Bài giảng cung cấp điện chương 5 lê viết tiến

Lê Việt Tiến EPSD,, SEE, HUST EPSD CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt NỘI DUNG Giới thiệu chung Sơ đồ thay lưới điện Tính tốn điện lưới điện hở hở Tính tốn điện lưới điện kín đơn giản CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giới thiệu chung • Chúng ta làm gì?? Xác định thông số chế độ hệ thống cung cấp điện tính tốn ảnh hưởng đến hệ thống cung cấp điện thiết kế kế • Tính tốn gì?? • – Tính tốn điện áp nút dịng cơng suất tất nhánh sơ đồ cung cấp điện điện – Tính toán lựa chọn thiết diện dây dẫn cáp cáp – Kiểm tra tổn thất điện áp áp,, điều chỉnh điện áp bù công suất phản kháng lưới toán khác khác Sơ đồ thay hệ thống đáng giá thông số chế độ độ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ thay lưới điện 2.1 Sơ đồ thay dây dẫn • Thơng số đường dây đặc trưng cho trình vật lý xảy dây dẫn có điện áp đặt lên dòng điện xoay chiều qua – Phát nóng hiệu ứng Joule: Điện trở – Dịng điện XC gây nên từ trường tự cảm dây dẫn hỗ cảm dây dẫn với nhau Điện kháng – Điện áp cao áp gây điện trường lớn bề mặt dây dẫn (hiện tượng ion hóa khơng khí quanh dây dẫn, dẫn, tượng vầng quang) quang) gây tổn hao hao:: Điện dẫn – Điện áp xoay chiều gây nên điện trường dây dẫn với với đất tụ điện: điện: Dung dẫn dẫn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ thay lưới điện 2.1 Sơ đồ thay dây dẫn • Điện trở – Điện trở chiều (Ω): R dc = ρ F ρ : Điện trở suất dây dẫn (Ω.m) F : Thiết diện dây dẫn (m2) – Điện trở thay đổi theo nhiệt độ: độ: R t = R [1 + α(t − t )] – t0 : Nhiệt độ thiết kế(20oC) R0 : Điện trở t0 (Ω) α : Hệ số nhiệt điện trở Điện trở xoay chiều chiều:: mật độ dịng điện phân bố khơng hiệu ứng bề mặt mặt,, Rxc > Rdc Rdc Ở tần số 50Hz, khác không đáng kể (~1%) nờu coi Rxc~Rdc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ã in khỏng à0  Dm  Dm −4 + 4ln = × 10 ln (H/km)   8π  r  0.779r Dm X L = 2πfL = 0.1213 × ln (Ω/km) 0.779r L= µ0 : Hệ số dẫn từ vật liệu chế tạo dây (4 (4π π.10-4H/km) r: Bán kính ngồi dây dẫn (m) Dm : Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn(m) dẫn(m) 1/3 Dm = (Dab × Dbc × Dac ) Dab, Dbc, Dac : Khoảng cách pha với pha a c b a Dm = D r Dab Dbc Dac Dm = D = 1.26 D CuuDuongThanCong.com c b Dbc https://fb.com/tailieudientucntt r Dung dẫn • πε 10 −9 = C= (F/km) ; Dm Dm ln 18 × ln r r Xc = (Ω/km) 2πfC ( ε0 = F/m) 36 × π × 10 r: Bán kính ngồi dây dẫn (m) Dm : Khoảng cách trung bình hình học dây dân (GMD) (m) ε0 : Khoảng cách khơng gian • Điện dẫn ∆Pc G = (1/Ωkm) Un CuuDuongThanCong.com ∆Pc0 : Suất tổn thất vầng quang (W/km) Un : Điện áp định mức (kV) https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ thay lưới điện 2.1 Sơ đồ thay dây dẫn • R L C G C G 2 2 Các dạng sơ đồ thay dây dẫn – Mạng cửa hình π Hình π Tổng trở: trở: Z=R+jX Z=R+jX=(r =(r0+jx0).l Tổng dẫn: dẫn: Y=G+jB Y=G+jB=(g =(g0+jb0).l; (l: Chiều dài, dài, km) – Hệ thống phân phối (ngắn 80km) Đường dây không cáp U≤22kV, l≤ l≤5km: Dung dẫn điện dẫn bỏ qua qua Sơ đồ thay tổng trở nối tiếp tiếp Đối với đường dây dài U>22kV: Chỉ bỏ qua điện dẫn dẫn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ thay lưới điện 2.1 Sơ đồ thay máy biến áp • Sơ đồ thay máy biến áp – Tổng dẫn máy biến áp (ZT) – Sơ đồ thay RT Xm XT Rc ZT = RT + jXT ∆S0 CuuDuongThanCong.com uI uI %.U r2 X T ≈ ZT = = Ir Sr ∆P0 U r2 U Rc = RT = ∆Pl Xm = r Ir Sr I0 ∆S0 = ∆P0 + j∆Q0 = ∆P0 + jI 0U r RT, XL: Rc: Xm: Sr , Ur: ∆PI, ∆P0: uI: I0 : Điện trở điện kháng vòng dây Điện trở tổn thất cuộn dây Điện kháng từ trường Dung lượng MBA điện áp Tổn thất có tải khơng tải Điện áp ngắn mạch (%) Dịng điện khơng tải (từ trường) https://fb.com/tailieudientucntt • Máy biến áp cuộn dây – Sơ đồ thay Tổng trở cuộn dây ZS1 ZP ZS2 ∆S0 ZP = (ZP−S1 + ZP−S2 − ZS1−S2 ) ZS1 = (ZP−S1 + ZS1−S2 − ZP−S2 ) ZS2 = (ZP−S2 + ZS1−S2 − ZP−S1 ) ∆PP − S 1.U r2 uP − S 1%.U r2 Z P − S = RP − S + jX P − S = +j Sr Sr RP-S1, XP-S1: Tổng trở cuộn sơ cấp – thứ cấp thứ Sr , Ur: Dung lượng MBA điện áp ∆PI, uI : Tổn thất có tải điện áp có tải cuộn sơ cấp thứ cấp thứ kết nối với hệ thống Cuộn thứ cấp thứ mở CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Phân bố tải lưới (I T = D.l.w ) tổng trở (Z=z0.l)) 3.Vr – Dịng điện – Phân bố hình chữ nhật : 2 1 ∆P = 3 Z × I T  3  Tải phân bố vị trí 1/3 chiều dài đường dây – Phân bố hình tam giác : 2 8 ∆P = 3 Z × I T   15  Tải phân bố vị trí 8/15 khoảng cách từ đỉnh đến dáy tam giác CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổn thất điện áp công suất 3.1 Tổn thất công suất điện • Tổn thất cơng suất máy biến áp – Tổn thất công suất tác dụng phản kháng  Smax   × ∆PI ∆P = n × ∆P0 + ×  n  Sr  I % × ST uI % × Smax ∆Q = n × + × 100 n 100Sr Sr : Smax: ∆PI, ∆P0: uI: I0 : n: Dung lượng máy biến áp Công suất tải cực đại trạm biến áp Tổn thất ngắn mạch không tải Điện áp ngắn mạch (in %) Dịng điện khơng tải (%) Số máy biến áp trạm (làm việc song song) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổn thất điện áp công suất 3.1 Tổn thất cơng suất điện • Tính tốn tổn thất điện – Định nghĩa (∆A) : T ∆P(t) :Tổn thất công suất lưới điện T: Khoảng thời gian đồ thị phụ tải ∆A = ∫ ∆P(t )dt – Tổn thất điện năng: năng: ∆A = ∆Pmax × τ CuuDuongThanCong.com ∆Pmax: Tổn thất công suất cực đại τ: Thời gian tổn thất công suất lớn https://fb.com/tailieudientucntt Tổn thất điện áp công suất 3.1 Tổn thất công suất điện • Tính thời gian tổn thất cơng suất lớn (τ) – Sử dụng biểu đồ phụ tải cực đại – Tm Quan hệ τ Tm τ = (0.124 + Tm10−4 )2 × 8760 T A Tm = = P(t )dt ∫ Pmax Pmax Tm: Tra sổ tay thiết kế : Đồ thị phụ tải hệ thống : vùng giao Pmax Tm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổn thất điện áp công suất 3.1 Tổn thất công suất điện – Sử dụng hệ số tổn thất (Fs) ∆Pav ∆A τ FS = = = ∆Pmax ∆Pmax × T T ∆Pav : Tổn thất cơng suất trung bình ⇒ τ = FS × T – Tính hệ số tổn thất cơng suất (Fs) Quan hệ FS FL FS = c × FL + (1 − c) × FL2 FL: Tra sổ tay thiết kế CuuDuongThanCong.com FL : Hệ số phụ tải c = 0.2 (Anh Úc) c = 0.3 (Mỹ, đô thị) c = 0.16 (Mỹ, nông nghiệp) https://fb.com/tailieudientucntt Tổn thất điện áp công suất 3.1 Tổn thất cơng suất điện • Tổn thất điện đường dây ∆A = ∆Pmax τ = ∆Pmax Fs T • ∆Pmax: Tổn thất cơng suất cực đại τ: Thời gian tổn thất công suất lớn Tổn thất điện trạm biến áp 2    Smax   Smax   ∆PI τ = n.∆P0 +   ∆PI Fs T ∆A = n.∆P0 T +  n  Sr  n  Sr    Sr : Công suất máy biến áp Smax: Công suất cực đại trạm ∆PI, ∆P0:Tổn thất có tải khơng tải n: Số lượng máy biến áp trạm (làm việc song song) T: Thời gian đóng điện máy biến áp (1 năm: 8760h) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ Xét trạm biến áp trung gian có máy biến áp với thông số SđmB = 10MVA, cấp điện áp 132/11kV Tổn thất khơng tải 18kW có tải 60kW, điện áp ngắn mạch % 10.5%, dịng điện khơng tải % 0.9% Xác định tổn thất công suất tổn thất điện trạm biến áp với phụ tải 12+j7.2MVA, Tm=5000h/năm Đáp án: Máy biến áp làm việc song song  Smax   122 + 7.22   ∆PI = × 18 +   × 60 = 94.75(kW ) ∆P = n.∆P0 +  n  Sr   10  I % ST uI %.Smax 0.9 × 10 × 103 10.5 × (122 + 7.22 ) × 103 ∆Q = n + = 2× + × 100 n 100.Sr 100 100.10 = 1208( kVAr ) τ = (0.124 + Tm10−4 )2 8760 = (0.124 + 5000x10−4 )2 8760 = 3411(h)  Smax   122 + 7.22   ∆PI τ = × 18 × 8760 +   × 60 × 3411 ∆A = n.∆P0 T +  n  Sr   10  = 5083854( kWh ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tính tốn dịng cơng suất 4.1 Thiết lập tốn • Đặc điểm lưới điện hở – – • Số liệu ban đầu – – – – • Lưới điện có nguồn cấp, cấp, Sơ đồ có dạng hình tia tia,, liên thông (phân nhánh) nhánh) hỗn hợp hợp Sơ đồ lưới điện, điện, Các thông số đường dây máy biến áp áp,, Điện áp nguồn Uo Công suất nút phụ tải tải Nhiệm vụ tính tốn – – – Dịng điện cơng suất chạy nhánh Tổn thất công suất nhánh Tổn thất điện áp nhánh điện áp nút lưới lưới CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tính tốn dịng cơng suất 4.2 Phương pháp gần • Tính tốn lưới điện không xét đến tổng dẫn đường dây (lưới phân phối điện) điện) – Các giả thiết tính tốn: tốn: Sơ đồ thay xét thành phần điện trở điện kháng đường dây (đường dây không trung hạ áp U