CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN
6.3 Chế độ sau sự cố
Sự cố trong mạng điện thiết kế có thể xảy ra khi ngừng một tổ máy phát, ngừng một mạch trên đường dây hai mạch liên kết hai nhà máy với nhau, ngừng một mạch trên các đường dây hai mạch nối từ nguồn cung cấp đến các phụ tải. Khi xét sự cố chúng ta không giả thiết sự cố xếp chồng.
6.3.1 Sự cố ngừng một mạch trên các đường dây từ nguồn đến các phụ tải 6.3.1.1 Đoạn đường dây NĐ2-1
Sơ đồ nguyên lý:
AC-95
TPDH-25000/110 NÐ2
S1=32+j15,5 31,6 km
1
Sơ đồ thay thế:
NÐ2 ZB1
S1 S,,
S,
SN2-1 Zd1
Qcd1
2 S01=0,058+j0,4
Qcc1 2
c SB1
S1=32+j15,5
1
- Quy phụ tải về phía cao
Từ những số liệu của MBA: TPDH-25000/110 ở phụ tải 1 ta có:
Z. B1 = B1 B1 1
(R jX ) (2,54 j55,9)
+ = 2 + =1,27 + j27,95 (Ω)
.
01 01 01
S 2.( P j Q ) 2(29 j200)(KVA) 0, 058 j0, 4(MVA)
∆ = ∆ + ∆ = + = +
Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp:
2 2 2 2
. 1 1
B1 2 B1 B1 2
dm
P Q 32 15,5
S .(R jX ) (1, 27 j27,95) 0,133 j2,92(MVA)
U 110
+ +
∆ = + = + = + Côn
g suất trước tổng trở của máy biến áp:
. . .
B1 1 B1
S = + ∆S S =32 0,133 j(15,5 2,92) 32,133 18,42(MVA)+ + + = + Dòng công suất trong cuộn dây của máy biến áp:
. . .
c B1 01
S1 =S + ∆S =32,133 0,058 j(18,42 0,4) 32,191 j18,82(MVA)+ + + = + - Tính chế độ xác lập sau sự cố:
+ Tính ngược:
Coi điện áp các nút bằng Uđm = 110 (kV).
Z. d1 = 10,428 + j13,556(Ω); B2 1 4 0, 418.10 (S) 2
− = −
Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây:
2 1 1 2 4
cc1 cd1 dm
Q Q U .B 110 .0, 418.10 0,506MVAr 2
− −
= = = =
Công suất sau tổng trở của đường dây:
. .
" c
1 cc1
S = −S jQ =32,191 j(18,82 0,506) 32,191 j18,314(MVA)+ − = +
1,182 j1,537(MVA)= + Dòng công suất trước tổng trở đường dây:
S.' = + ∆S." S.d1=32,191 1,182 j(18,314 1,537) 33,373 j19,851(MVA)+ + + = + Công suất từ nhà máy NĐ2 truyền vào đường dây:
. .
N2 1 ' cđ1
S − = −S jQ =33,373 j(19,851 0,506) 33,373 j19,345(MVA)+ − = +
Tính toán tương tự các dòng công suất và tổn thất trên đường dây sau sự cố được biểu diễn trong bảng sau:
Bảng 6-11 Dòng công suất và tổn thất trên các đường dây.
Đường dây
.
SNi
(MVA)
.'
S
(MVA)
.
Sdi
∆
(MVA)
.''
S
(MVA)
Qcc
(MVAr) NĐ2-1 33,373+j19,345 33,373+j19,851 1,182+j1,537 32,191+j18,314 0,506 NĐ2-2 36,035+j20,492 36,035+j21,209 1,855+j2,411 34,18+j18,798 0,717 NĐ2-3 26,496+j14,225 26,496+j14,922 1,358+j1,327 25,138+j13,595 0,697 NĐ2-4 43,099+j25,927 43,099+j26,917 2,876+j4,506 40,223+j22,41 0,99 NĐ2-5 47,701+j28,472 47,701+j29,142 2,468+j3,867 45,233+j25,275 0,67 NĐ1-6 31,37+j17,316 31,37+j18,184 1,196+j1,555 30,175+j16,629 0,867 NĐ1-7 36,498+j20,457 36,498+j21,155 1,312+j1,705 35,187+j19,45 0,698 NĐ1-8 29,852+j15,818 29,852+j16,834 1,692+j1,655 28,16+j15,18 1,016 NĐ1-9 52,329+j33,573 52,329+j34,424 2,092+j4,145 50,239+j30,279 0,581 NĐ2-9 9,847+j10,687 9,847+j9,126 0,168+j0,164 10,014+j9,29 1,561 NĐ1-10 53,118+j32,457 53,118+j33,661 2,85+j5,646 50,268+j28,105 1,203
6.3.1.2 Đoạn đường dây NĐ1-9 Sơ đồ nguyên lý
2AC-185 NÐ2
50 km
9
NÐ1
TPDH-32000/110
S9=40+j19,37
AC-95 42,4 km
Sơ đồ thay thế
NÐ2 Z1-9
S2-9,, S2-9,
SN2-9 Z2-9 Qcd9
2
Qcc9 2
S1-9 9
Qcd9 2
Qcc9 2
ZB9 S9
S09=0,07+j0,48
c
SB9
S9=40+j19,37
, ,
NÐ1 S1-9,,, ,, S1-9, S1-9 S2-9,,,
- Quy phụ tải về phía cao
Từ những số liệu của MBA: TPDH-32000/110 ở phụ tải 9 ta có:
Tổn thất công suất trong tổng trở của máy biến áp:
2 2 2 2
. 9 9
B9 2 B9 B9 2
dm
P Q 40 19,37
S .(R jX ) (0,935 j21,75) 0,153 j3,55(MVA)
U 110
+ +
∆ = + = + = +
Công suất trước tổng trở của máy biến áp:
. . .
B9 9 B9
S = + ∆S S =40 0,153 j(19,37 3,55) 40,153 22,92(MVA)+ + + = + Dòng công suất trong cuộn dây của máy biến áp:
. . .
c B9 09
S9 =S + ∆S =40,153 0,07 j(22,92 0,48) 40,223 j23,4(MVA)+ + + = + - Tính dòng công suất từ nút 9 chạy tới thanh góp cao áp NĐ2:
Coi điện áp các nút bằng Uđm = 110 (kV).
Z. 9-2= 11,25 + j11 (Ω); B9 2 4 1, 29.10 (S) 2
− = −
Trong chương 2 ta đã tính được công suất phát kinh tế của nhà máy NĐ2 và công suất tự dùng của nhà máy trong chế độ phụ tải cực đại. Như vậy công suất truyền vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà máy NĐ2 bằng:
S.h 2 =S.kt 2−S.td2 =192 19, 2 j(118,99 16,896) 172,8 j102,094MVA− + − = + Tổn thất công suất trong trạm tăng áp bằng:
2 2
. n h 2 n h 2
b2 0 0
đm dm
P S U %.S
S n P j n Q
n S n.100.S
∆
∆ = ×∆ + × ÷ + ×∆ +
2 2
0, 26 200,706 10,5.200,706
4.0,059 j 4.0, 41 0,896 j18, 424MVA
4 63 4.100.63
= + ÷ + + = + Công suất truyền vào thanh góp cao áp trạm tăng áp của NĐ2 bằng:
S.C2=S.h 2− ∆S.b2 =172,8 0,896 j(102,094 18, 424) 171,904 j83, 67MVA− + − = + Tổng công suất các phụ tải lấy điện từ thanh góp cao áp của NĐ2:
Công suất trên đường dây 9-NĐ2 truyền vào nhà máy NĐ2:
. . .
9 ND2 N C2
S − =S −S =181,75 – 171,904 + j(94,358 – 83,67) = 9,846 + j10,688 (MVA)
Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây 9-NĐ2:
2 2 9 2 4
cđ9 cc9 dm
Q Q U .B 110 .1, 29.10 1,56MVAr 2
− −
= = = =
Công suất trước tổng trở đường dây:
. .
'9 2 9 ND2 cd9
S − =S − −jQ =9,846 j(10,688 1,56) 9,846 j9,128(MVA)+ − = + Tổn thất công suất trên đường dây bằng:
' 2 ' 2 2 2
. 9 2 9 2
9 2 2 9 2 2
dm
P Q 9,846 9,128
S Z (11, 25 j11) 0,168 j0,164MVA
U 110
− −
− −
+ +
∆ = = + = +
Công suất sau tổng trở đường dây bằng:
. . .
" '
9 2 9 2 9 2
S − =S − + ∆S − =9,846 0,168 j(9,128 0,164) 10,014 j9, 292MVA+ + + = + Công suất chạy tới nút 9 bằng:
. .
"' "
9 2 9 2 cc9
S − =S − −jQ =10,014 j(9, 292 1,56) 10,014 j7,732MVA+ − = + - Tính dòng công suất từ thanh góp cao áp NĐ1 chạy tới nút 9:
Z. 1-9=8,904 + j17,638 (Ω); B1 9 4 0,581.10 (S) 2
− = −
Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 9 ta có:
. . .
"' c "'
1 9 9 9 2
S − = +S S − =40, 223 10,014 j(23, 4 7, 732) 50, 237 j31,132MVA+ + + = +
Công suất sau tổng trở đường dây bằng:
. .
'' ''' '
1 9 1 9 cd9
S − =S − −jQ =50, 237 j(31,132 0,851) 50, 237 j30, 281MVA+ − = + Tổn thất công suất trên đường dây bằng:
'' 2 '' 2 2 2
. 1 9 1 9
1 9 2 1 9 2
dm
P Q 50, 237 30, 281
S Z (8,904 j17,638) 2,092 j4,145MVA
U 121
− −
− −
+ +
∆ = = + = +
Công suất trước tổng trở đường dây:
. . .
' ''
1 9 1 9 1 9
S − =S − + ∆S− =50, 237 2,092 j(30, 281 4,145) 52,329 j34, 424MVA+ + + = + Công suất từ thanh góp cao áp NĐ1 chạy vào đường dây NĐ1-9:
. .
' '
1 9 1 9 cc9
S− =S − −jQ =52,329 j(34, 424 0,851) 52,329 j33,573MVA+ − = + Tổng công suất các phụ tải lấy điện từ thanh góp cao áp của NĐ1:
. . . . .
'N N6 N7 N8 N10
S =S +S +S +S
= 30,758 + 35,832 + 28,981 + 51,664 + j(14,786 +18,193 +12,935 + 27,171) = 147,236+ j73,085 (MVA)
Công suất truyền vào thanh góp cao áp trạm tăng áp do NĐ1 cung cấp : S.C1=S.'N+S.1 9− = 147,236 + 52,329 + j(73,085 + 33,573)
= 199,565 + j106,658(MVA) Tổn thất công suất trong trạm tăng áp bằng:
2 2
. n c1 n c1
b1 0 0
đm dm
S U %.S
S n P P j n Q
n S n.100.S
∆
∆ = ×∆ + × ÷ + ×∆ +
2 2
6.3.2 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống:
Từ kết quả tính được tổng công suất yêu cầu của nhà máy NĐ1:
.yc1 .h1 .td1 .h1
yc1 yc1
S =S +S =S +0,1(P +j0,88.P )
Pyc1+jQyc1 =Ph1+0,1.Pyc1+j(Qh1+0,1.0,88.P )yc1
. h1 h1
yc1 h1
P P 200, 475 200, 475
S j(Q 0,088. ) j(125,379 0, 088. )
0,9 0,9 0,9 0,9
222,75 j144,981(MVA)
= + + = + +
= +
Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống các nguồn điện cung cấp phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu vì vậy tổng công suất tác dụng do nhà máy NĐ1 cần phải cung cấp cho các phụ tải là:Pcc =222,75(MW)
Khi hệ số công suất của các nguồn cosφ = 0,83 => tgφ = 0,672 thì công suất phản kháng của nhà máy nhiệt điện có thể cung cấp bằng:
cc cc
Q =P .tgϕ =222,75.0,672 149,689MVAr= Như vậy: S.cc =222,75 j149,689MVA+
Từ kết quả trên ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy ta không phải bù sơ bộ công suất phản kháng tại các nút phụ tải trong hệ thống điện.
6.3.3 Sự cố ngừng một máy phát điện Sơ đồ nguyên lý:
2AC-185 NÐ2
50 km
9
NÐ1
TPDH-32000/110 2AC-95
42,4 km
Sơ đồ thay thế:
NÐ2
S2-9,, S2-9,
SN2-9 Z2-9
Qcd9 Qcc9
9
ZB9 S9
S09=0,07+j0,48
c
SB9
S9=40+j19,37
S2-9,,, Z1-9
S1-9
Qcd9, Qcc9,
NÐ1 S1-9,,, ,, S,1-9 S1-9
- Tính dòng công suất từ thanh góp cao áp NĐ2 chạy tới nút 9:
Coi điện áp các nút bằng Uđm = 110 (kV).
Z. 2-9= 11,25+ j11 (Ω); B2 9 4 1, 29.10 (S) 2
− = −
Trong chương 2 ở chế độ sau sự cố ta đã tính được công suất phát kinh tế của nhà máy NĐ2 và công suất tự dùng của nhà máy. Như vậy công suất truyền vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà máy NĐ2 bằng:
S.h2 =S.kt 2−S.td2 =228 22,8 j(141,302 20,064) 205, 2 j121, 238MVA− + − = + Tổn thất công suất trong trạm tăng áp bằng:
2 2
. n h1 n h1
b 0 0
đm dm
P S U %.S
S n P j n Q
n S n.100.S
∆
∆ = ×∆ + × ÷ + ×∆ +
2 2
0, 26 238,339 10,5.238,339
4.0,059 j 4.0, 41 1,166 j25,309MVA
4 63 4.100.63
= + ÷ + + = +
Tổng công suất các phụ tải lấy điện từ thanh góp cao áp của NĐ2:
. . . . . .
N N1 N2 N3 N4 N5
S =S +S +S +S +S = 32,774 + 35,091 + 25,801 + 41,632 + 46,452 + j(17,552+17,832+12,151+21,649+25,174) = 181,75 + j94,358 (MVA)
Công suất nhà máy NĐ2 truyền vào đường dây NĐ2-9:
. . .
ND2 9 C2 N
S − =S −S =204,034 – 181,75 + j(95,929 – 94,358) = 22,283+ j1,571 (MVA)
Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây NĐ2-9:
2 2 9 2 4
cđ9 cc9 dm
Q Q U .B 110 .1, 29.10 1,56MVAr 2
− −
= = = =
Công suất trước tổng trở đường dây:
. .
'2 9 ND2 9 cd9
S − =S − +jQ =22, 283 j(1,571 1,561) 22, 283 j3,132(MVA)+ + = + Tổn thất công suất trên đường dây bằng:
' 2 ' 2 2 2
. 2 9 2 9
2 9 2 2 9 2
dm
P Q 22, 283 3,132
S Z (11, 25 j11) 0, 471 j0, 46MVA
U 110
− −
− −
+ +
∆ = = + = + Công
suất sau tổng trở đường dây bằng:
. . .
" '
2 9 2 9 2 9
S − =S − + ∆S − =22, 283 0, 471 j(3,132 0, 46) 21,812 j2,672MVA− + − = + Công suất chạy tới nút 9 bằng:
. .
"' "
2 9 2 9 cc9
S − =S − +jQ =21,812 j(2,672 1,561) 21,812 j4, 233MVA+ + = + - Tính dòng công suất từ thanh góp cao áp NĐ1 chạy tới nút 9:
Z. 1-9 = 4,452 + j8,819 (Ω); B1 9 4 1,162.10 (S) 2
− = −
Áp dụng định luật Kirchhoff đối với nút 9 ta có:
Công suất điện dung ở đầu và cuối đường dây NĐ1-9:
' ' 2 1 9 2 4
cc9 cd9 dm
Q Q U .B 121 .1,162.10 1,701MVAr
2
− −
= = = =
Công suất sau tổng trở đường dây bằng:
. .
'' ''' '
1 9 1 9 cd9
S − =S − +jQ =18, 411 j(19,168 1,701) 18, 411 j20,869MVA+ + = + Tổn thất công suất trên đường dây bằng:
'' 2 '' 2 2 2
. 1 9 1 9
1 9 2 1 9 2
dm
P Q 18, 411 20,869
S Z (4, 452 j8,819) 0, 236 j0, 467MVA
U 121
− −
− −
+ +
∆ = = + = +
Công suất trước tổng trở đường dây:
. . .
' ''
1 9 1 9 1 9
S − =S − − ∆S− =18, 411 0, 236 j(20,869 0, 467) 18,175 j20, 402MVA− + − = + Công suất từ đường dây NĐ1-9 chạy vào thanh góp cao áp NĐ1:
. .
' '
1 9 1 9 cc9
S− =S − +jQ =18,175 j(20, 403 1,701) 18,175 j22,104MVA+ + = + Tổng công suất các phụ tải lấy điện từ thanh góp cao áp của NĐ1:
. . . . .
'N N6 N7 N8 N10
S =S +S +S +S
= 30,758 + 35,832 + 28,981 + 51,664 + j(14,786 +18,193 +12,935 + 27,171) = 147,236+ j73,085 (MVA)
Công suất truyền vào thanh góp cao áp trạm tăng áp do NĐ1 cung cấp : S.C1=S.'N+S.1 9− = 147,236 - 18,175 + j(73,085 - 22,104)
= 129,06 + j50,981(MVA) Tổn thất công suất trong trạm tăng áp bằng:
2 2
. n c1 n c1
b1 0 0
đm dm
S U %.S
S n P P j n Q
n S n.100.S
∆
∆ = ×∆ + × ÷ + ×∆ +
Công suất truyền vào thanh góp hạ áp của trạm tăng áp của nhà máy NĐ2 bằng:
S.h1=S.c1+ ∆S.b1 =129, 06 0,526 j(50,981 9,864) 129,586 j60,845MVA+ + + = + 6.3.4 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống:
Từ kết quả tính được tổng công suất yêu cầu của nhà máy NĐ1:
.yc1 .h1 .td1 .h1
yc1 yc1
S =S +S =S +0,1(P +j0,88.P )
Pyc1+jQyc1 =Ph1+0,1.Pyc1+j(Qh1+0,1.0,88.P )yc1
. h1 h1
yc1 h1
P P 129,586 129,586
S j(Q 0,088. ) j(60,845 0,088. )
0,9 0,9 0,9 0,9
143,985 j73,516(MVA)
= + + = + +
= +
Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống các nguồn điện cung cấp phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu vì vậy tổng công suất tác dụng do nhà máy NĐ1 cần phải cung cấp cho các phụ tải là:
Pcc =143,985(MW)
Khi hệ số công suất của các nguồn cosφ = 0,83 => tgφ = 0,672 thì công suất phản kháng của nhà máy nhiệt điện có thể cung cấp bằng:
cc cc
Q =P .tgϕ =143,985.0,672 96,758MVAr= Như vậy: S.cc =143,985 j96,758MVA+
Từ kết quả trên ta thấy rằng công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng yêu cầu.Vì vậy ta không phải bù sơ bộ công suất phản kháng tại các nút phụ tải trong hệ thống điện.