Đồ án môn học - Mạng điện P3 pot

CHƯƠNG V BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN I - MỞ ĐẦU Công tác chống tổn thất được tiến hành thông qua việc phân tích tổn thất trong hệ thống điện, thiết lập các biện pháp phòng chống tổn th

CHƯƠNG V

BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN

I - MỞ ĐẦU

Công tác chống tổn thất được tiến hành thông qua việc phân tích tổn thất trong hệ thống điện, thiết lập các biện pháp phòng chống tổn thất và đánh giá tác dụng của các biện pháp này

Các biện pháp giảm tổn thất điện năng:

- Chống tổn thất thông qua cải tạo lưới điện:

+ Phát triển trục hệ thống truyền tải

+ Xây dựng các nhà máy và các trạm ở các trung tâm phụ tải

+ Đơn giản hoá các cấp điện áp

+ Thay các đường dây phân phối trung áp và hạ áp và biến đổi hệ thống phân phối một pha thành ba pha

+ Đặt tụ bù để nâng cao cosφ đường dây: Hệ số công suất thấp gây ra bởi các phụ tải động cơ cảm ứng, cùng với tính cảm của đường dây Điều này gây ra sụt

áp lớn và tổn thất điện năng nhiều hơn trên đường dây Tụ điện bù ngang trên đường dây được dùng ở những nơi cần điều chỉnh cosφ cao hơn trên cơ sở của việc đo hệ số công suất trên đường dây phân phối

+ Giảm tổn thất trong các máy biến áp phân phối

- Chống tổn thất thông qua cải thiện điều kiện về vận hành

- Công tác giảm tổn thất đối với tổn thất phi kỹ thuật

II - TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ

Các giả thiết và điều kiện:

- Dùng công suất kháng của phụ tải trước khi bù

- Không xét đến tổn thất công suất tác dụng do P gây ra

- Không xét tới tổn thất trong sắt của máy biến áp và công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra

- Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và máy biến áp

1 - Xét các mạng điện có hai phụ tải (N-1-2):

1T 25MVA

2T 25MVA

rB2

Q1-Qb1 Q2-Qb2

rB1

Q1-Qb1 Q2-Qb2

- Điện trở đường dây :

RN1 = 4,174 Ω

R12 = 6,037 Ω

- Điện trở máy biến áp :

RB1 = 2,539Ω

RB2 = 2,539Ω

- Công suất kháng của phụ tải :

Q1= 11,25 MVAr

Q2 = 12,92 MVAr

Chi phí tính toán cho bởi:

Z = Z1 + Z2 + Z3

Trong đó:

Z1 : phí tổn hàng năm do đầu tư vào thiết bị bù Qb

Z1 = (avh + atc)×k0× (Qb1 + Qb2)

avh : hệ số vận hành của thiết bị bù avh = 0,1

atc : hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ atc = 0,125

k0 : giá tiền một đơn vị công suất thiết bị bù đồng/MVAr

Z2 : phí tổn do tổn thất điện năng do thiết bị bù

Z2 = c×t×ΔP*× (Qb1 + Qb2)

c : tiền 1 MWh tổn thất điện năng

ΔP* : tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù, với tụ điện tĩnh lấy bằng 0,005

t : thời gian vận hành tụ điện, xét tụ vận hành suốt năm t = 8760h

Z3 : chi phí tổn thất điện năng do thành phần công suất kháng tải trên đường dây và máy biến áp sau khi đặt thiết bị bù Đối với mạng điện hở cung cấp cho một phụ tải

Z3 = c×ΔP×τ

τ : thời gian tổn thất công suất cực đại :

τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3410,934 giờ/năm

Tính toán các phí tổn:

Z1 = (avh + atc)×k0×(Qb1 + Qb2) = (0,1 + 0,125)×5000×(Qb1 + Qb2) = 1125×(Qb1 +

Qb2)

Z2 = c×t×ΔP*×(Qb1 + Qb2)= 50×8760×0,005×(Qb1 + Qb2) = 2190×(Qb1 + Qb2)

Z3 = c×ΔP×τ = 50×3410,934×

2

1

U

2

170546,7

110

11, 25 Q b 2,539 12,92 Q b 6,037 2,539 11, 25 12,92 Q b Q b 4,174

2,539 11, 25 Q b 8,576 12,92 Q b 4,174 24,17 Q b Q b

Vậy chi phí tính toán:

Z = Z1 + Z2 + Z3 = 1125×(Qb1 + Qb2)+ 2190×(Qb1 + Qb2) + +14,095×

2,539 11, 25 Q b 8,576 12,92 Q b 4,174 24,17 Q b Q b

Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb1 và cho bằng không:

1

1125 2190 14,095 2 2,539 11, 25 b 2 4,174 24,17 b b 0

b

Z

Q

∂

189,24Qb1 + 117,67Qb2 = 334,18

1,608 Qb1 + Qb2 = 2,84 (1)

Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb2 và cho bằng không:

2

1125 2190 14,095 2 8,576 12,92 b 2 4,174 24,17 b b 0

b

Z

Q

∂

117,67Qb1 + 359,423Qb2 = 5967,471

0,327Qb1 + Qb2 = 16,603 (2)

Giải hệ phương trình 1, 2 ta được

Qb1 = - 10,744 MVAr

Qb2 = 20,116 MVAr

Do Qb1 có giá trị âm nên cho Qb1=0 giải lại phương trình (2) ta được Qb2=2,84 MVAr

2 - Xét các mạng điện kín cung cấp từ 1 nguồn:

a) Mạng kín N-1-2-N

- Điện trở đường dây :

RN3 = 13,606 Ω

RN4 = 13,606 Ω

R34 = 19,516 Ω

- Điện trở máy biến áp :

RB3 = 2,196Ω

RB4 = 2,196Ω

AC-70 42,4264km

3T 16MVA

AC-95 41,2311km

AC-95

41,2311km

4T

16MVA

15+j11,25 15+j11,25

N

RB4 R12 RB3

11,25-Qb4 11,25-Qb3

N

- Công suất kháng của phụ tải :

Q3 = 11,25 MVAr

Q4 = 11,25 MVAr

- Phân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở :

11, 25 19,516 13,606 11, 25 13,606

0,709 11, 25 0, 291 11, 25 19,516 13,606 13,606

IV

Q

+ +

11, 25 13,606 11, 25 19,516 13,606

0, 291 11, 25 0,709 11, 25 19,516 13,606 13,606

III

Q

+ +

0, 291 11, 25 0,709 11, 25 11, 25 0, 291 11, 25 0, 291 11, 25

- Thành lập hàm chi phí tính toán :

Z1 = (avh + atc)×k0×(Qb1 + Qb2) = (0,1 + 0,125)×5000×(Qb1 + Qb2) = 1125×(Qb1 +

Qb2)

Z2 = c×t×ΔP*×(Qb1 + Qb2)= 50×8760×0,005×(Qb1 + Qb2) = 2190×(Qb1 + Qb2)

Z3 = c×ΔP×τ = 50×3410,934×

2

2

1

170546,7

110

2

11, 25 2, 296 11, 25 2,196 0,709 11, 25 0, 291 11, 25 13,606

0, 291 11, 25 0,709 11, 25 13,606 0, 291 11, 25 0, 291 11, 25 19,516

Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb3 và cho bằng không:

3

1125 2190 14,095

b

Z

Q

∂

2 2,196 11, 25 2 13,606 0, 291 0,709 11, 25 0, 291 11, 25

2 13,606 0,709 0, 291 11, 25 0,709 11, 25 2 19,516 0, 291 0

0, 291 11, 25 0, 291 11, 25

3315 + 14,095× −⎡⎣ 23,68 11, 25( −Q b3)−7,923 11, 25( −Q b4)⎤⎦=0

333,7696Qb3 + 111,675Qb4 =1696,248

2,989Qb3 + Qb4 = 15,189 (1)

Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb4 và cho bằng không:

4

1125 2190 14,095

b

Z

Q

∂

∂

2 2,196 11, 25 2 13,606 0,709 0,709 11, 25 0, 291 11, 25

2 13,606 0, 291 0, 291 11, 25 0,709 11, 25 2 19,516 0, 291 0

0, 291 11, 25 0, 291 11, 25

3315 + 14,095× −⎡⎣ 7,923 11, 25( −Q b3)−23,68 11, 25( −Q b4)⎤⎦=0

111,675Qb3 +333,7696Qb4 = 1696,248

0,335Qb3 +Qb4 = 5,082 (2)

Giải hệ phương trình 3, 4 ta được :

Qb3 = 3,808 MVAr

Qb4 = 3,806 MVAr

b) Mạng kín N-5-6-N

Xây dựng mô hình

- Điện trở đường dây :

RN5 = 8,538 Ω

RN6 = 23 Ω

R56 = 18,966 Ω

- Điện trở máy biến áp :

RB5 = 1,27Ω

RB6 = 3,968 Ω

- Công suất kháng của phụ tải :

Q5 = 13,5 MVAr

Q6 = 6,72 MVAr

AC-70 41,2311km

6T 10MVA

AC-70 50km

AC-120 31,623km

5T

25MVA

18+j13,5 10+j6,72

N

RB5 R56 RB6

18-Qb5 10-Qb6

N

- Phân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở :

6,72 23 13,5 18,966 23

0, 455 6,72 0,831 13,5 18,966 23 8,538

V

Q

+ +

+ +

6,72 18,966 8,538 13,5 8,538

0,545 6,72 0,169 13,5 18,966 23 8,538

VI

Q

+ +

+ +

0, 455 6,72 0,831 13,5 13,5 0, 455 6,72 0,169 13,5

- Thành lập hàm chi phí tính toán :

Z1 = (avh + atc)×k0×(Qb5 + Qb6) = (0,1 + 0,125)×5000×(Qb5 + Qb6) = 1125×(Qb5 +

Qb6)

Z2 = c×t×ΔP*×(Qb5 + Qb6)= 50×8760×0,005×(Qb5 + Qb6) = 2190×(Qb5 + Qb6)

Z3 = c×ΔP×τ = 50×3410,934×

2

1

2

170546,7

110

2

6,72 3,968 13,5 1, 27 0,545 6,72 0,169 13,5 23

0, 455 6,72 0,831 13,5 8,538 0, 455 6, 72 0,169 13,5 18,966

Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb5 và cho bằng không:

5

1125 2190 14,095

b

Z

Q

∂

2 1, 27 13,5 2 23 0,169 0,545 6,72 0,169 13,5

2 8,538 0,831 0, 455 6,72 0,831 13,5 2 18,966 0,169 0

0, 455 6,72 0,169 13,5

⎧− × × − − × × ×⎡⎣ − + − ⎤⎦−⎫

3315 + 14,095× −⎡⎣ 16,729 13,5( −Q b5)−7,777 6,72( −Q b6)⎤⎦=0

235,795Qb5 +109,617Qb6 = 604,861

2,151Qb5 +Qb6 = 5,518 (1)

Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb6 và cho bằng không:

1125 2190 14,095

b

Z

Q

∂

∂

2 3,968 6,72 2 23 0,545 0,545 6,72 0,169 13,5

2 8,538 0, 455 0, 455 6,72 0,831 13,5 2 18,966 0, 455 0

0, 455 6,72 0,169 13,5

⎧ − × × − − × × × ⎡⎣ − + − ⎤⎦− ⎫

3315 + 14,095× −⎡⎣ 7,777 13,5( −Q b5)−32,987 6,72( −Q b6)⎤⎦=0

109.617Qb5 +464,952Qb6 = 1298,303

0,236Qb5 +Qb6 = 2,773 (2)

Giải hệ phương trình 1, 2 ta được :

Qb5 = 1,43 MVAr

Qb6 = 2,435 MVAr

- Hệ số công suất tại các nút sau khi bù :

11, 25 0

0,75 cos 0,8 15

12,92 2,84

0,504 cos 0,89 20

11, 25 3,808

0, 496 cos 0,896 15

11, 25 3,806

0, 496 cos 0,896 15

13,5 1, 43

0,671 cos 0,831 18

6,72 2, 435

0, 4285 cos 0,92 10

3 - Bảng số liệu sau khi bù kinh tế

Phụ

tải

P

(MW)

Q (MVAr)

Cosφ trước khi bù

Qbù (MVAr)

Q-Qbù (MVAr)

Cosφ sau khi bù

5 18 13.50 0,80 1,43 12,07 0,831