Tính toán điện trong mạng điện.
Mục đích là để xác định điện áp tại tất cả các nút, dòng và công suất trên mọi nhánh của mạng (giải bài toán mạch)
nhằm xác định tổn thất công suất, điện năng trong tất cả các phần tử của mạng điện, lựa chọn tiết diện dây dẫn, thiết bị điện,
điều chỉnh điện áp, bù công suất phản kháng. .v.v
5.1 Sơ đồ thay thế mạng điện:
Mạng điện gổm 2 phần tử cơ bản tạo thành (đường dây và máy biết áp) chúng ta cần thiết lập các mô hình tính toán đó
chính là sơ đồ thay thế:
1) Sơ đồ thay thế đường dây trên không và cáp:
Đặc điểm: mạng xí nghiệp được CCĐ bằng đường dây điện áp trung bình và thấp, chiều dài không lớn lắm trong tính toán có
thể đơn giản coi hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng ở gần là không đáng kể Điện trở của dây dẫn lấy bằng điện trở 1 chiều. Để
mô tả các quá trình năng lượng xẩy ra lúc truyền tải người ta thường hay sử dụng sơ đồ thay thế hình .
Y – Tổng dẫn phản ánh lượng năng lượng bị tổn thất dọc theo tuyến dây (thông số dải) đó là lượng tổn thất dò qua sứ hoặc
cách điện và vầng quang điện.
Y = G + jB
G; B - điện dẫn tác dụng và điện dẫn phản kháng. Trong đó G - đặc trưng cho tổn thất công suất tác do dò cách điện (qua sứ
hoặc cách điện), còn B phản ánh hiện tượng vầng quang điện, đặc trưng cho lượng công suất phản kháng sinh ra bởi điện dụng
giữa dây dẫn với nhau và giữa chúng với đất.
Y 2
Y 2
Z
Z – Tổng trở đường dây phản ánh tổn thất
công suất tác dụng và công suất phản kháng trên
đường dây.
22 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 676 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Điện điện tử - Chương V: Tính toán điện trong mạng điện, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương V
Tính toán điện trong mạng điện.
Mục đích là để xác định điện áp tại tất cả các nút, dòng và công suất trên mọi nhánh của mạng (giải bài toán mạch)
nhằm xác định tổn thất công suất, điện năng trong tất cả các phần tử của mạng điện, lựa chọn tiết diện dây dẫn, thiết bị điện,
điều chỉnh điện áp, bù công suất phản kháng. .v.v
5.1 Sơ đồ thay thế mạng điện:
Mạng điện gổm 2 phần tử cơ bản tạo thành (đường dây và máy biết áp) chúng ta cần thiết lập các mô hình tính toán đó
chính là sơ đồ thay thế:
1) Sơ đồ thay thế đường dây trên không và cáp:
Đặc điểm: mạng xí nghiệp được CCĐ bằng đường dây điện áp trung bình và thấp, chiều dài không lớn lắm trong tính toán có
thể đơn giản coi hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng ở gần là không đáng kể Điện trở của dây dẫn lấy bằng điện trở 1 chiều. Để
mô tả các quá trình năng lượng xẩy ra lúc truyền tải người ta thường hay sử dụng sơ đồ thay thế hình .
Y – Tổng dẫn phản ánh lượng năng lượng bị tổn thất dọc theo tuyến dây (thông số dải) đó là lượng tổn thất dò qua sứ hoặc
cách điện và vầng quang điện.
Y = G + jB
G; B - điện dẫn tác dụng và điện dẫn phản kháng. Trong đó G - đặc trưng cho tổn thất công suất tác do dò cách điện (qua sứ
hoặc cách điện), còn B phản ánh hiện tượng vầng quang điện, đặc trưng cho lượng công suất phản kháng sinh ra bởi điện dụng
giữa dây dẫn với nhau và giữa chúng với đất.
Ta có: Z = R + jX = (r0 + jx0).l
Y = G + jB = (g0 + jb0).l
Trong đó:
r0 ; x0 - điện trở tác dụng và phản kháng trên 1 đơn vị chiều dài dây [/km].
g0 ; b0 - điện dẫn tác dụng và phản kháng trên một đơn vị chiều dài dây [km/].
r0 - Có thể tra bảng tương ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn là 200C. Thực tế phải được hiệu chỉnh với môi trường nơi lắp đặt nếu
nhiệt độ môi trường khác 200C.
r0 = r0 [ 1 + ( - 20)]
r0 – Trị số tra bảng.
= 0,004 khi vật liệu làm dây là kim loại mầu.
= 0,0045 khi dây dẫn làm bằng thép.
r0 – có thể tính theo vật liệu và kích cỡ dây.
F
r0
F [mm2] - tiết diện dây dẫn.
[mm2/km] – điện trở suất của vật liệu làm dây.
Al = 31,5 [mm2/km].
Cu = 18,8 [mm2/km].
2
Y
2
Y
Z
Z – Tổng trở đường dây phản ánh tổn thất
công suất tác dụng và công suất phản kháng trên
đường dây.
r0 - Đối với dây dẫn bằng thép không chỉ phụ thuộc vào tiết diện mà còn phụ thuộc vào dòng điện chạy trong dây không
tính được bằng các công thức cụ thể tra bảng; hoặc tra đường cong.
x0 - Xác định theo nguyên lý kỹ thuật điện thì điện kháng 1 pha của đường dây tải điện 3 pha:
4tb0 10..5,0d
D.2
log6,4.x
[/km].
Trong đó:
= 2f - Tần số góc của dòng điện xoay chiều.
Dtb [mm]. – Khoảng cách trung bình hình học giữa các dây.
d [mm] - Đường kính dây dẫn.
- Hệ số dẫn từ tương đối của vật liệu làm dây. Với kim loại mầu khi tải dòng xoay chiều tần số 50
Hz thì: = 1
Ta có:
016,0
d
D.2
log144,0x tb0 [/km].
Xác định Dtb:
Dtb = D
D26,12DD 3tb
3 312312tb DDDD
Với dây dẫn làm bằng thép > > > 1 và lại biến thiên theo cường độ từ trường = f(I) lúc đó x0 xác định như sau:
x0 = x’0 + x”0
x’0 =
d
D.2
log144,0 tb - Thành phần cảm kháng gây bởi hỗ cảm giữa các dây.
x”0 = 2f.0,5.10-4 -Thành phần cảm kháng liên quan đến tự cảm nội bộ của dây dẫn.
x”0 - thường được tra bảng hoặc theo đường cong.
Để tính Y: Từ đặc điểm lượng điện năng tổn thất do rò qua sứ và điện môi (với cáp) là rất nhỏ (vì U nhỏ) có thể bỏ qua
(bỏ qua G). Nó chỉ đáng kể với đường dây có U 220 kV (đường dây siêu cao áp). Như vậy trong thành phần của tổng dẫy chỉ
còn B.
Điện dẫn phản kháng của 1 km đường dây xác định bằng biểu thức sau: (phụ thuộc vào đường kính dây, khoảng cách giữa các
pha).
6
tb
0 10.
d
D2
log
58,7
b [ 1/km ].
Trong thực tế b0 được tính sẵn trong các bảng tra (theo F, Dtb). Riêng với đường cáp còn phụ thuộc vào cách điện buộc phải
tra trong các tài liệu riêng. Từ tham số này ta xác định được lượng công suất phản kháng phát sinh ra do dung dẫn của đường
dây như sau:
1
2 3
D D
D
1 2 3
D D
1
2 3
D31
D23
D12
QC = U2 . b0.l = U2.B
Thực tế chỉ quan tâm đến b0 và Qc khi U > 20 kV và mạng cáp hoặc mạng đường dây trên không có điện áp U > 35 kV
Sơ đồ thay thế của đường dây trên không lúc này sẽ như HV. sau:
2) Sơ đồ thay thế máy biến áp:
Khi làm việc máy BA gây ra những tổn thất sau:
+ Tổn thất do hiệu ứng Jun, và từ thông dò qua cuộn sơ cấp, thứ cấp. Tổn thất do dòng Phu-cô gây ra trong lõi thép Với máy
BA 2 cuộn dây thường sử dụng các sơ đồ thay thế sau:
a) Sơ đồ thay thế máy BA hai cuộn dây:
+ Sơ đồ hình T:
Z1 – Phản ánh tổn thất công suất dây cuốn sơ cấp.
Z2 - Phản ánh tổn thất công suất dây cuốn thứ cấp,
còn gọi là tổng trở thứ cấp qui về sơ cấp.
+ Sơ đồ hình : Trong tính toán hệ thống điện thường sử dụng loại sơ đồ này nhiều hơn. Trong đó các lượng tổn thất không
thay đổi (thay đổi ít) được mô tả như một phụ tải nối trực tiếp như HV.
Trong đó:
BZ = 1Z + 2Z = (r1 + r’2) + j(x1 + x’2) = rB + jxB
Để xác định các thông số của sơ đồ thay thế ta dựa vào các thông số cho trước của máy biến áp bao gồm:
Pcu hay PN - Tổn thất công suất tác dụng trên dây cuốn với mức tải định mức, thu được qua thí nghiệm ngắn mạch máy biến
áp.
Pfe hay P0 - Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của máy BA, còn gọi là tổn thất không tải của máy BA (thu được từ
thí nghiệm không tải máy BA).
uN% - Điện áp ngắm mạch % so với Udm.
I0% - Dòng không tải % so với Idm.
Xuất phát từ những thông số này chúng ta sẽ xác định được các thông số của sơ đồ thay thế máy biến áp.
Tính RB ?: Xuất phát từ thí nghiệm ngắn mạch máy BA ta có:
PCu = 3.I2dm.RB (nhân cả 2 vế với U2dm)
PCu.U2dm = 3.I2dm.U2dm.RB (SdmB = 3 .Udm.Idm)
32
dm
2
dmCu
B 10.
S
U.P
R
Cũng từ thí nghiệm ngắn mạch máy BA. ta có:
Z
2
Q
j c
2
Q
j c
Y
1 2 Z1 Z2
ZB
SB = Pfe + jQfe
RB [ ].
PCU [ kW ].
Udm [ kV ].
Sdm [ kVA ].
100.
3/U
Z.I
100.
3/U
U
%u
dm
Bdm
dm
N
N
Trên thực tế vì xB > >> rB một cách gần đúng ta có thể lấy xB zB lúc đó ta có:
100.S
U%.u
100.I3
U%.u
x
dm
2
dmN
dm
dmN
B
10.
S
U%.u
x
dm
2
dmN
B
+ Trường hợp máy BA. có công suất nhỏ Sdm < 1000 kVA thì RB là đáng kể khi đó ta có:
2
3
2
dm
2
dmCu
2
dm
2
dmN2
B
2
BB 10.
S
U.P
10.
S
U%.u
RZx
Tính Qfe: Căn cứ vào I0% (từ thí nghiệm không tải máy BA)
100.
S
S
100.
U3
S
I
100.
I
I
%I
dm
0
dm
dm
0
dm
0
0
S0 - gọi là công suất không tải S0 = Pfe + jQfe . Thực tế vì Qfe >>..Pfe lấy
100
S%.I
SQ dm00fe
b) Sơ đồ thay thế máy BA ba cuộn dây:
Sdm ; U1dm ; U2dm; U3dm ; I0% ; P0 . Ngoài ra tham số ngắn mạch lại cho như sau:
P12 ; U12 - Tổn thất ngắn mạch và điện áp ngắn mạch. Trong đó P12 có được khi cho cuộn 2 ngắn mạch, cuộn 3 để hở mạch,
đặt điện áp vào cuộn 1 sao cho dòng trong cuộn 1 và 2 bằng định mức thì dừng lại. Khi đó ta có:
(3.10) P12 = P1 + P2
U12 = U1 + U2
Tương tự ta có: P13 ; U13 (ngắn mạch cuộn 3, đặt vào cuộn 2 một điện áp).
(3.11) P23 = P2 + P3
U23 = U2 + U3
(3.12) P13 = P1 + P3
U13 = U1 + U3
Giải hệ PT (3.10); (3.11); (3.12) Tìm được:
(3.13) P1 = 1/2(P12 + P13 + P23)
P2 = P12 - P1
P3 = P13 - P1
xB [ ].
Udm [ kV ].
Sdm [ kVA ].
Z3
1 2 Z1 Z2
3
SB = Pfe + jQfe
Z1 ; Z2 ; Z3 - Tổng trở các cuộn dây đã qui
đổi về cùng 1 cấp điện áp.
Với máy 3 cuộn dây nhà chế tạo thường cho
trước các thông số sau:
(3.14) U1 = 1/2(U12 + U13 +U23)
U2 = U12 - U1
U3 = U13 - U1
Sau khi đã có tổn thất ngắn mạch và điện áp ngắn mạch riêng cho từng cuộn dây thì việc xác định tổng trở của từng cuộn dây có
thể sử dụng công thức như của máy biến áp 2 cuộn dây.
5.2 Tính tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện:
1. Tổn thất công suất trên đườnd dây:
a) Với đường dây cung cấp:
Trong tính toán đường dây tải điện, người ta sử dụng sơ đồ thay thế hình (đối với mạng 110 kV, đôi khi ngay cả với mạng 220
kV người ta thường bỏ qua phần điện dẫn tác dụng của đường dây. Tức là trên sơ đồ chỉ còn lại thành phần điện dẫn phản kháng
Y = jB do dung dẫn của đường dây và thường được thay thế bằng phụ tải phản kháng –jQc.
Chú ý: S = 3.I2dm.Z (mà
U3
S
I )
Z.
U
S
S
2
2
+ Công suất cuối đường dây:
)
2
(
2
2
22
2
2
.
"
2
cc QQjPQjSS
+ Tổn thất công suất có thể xác định theo công suất ở cuối đường dây:
X.
U
S
.jR.
U
S
Z.
U
S
QjPS
2
2
2"
2
2
2
2"
2
2
2
"
2
.
+ Công suất ở cuối đường dây:
.
"
2
'
1 SSS
+ Tổn thất công suất có thể xác định theo công suất chạy ở đầu đường dây:
X.
U
S
.jR.
U
S
Z.
U
S
QjPS
2
1
2'
1
2
1
12
1
2
1
'
1
.
Khi đó công suất chạy ở cuối đường dây sẽ là:
.
1
.
2
.
S'S"S
+ Công suất đi vào đường dây sẽ là:
Z
2
Q
j c
2
Q
j c
1 2 S’1 S”2 S2 = P2 + jQ2
S1
2
Q
j'SS 1c1
.
1
.
Trong đó phụ tải phản kháng của đường dây có thể tính theo điện dẫn phản kháng theo công thức sau:
2
B
.U
2
Q 2
1
1c
2
B
.U
2
Q 2
2
2c
b) Đường dây mạng phân phối:
Đối với đường dây mạng phân phối ( 6; 10 kV) có thể bỏ qua Y trên sơ đồ. Hơn nữa trong tính toán tổn thất công suất lại có thể
bỏ qua sự chênh lệch điện áp giữa các điểm đầu và cuối đường dây, nghĩa là coi U2 = U1 = Udm. Đồng thời bỏ qua sự chênh
lệch dòng công suất giữa điểm đầu và điểm cuối đường dây. Có nghĩa là coi S’ = S” = S1 = S2 Điều này cho phép xác định dễ
dàng luồng công suất chạy trên các đoạn dây của mạng phân phối. Ví dụ để tính luồng công suất chạy trên đoạn 01 HV.
+ Công suất chạy trên đoạn 01:
n
i
iSS
1
01
S 23 = S 3 + S 10 + S 11
Như vậy để tính tổn thất công suất trong một phần tử nào đó của mạng phân phối nằm giữa nút i và j ta có thể tính:
).(
2
ijij
dm
ij
ijijij jXRU
S
QPS
c) Đường dây có phu tải phân bố đều:
Trong thực tế thường gập loại mạng phân phối có thể xem như có phụ tải phân bố đều. Đó là các mạng thành phố, mạng
điện sinh hoạt ở khu vực tập thể, hoặc mạng phân xưởng có kết cấu thanh dẫn.
Để tính toán mạng này người ta giả thiết dòng điện biến thiên dọc dây theo luật đường thẳng và dây dẫn có tiết diện không
đổi (HV).
12
m
m l
l.I
I
Gọi dP là tổn thất công suất trong vi phân chiều dài dl tại điểm m (HV).
dP = 3.I2m.dr
0 1 2 3
4
5
6 10
11
7 9 8
S1
S4
S5
S6
S10
S11
S9 S7 S8
S3
0 1 2 3
4
5
6 10
11
7 9 8
S1
S4
S5
S6
S10
S11
S9 S7 S8
S3
I
1 2 m
lm
l12
Im
dl
+ Tại điểm m nào đó của mạng, ta có dòng điện
tại điểm đó là Im (Xét tam giác vuông đồng dạng
sẽ tính được Im )
Trong đó: dr = r0.dl dP = 3.I2m.r0.dl = dlr.
l
l.I
.3 0
2
12
m
12
l
0
2
12
2
120
2
m
2
2
12
0 IRI.lrdllI
l
r.3
P
Ta thấy rằng P đúng bằng 1/3 tổn thất công suất khi phụ tải I đặt ở cuối đường dây ( Khi phụ tải tập chung ta có P =
3.I2.r0.l12 = 3I2R12 ) tìm qui tắc chung.
+ Nguyên tắc: “ Để xác định tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều ta thường chuyển về sơ đồ phụ tải tập
chung tương đương. Trong đó phụ tải tập chung tương đương bằng tổng tất cả phụ tải và được đặt ở khoảng cách tương đương
bằng 1/3 khoảng cách của sơ đồ thực tế”.
2. Tổn thất công suất trong máy biến áp:
Khác với đường dây, khi máy biến áp làm việc, ngoài tổn thất công suất trên 2 cuộn dây sơ và thứ cấp, còn một lượng tổn thất
nữa trong lõi thép của máy biến áp. Để tính toán thông thường người ta thường sử dụng sơ đồ thay thế:
a) Máy biến áp 2 cuộn dây:
Tổn thất công suất trên 2 cuộn dây (tức trên tổng trở ZB).
BBcucucu XU
SjR
U
SQjPS ..
2
2
"2
2
"
Trong đó: S” = S2 - Công suất của phụ tải.
Toàn bộ tổn thất công suất trong máy biến áp sẽ là:
.
.
2
2
"2
2
".
..
BfeBfecufeB XU
SQjR
U
SPSSS (5.15)
+ Từ đấy ta thấy rằng công suất đầu vào máy biến áp là:
1S = 2
' SSSS Bfe
+ Trong thực tế người ta có thể xác định tổn thất công suất trên cuộn dây của máy BA. bằng những thông số cho trước của máy
BA. Xuất phát từ công thức tính RB và XB ta có:
2
dm
2
dmN
B
S
U.P
R
; 2B
2
BB RZX trong đó:
dm
2
dmN
B S
U%.u
Z
2
2
dm
2
dmN
2
dm
2
dmN
B
S
UP
S
U%.u
X
= 2N2dmN2
dm
2
dm PS%.u
S
U
Thay RB ; XB vào (5.15) và coi U2 = Udm (lấy gần đúng).
l12
1 2
l12’ = 1/3 .l12
1 2’
120td l.iiI
Sfe = Pfe + jQfe
S1 1 2 S’ S”
PCu = N
2
dm
P
S
"S
N
2
dm
2
N
2
dm
2
N
2
dm
Cu Q.S
"S
PS%.u.
S
"S
Q
2
dm
Nfe
2
dm
Nfe
.
B S
"S
QQj
S
"S
.PPS (5.16)
Chú ý: Trong công thức trên tổng trở và điện áp phải được qui về cùng một cấp điện áp. Trong nhiều trường hợp khi chưa biết
U2 người ta vẫn có thể lấy U2 = Udm.
b) Với máy biến áp 3 cuộn dây: việc tính toán hoàn toàn tương tự như ở máy biến áp 2 cuộn dây (phần tổn thất trong dây cuốn
cuả từng cuộn dây).
+ Công thức tổng quát cho việc xác định tổn thất công suất trên các cuộn dây:
)jXR.(
U
S
S ii
2
dmi
"
i
i
.
+ Tổn thất công suất toàn bộ máy BA.
3
1i
ifeB SSS
+ Công suất đầu vào:
Bfe SSSSSS 32
'
11
Tổn thất điện năng trong mạng điện: (là đặc thù của tổn thất công suất), tuy nhiên người ta chỉ quan tâm đến P A =
P.t
+ Nếu trong thời gian t phụ tải điện không thay đổi, thì công suất là hắng số và tổn thất điện năng sẽ được tính như sau:
A = P.t
+ Thực tế phụ tải lại biến thiên liên tục theo thời gian nên A phải lấy tích phân hàm P(t) trong suốt thời gian khảo sát.
t
0
2t
0 dt).t(I.R.3dt.PA
+ Vì I(t) không tuân theo một dạng hàm nào không thể xác định được tổn thất điện năng theo công thức trên. Để tính tổn thất
điện năng người ta đưa ra khái niệm Tmax và .
Z3
1 2 Z1 Z2
SFe = Pfe + jQfe
S2” S2’ S1” S1’
S3’
S3”
3
S2
S3
S1
P
Pmax
Tmax 0 8760 t [h]
ĐN Tmax: “Thời gian trong đó nếu giả thiết là tất cả các hộ dùng
điện đều sử dụng công suất lớn nhất Pmax để năng lượng điện
chuyên chở trong mạng điện bằng với lượng điện năng thực tế mà
mạng chuyên chở trong thời gian t”.
(t = 8760 giờ = thời gian làm việc 1 năm).
8760
0 maxmax T.Pdt).t(PA
max
max P
A
T
Khái niệm về :: Để tính điện năng ngưới ta cũng đưa ra một khải niệm tưng tự như Tmax.
ĐN : “ Là thời gian mà trong đó nếu mạng luôn chuyên trở với mức tổn thất công suất lớn nhất thì sau một thời gian lượng
tổn thất đó bằng lượng tổn thất thực tế trong mạng sau 1 năm vận hành”
+ Tổn thất điện năng trên đường dây:
.I.R.3dt).t(I.R.3A 2max
8760
0
2
2
max
8760
0
2
I
dt).t(I
Thực tế thì đường cong phụ tải (tiêu thụ) và đường cong tổn thất không bao giờ lại hoàn toàn trùng nhau, tuy nhiên giữa Tmax và
lại có quan hệ khá khăng khít với nhau = f(Tmax ;cos). Quan hệ giữa Tmax và thường cho dưới dạng bảng tra hoặc đường
cong.
+ Với đường dây có nhiều phụ tải với cos và Tmax khá khác nhau.
n
1i
iimaxPA
+ Khi cos và Tmax của phụ tải khác nhau ít có thể tính A từ Pmax và tb từ costb và Tmaxtb.
i
ii
tb S
cosS
cos
;
imax
imaximax
tbmax P
T.P
T
+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp: tính tương tự. Cần chú ý trong máy BA có 2 phần tổn thất Pfe không thay đổi theo phụ
tải; PCu – thay đổi theo phụ tải.
+ Tổn thất điện năng trong trạm biến áp trong 1 năm (khi không biết đồ thị phụ tải):
.P8760.PA maxCufe
+ Nếu có đồ thị phụ tải theo bậc thang (HV). Trong đó phụ tải bằng hằng số tại mỗi đoạn ti. Thì tổn thất điện năng của trạm
trong 1 năm:
i
n
1i
CuiFe t.PP.8760A
Tmax 0
cos = 0,6
0,7
0,9
+ Trong trường hợp không có bảng tra hoặc đường cong
chúng ta có thể sử dụng công thức gần đúng để tính được
theo Tmax như sau:
8760.T.10124,0 2max4
S
t [giờ]
0
S2
t1 t2 t3
S1
S3
+ Trường hợp trạm có nhiều máy vận hành song song, có tham số giống nhau:
Khi không có đồ thị phụ tải:
A = 8760.PFe.n + n.PCu max.
Khi biết đồ thị phụ tải:
nn
2
dmn
n
11
2
dm1
1
Cudmnn2211Fe tnSn
S
....tn
Sn
S
P)tn...tntn(PA
Dạng tổng quát cho trạm có n máy(giả thiết các máy trong trạm là cùng một chủng loại):
2
dm
i
i
i
CudmiiFe S
S
n
t
Ptn.PA
Ví dụ 1: Cho mạng cung cấp như (HV). Biết Udm = 110 kV. Hãy xác định công suất nguồn cung cấp cho mạng (công suất đầu
vào của mạng?
Đường dây là AC-120; Dtb = 4m ; chiều dài 80 km. Trạm có 2 máy biến áp có tham số như sau: Sdm = 31,5 MVA; PFe = 86
kW ; PCu đm = 200 kW; uN% = 10,5 %; i0% = 2,7 %. Biết U0 = 116,7 kV; U1 = 109,3 kV; U2 = 10,5 kV. Xác định công suất
đầu vào của mạng S0 =?.
Giải: Trước tiện vẽ sơ đồ thay thế:
+ Xác định các thông số của sơ đồ thay thế:
SFe = PFe + jQFe Trạm có 2 máy PFe = 2xP0 = 2x86 =172=0,172 MW
MVar7,1
100
5,31x7,2x2
100
S%.i.2
Q dm0Fe
Vì Sdm > 1000 kVA
22,110.
10.5,31x2
110x200
10.
xS2
U.P
R 3
23
2
3
2
dm
2
dmCudm
B
16,2010x
10x5,31x2
110.5,10
10.
xS2
U%.u
X
3
2
dm
2
dmN
B
Với đường dây AC-120 và Dtb = 4m tra bảng ta được r0 = 0,27 [/km].
x0 = 0,408 [/km].
b0 = 2,79. 10-6 [ 1/km].
Vì đường dây là lộ kép ta có:
R01 = 1/2xr0xl = 1/2x0,27x80 = 10,8 .
Smax = 40+j20 MVA
2 1 0
80 km
AC-120
Z
2
Q
j 1c
0 1 S’01 S”01 S0
2
Q
j 0c
SFe
ZB 2
Smax =40 + j20
X01 = 1/2xx0xl = 1/2x0,409x80 = 16,32 .
Tính điện dung của đường dây:
03,380.10.79,2.7,116xlxbU
2
B
xxU2
2
Q 62
0
2
0
2
0
0c MVAr
66,280.10.79,2.3,109xlxbU
2
B
xxU2
2
Q 62
0
2
0
2
1
1c MVAr
Tính tổn thất công suất trong dây cuốn của máy biến áp theo Smax tức là phải lấy theo điện áp tại điểm 2 (trong phần trên RB và
XB được tính theo điện áp sơ cấp của BA) vậy điện áp điểm 2 cần phải được qui đổi về phía cao áp.
U’2 = KxU2 = 110/11x10,5 = 105 kV.
K – Tỉ số biến áp được tính theo điện áp trung bình định mức của lưới.
Để tính được tổn thất công suất trên đường dây đoạn 01 cần phải xác định được công suất ở cuối đường dây:
S”01 = Smax + SFe + SCu – jQc1/2
.
2
22
2
22
B
2
2
max
B
2
2
max
Cu 16,20x
105
2040
j22,1x
105
2040
X
U
S
.jR
U
S
S
S”01 = 66,2j16,20x
105
2040
j22,1x
105
2040
)7,1j172,0()20j40(
2
22
2
22
= 40,4 + j22,7 MVA
+ Công suất đầu vào đường dây: S0 chính là công suất cần cung cấp cho mạng
2
Q
jSSS 0c01
."
01
.
0
32,16j8,10
3,109
7,224,40
jXR
U
"S
S
2
22
0101
2
1
01
01
S0 = 6,22j34,4203,3j32,16j8,10
32,109
7,224,40
7,22j4,40
2
22
MVA
Ví dụ 2:
Hãy xác định tổn thất điện năng trong một năm của mạng phân phối 10 kV (HV). Tính theo A%.
Biết: Smax1 = 2 + j 1 MVA
Smax2 = 1 + j0,5 MVA
Tmax = 2700 giờ
Giải: Vì là lưới phân phối nên ta có sơ đồ thay thế như sau:
Tra bảng A – 150 r0 = 0,21 /km
A – 50 r0 = 0,63