dung dẫn bo: bo  Trong đó: Dtb khoảng cách trung bình hình học dây dẫn, R bán kính dây dẫn, [mm] Nếu đường dây có dây dẫn phân nhỏ, trị số R thay Rdt  n R.atbn 1 Trong đó:Rđt: bán kính đẳng trị dây dẫn pha n: số dây dẫn pha atb: khoảng cách trung bình hình học dây dẫn pha R: bán kính thực dây phân nhỏ  Điện trở ro: thường cho nhà chế tạo hay tính theo rt  r20 1    t  20     Trong đó: rt: điện trở nhiệt độ t r20: điện trở nhiệt độ 20oC, tra bảng cho sẵn α: hệ số nhiệt điện trở, tra bảng cho sẵn, đồng, nhôm, nhôm lõi thép α= 0,004 Điện kháng Dtb xo: xo  0,1445.log10 R  0, 0157,  km  Nếu đường dây có dây dẫn phân nhỏ, đó: Dtb 0, 0157    xo  0,1445.log10  ,  km  Rdt n 2.2 Sơ đồ thay máy biến áp A Các thông số máy biến áp: Tổng trở máy biến áp: ZT  RT  j X T phản ánh tượng tổn thất công suất tác dụng hiệu ứng Joule tượng tổn thất công suất phản kháng tản từ cuộn dây Trong đó: RT điện trở, X T điện cảm kháng Tổng dẫn máy biến áp: YT  GT  j.BT phản ánh tượng tổn thất công suất lõi thép máy biến áp: tổn hao dòng Foucault tổn hao từ Tổn thất lõi thép không phụ thuộc vào tải máy biến áp lúc không tải Với: GT điện dẫn, BT cảm dẫn Các thông số máy biến áp tính theo số liệu máy biến áp như: tổn thất ngắn mạch , tổn thất không tải , điện áp ngắn mạch , dịng điện khơng tải Các số liệu kết thí nghiệm ngắn mạch thí nghiệm khơng tải B Sơ đồ thay tính thơng số cho máy biến áp hai cuộn dây: Máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại dùng phổ biến hệ thống cung cấp điện Khi tính tốn dùng sơ đồ hình Γ hình vẽ GT BT  S T  PT  jQT X R C Sơ đồ thay tính thơng số cho máy biến áp ba cuộn dây tự ngẫu: X3 S0 R3 Sơ đồ thay hình có đặt lượng tổn hao thép: S0  S Fe  PFe  j.QFe  Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch điện áp ngắn mạch máy biến áp ba cuộn dây tự ngẫu tính theo dạng ngắn mạch sau: Khi cuộn bị ngắn mạch, cuộn hở mạch, cuộn đặt vào điện áp cho cuộn có dịng định mức Người ta đo  P1 ,U12 % với: P12  P1  P2 P1 P2 tổn thất cơng suất tác dụng cuộn U12 %  U1 %  U %  Cho hở mạch cuộn 2, ngắn mạch cuộn cuộn đặt vào điện áp cho cuộn có dịng định mức ta thu được: P13  P1  P3 U13 %  U1 %  U %  Tương tự cho cuộn hở mạch, cuộn ngắn mạch đặt điện áp vào cuộn cho cuộn có dịng định mức P23  P2  P3 ta có: U 23 %  U %  U %  Giải hệ phương trình ta tính tổn thất ngắn mạch điện áp ngắn mạch cuộn dây theo số liệu cho: P1  P12  P13  P23     P2  P12  P1   P3  P13  P1  U1 %  U12 %  U13 % U23 %   U2 %  U12 %  U1 %   U3 %  U13 %  U1 %1  Tổn thất truyền tải Khi truyền tải điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ phần tử mạng điện có tổng trở nên gây tổn thất công suất điện áp Tổn thất cơng suất gây tình trạng thiếu hụt điện nơi tiêu thụ, làm tăng giá thành truyền tải điện làm cho hiệu kinh tế Tổn thất điện áp làm cho điện áp hộ tiêu thụ bị giảm thấp, ảnh hưởng chất lượng điện Sau giới thiệu sơ lược phương pháp tính tốn tổn thất điện áp, cơng suất điện mạng phân phối điện 3.1 Tổn thất công suất đường dây: a Với đường dây cung cấp Trong tính toán đờng dây tải điện, ngời ta sử dụng sơ đồ thay hình (đối với mạng 110 kV, với mạng 220 kV ngời ta thờng bỏ qua phần điện dẫn tác dụng đờng dây Tức sơ đồ lại thành phần điện dẫn phản kháng Y = jB dung dẫn đờng dây thờng đợc thay phụ tải phản kháng jQc S1 S1 Q c j Z S”2 S2 = P2 + jQ2 j Q c Chó ý: S = 3.I2dm.Z mà I S 3U S    P  RI  R S U    S  Z S U   S  XI  X U + Tổn thất công suất xác định theo công suất cuối đờng dây: S2"  S  P  jQ    U2 "2 "2  S S  Z  R  j X 2  U U 2  + Đối với đường dây địa phương ta bỏ qua tổng dẫn, ta xác định tổn thất theo công suất tải 2 2 P2  Q2   P  R U đm P2  Q2   Q  X U đm ... mạng điện Các toán ứng dụng Khái quát:   Tính tốn điện xác định thơng số chế độ lưới điện Tính tốn điện bao gồm tính loại tổn thất hệ thống tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện tính. .. lưới điện Tổn thất truyền tải Tính tốn tổn thất mạng điện hở khu vực Tính tốn tổn thất mạng điện kín đơn giản Tính tốn mạng điện có nhiều cấp điện áp Sử dụng đại số ma trận để xác định thông. .. thất điện áp làm cho điện áp hộ tiêu thụ bị giảm thấp, ảnh hưởng chất lượng điện Sau giới thiệu sơ lược phương pháp tính tốn tổn thất điện áp, công suất điện mạng phân phối điện 3.1 Tổn thất công