Bài giảng hệ thống cung cấp điện chương 5 tính toán về điện trong hệ thống cung cấp điện

5.1 Khái niệm chung 5.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống cung cấp điện 5.3 Phân bố công suất trên mạng điện 5.4 Tổn thất điện áp trên mạng điện 5.5 Tổn thất công suất trên mạng điện 5.6 Tổn t

Trang 1

5.1 Khái niệm chung 5.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống cung cấp điện 5.3 Phân bố công suất trên mạng điện

5.4 Tổn thất điện áp trên mạng điện 5.5 Tổn thất công suất trên mạng điện 5.6 Tổn thất điện năng trên mạng điện

Trang 2

5.1 Khái niệm chung

Nội dung chính chương 5

Truyền tải điện năng

Trang 3

Nội dung chính chương 5 (tiếp)

Tính toán các thông số của mạng điện trong chế độ xác lập

Chế độ xác lập: là chế độ tồn tại lâu dài, các thông số chế độ (U, I, P, Q, f,

…) biến đổi chậm quanh giá trị trung bình

- Xác định dòng công suất (chiều và trị số) → xác định được mức độ

mang tải của thiết bị (quá tải hay không)

- Xác định tổn thất điện áp (∆U) và U tại các nút trên mạng điện →

chất lượng điện áp tại các nút

- Xác định tổn thất công suất (∆P) và tổn thất điện năng (∆A) trên

Trang 4

• Số liệu ban đầu

– Sơ đồ lưới điện, – Các thông số của đường dây và máy biến áp, – Điện áp nguồn Uo

– Công suất các nút phụ tải.

Trang 5

5.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống cung cấp điện

Trang 6

1 Sơ đồ thay thế đường dây

Thông số đường dây đặc trưng cho quá trình vật lý xảy ra trong dây dẫn

khi có điện áp đặt lên hoặc dòng điện xoay chiều đi qua

– Phát nóng do hiệu ứng Joule: Điện trở (r0)

– Dòng điện XC gây nên từ trường tự cảm của từng dây dẫn và hỗ

cảm giữa các dây dẫn với nhau Điện kháng (x0)

– Điện áp cao áp gây ra điện trường lớn trên bề mặt dây dẫn (hiện

tượng ion hóa không khí quanh dây dẫn, hiện tượng vầng quang) gây ra tổn hao: Điện dẫn (go)

– Điện áp xoay chiều gây nên điện trường giữa các dây dẫn với

nhau và với đất như các bản tụ điện: Dung dẫn (b0)

Trang 7

Sơ đồ thay thế và cách xác định các thông số

Trang 8

– Điện trở thay đổi theo nhiệt độ:

– Điện trở xoay chiều: mật độ dòng điện phân bố không đều do hiệu

ứng bề mặt, Rxc > Rdc Ở tần số 50Hz, sự khác nhau không đáng

kể (~0÷2%) nêu coi Rxc~Rdc

Trong thiết kế, tra điện trở đơn vị r0 do nhà sản xuất cung cấp

RD = r0l

 : Điện trở suất của dây dẫn (.m)

F : Thiết diện dây dẫn (m2)

)]

t α(t [1

Trang 9

Trang 10

10r

Dln

ε2C

m

9 m

0 : Khoảng cách không gian ( F/m)

r: Bán kính ngoài của dây dẫn (m)

Dm : Khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn (GMD) (m)

fC 2

• Điện dẫn

Trang 11

Tổng trở của đường dây có n mạch song song:

Trang 12

2 Sơ đồ thay thế MBA

ZB : đặc trưng cho tổn thất trên cuộn dây của MBA

(phát nóng, từ hóa 2 cuộn dây)

∆S0: Tổn thất trong Lõi thép (tổn thất không tải)

Rb, Xb: Điện trở và điện kháng vòng dây

Rc: Điện trở do tổn thất trong lõi thép

Trang 13

2 Sơ đồ thay thế MBA

Các số liệu kỹ thuật của MBA 2 cuộn dây

- Điện áp định mức: Ucđm/ Uhđm (kV)

- Công suất định mức: Sđm (kVA)

- Các thông số kỹ thuật thí nghiệm MBA

+ Thí nghiệm ngắn mạch (∆PN , UN%)

+ Thí nghiệm không tải (∆P0 , I0%)

 được cung cấp bởi nhà sản xuất

đ đ đ đ

PN, P0: Tổn thất có tải và không tải

Trang 14

∆P0 (kW)

∆PN (kW)

I0% UN%

1000 1,57 9,5 1,3 5

2500 3,3 20,41 0,8 6

Trang 17

5.1 Khái niệm chung 5.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống cung cấp điện

5.3 Phân bố công suất trên mạng điện

Trang 18

Trong lưới cung cấp điện, cho phép Bỏ qua tổn thất công suất khi tính toán dòng công suất chạy trong mạng điện

* Mạng điện hở → đã biết chiều dòng công suất

Dòng công suất trên các nhánh:

2 24

22 2

5 57

56 5

S             

7 6

5 4

3 2

1 15

12 1

S                     

Nguyên tắc chung: Tính từ phía phụ tải về

phía nguồn và áp dụng định luật Kirchoff I tại

các nút:

Tổng dòng công suất vào bằng tổng dòng

công suất ra

193

Trang 19

Trong lưới cung cấp điện, cho phép Bỏ qua tổn thất công suất khi tính toán dòng công suất chạy trong mạng điện

* Mạng điện kín→ chưa biết chiều dòng công suất

Nguyên tắc chung: Áp dụng định luật Kirchoff

I, II để tìm dòng công suất chảy trên các nhánh

S

S 01  12  1 

0 S

S

S 02  12  2 

Định luật Kirchhoff I tại nút phụ tải 1 và 2

(1) (2)

r

01 0

01 01

U 3

S U

3

S I

U 3

S I

U 3

S I

S Z

S01 01  12 12  02 02 

194

Trang 20

Trang 21

Lưới kín dạng tổng quát có n nút, trong đó n-1 nút là nút phụ tải, nút 0≡n là nút nguồn

Công suất trên hai nhánh đầu tiên nối với nút nguồn

196

1

, 1

0,1

ˆ.ˆ

n

i i n i

S ZS

0, 1

ˆ.ˆ

n

i i i

n

S ZS

Trang 22

5.3 Tổn thất điện áp trên mạng điện

Bài tập

Tính phân bố dòng công suất trên mạng điện sau

Hai phụ tải 1 và 2 lấy điện từ lưới 35kV

Trang 23

5.2 Sơ đồ thay thế của hệ thống cung cấp điện 5.3 Phân bố công suất trên mạng điện

5.5 Tổn thất công suất trên mạng điện

5.6 Tổn thất điện năng trên mạng điện

Trang 25

1 Khi tính tổn thất ∆V coi điện áp lưới bằng Vđm

* Một số giả thiết gần đúng khi tính tổn thất điện cho lưới CCĐ

2 Bỏ qua tổn thất công suất → dòng công suất là dòng cung cấp cho các phụ tải

3 Trong biểu thức tính ∆ bỏ qua thành phần ảo do có giá trị nhỏ

Kết luận

=

V

R, X: Điện trở và điện kháng

V1: Điện áp nút 1 (điện áp dây)

V2: Điện áp nút 2 (điện áp dây)V: Điện áp định mức của mạng điện (điện

áp dây)I: Dòng tải ( trên 1 pha)

P, Q: công suất tải 3 pha kW và kVAr chạy

trên đoạn đường dây giữa hai nút( cần phân biệt với công suất phụ tải – xem

slide tiếp theo)

a Công thức tổng quát

Trang 27

Note: Tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải phân bố đều

Xác định tổn thất điện áp do công suất tác

dụng gây trên đoạn đường dây dx tại chiều

dài đường dây x từ cuối

Nguồn

l

x dx

Trang 28

b Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện ∆Umax

Định nghĩa: là tổn thất điện áp tính từ nguồn đến điểm có điện áp thấp nhất trong mạng điện

Tính tổn thất từ nguồn đến các điểm trên

∆U0-3 = ∆U0-1 + ∆U1-2 + ∆U2-3

∆U0-4 = ∆U0-1 + ∆U1-2 + ∆U2-4

∆U0-6 = ∆U0-1 + ∆U1-5 + ∆U5-6

∆U0-7 = ∆U0-1 + ∆U1-5 + ∆U5-7

∆Umax = max{∆U0-3; ∆U0-4; ∆U0-6; ∆U0-7}

204

Trang 29

c Tổn thất điện áp trên tổng trở của máy biến áp

=

đ

- Biết điện áp phía hạ áp UH, tính điện áp phía cao áp:

- Biết điện áp phía cao áp UC, tính điện áp phía hạ áp:

Trang 30

Trang 31

Trang 32

Trang 33

a Tổn thất công suất trên đường dây

P+jQ

VS

R, X: Tổng trở 1 phaV: Điện áp định mức

VS: Điện áp nguồn

VL: Điện áp tảiI: Dòng điện tải

P, Q: Công suất tác dung và phản

kháng của phụ tải 3 pha

Trang 34

a Tổn thất công suất trên đường dây

Note: Tổn thất công suất của đường dây có phụ tải phân bố đều

Mật độ phụ tải I0 (A/m), chiều dài l (m)

Tổn thất công suất trên vi phân dx của đường dây

dx r

x I R

I P

d (  x)  3 x2. x  3 ( 0 )2. 0.

Tổn thất trên toàn tuyến:

R I

l r I dx x

r I P

l

.

0

2 0

Trang 35

b Tổn thất công suất trên MBA

đ đ

đ đ đ

Nếu MBA có Ucđm = V (điện áp định mức của mạng điện)

+ j )

đ

Tổn thất công suất trên MBA gồm có 2 thành phần

- Tổn thất công suất không tải (tổn hao sắt)

- Tổn thất công suất có tải (tổn hao đồng)

PN, P0: Tổn thất có tải và không tải

211

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Trình tự thực hiện

Bước 1: Thành lập sơ đồ thay thế

- Tra các thông số kỹ thuật của đường dây và MBA

- Chuyển đổi phụ tải phân bố đều về phụ tải tập trung

Bước 2: Tính toán phân bố dòng công suất qua các tổng trở

Bước 3: Tính toán tổn thất điện áp và tổn thất công suất trên các phần tử

Giải

215

Trang 39

Trang 40

A

0

) (

P(t) : Tổn thất công suất của lưới điệnT: Khoảng thời gian trên đồ thị phụ tải

Trang 41

* Theo đồ thị phụ tải

218

Trang 42

219

* Theo thời gian tổn thất lớn nhất

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Suy ra Nếu S > Sgh vận hành 2 máy và ngược lại

Trang 46

Bài tập

Tiêu đề	Tính Toán Về Điện Trong Hệ Thống Cung Cấp Điện
Trường học	Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin
Chuyên ngành	Hệ Thống Cung Cấp Điện
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	2,82 MB