Đề cương ôn tập cung cấp điện

ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 1 Đề cương ôn tập CUNG CẤP ĐIỆNĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 2 CUNG CẤP ĐIỆN I. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN 1. Cách 1 : lựa chọn theo jkt + bước 1 : tính dòng điện định mức. Iđm = U dm S . 3 + Bước 2 : tính tiết diện dây kt dm I j F = Trong đó jkt tra bảng sau : (jkt = f(Tmax)) Loại dây £ 3000h 3000h5000h ³ 5000h Dây đồng 2,5 2,1 1,8 Dây A,AC 1,3 1,1 1 Cáp đồng 3,5 3,1 2,7 Cáp nhôm 1,6 1,4 1,2 + Trường hợp mạch có nhiều phụ tải: å å å å = = i i i i P P T T S S T max max max . . + Bước 3 : sau khi tính chọn thì kiểm tra các điều kiện : sc sccp bt btcp sc cp U U U U I I D £ D D £ D £ Thường thì : ΔU% < 5 là tốt VD : Chọn cáp cho mạng điện có sơ đồ như sau : Với : Tmax = 4500h ( Chú ý : trong bài toán chọn dây dẫn thường chọn dây A,AC) Giải : + dòng điện định mức : A U S I dm dm dm 49,5 22. 3 1600 1000 3. 2 2 = + = = 22kV 8km 1600+j1000kVAĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 3 + Chọn dây AC với Tmax=4500h Tra bảng ta được : Jkt=1,1 + Vậy F = 49,51,1 = 45mm2 + Chọn dây AC50 Tra bảng ta được : Z0= 0,65+j0,392 + Kiểm tra lại điện áp phần trăm ta được : l V U P R QX U dm .8 520,73 22 1600.0,65 1000.0,392 . . 0 0 = + = + D = Vậy : ΔU% = .100 2,736% 22000 520,73 = Thoả mãn yêu cầ bài toán VD2 : Chọn cáp cho mạng điện có sơ đồ như sau : 22kV 20km 1600+j1000 + Với : Tmax = 4500h Giải : + dòng điện định mức : A U S I dm dm dm 49,5 22. 3 1600 1000 3. 2 2 = + = = + Chọn dây AC với Tmax=4500h Tra bảng ta được : Jkt=1,1 + Vậy F = 49,51,1 = 45mm2 + Chọn dây AC50 Tra bảng ta được : Z0= 0,65+j0,392 Ωkm + Kiểm tra tổn thất điện áp : l V U P R QX U dm .20 1244.5 22 1600.0,65 1000.0,392 . . 0 0 = + = + D = Vậy : ΔU% = .100 5,66% 5% 22000 1244,5 = > nên chọn lại :Chọn dây AC70 tra bảng ta được : Z0 = 0,46+j0,382 Ωkm l V U P R QX U dm .20 1016 22 1600.0,46 1000.0,382 . . 0 0 = + = + D = Vậy : ΔU% = .100 4,62% 22000 1016 = Thoả mãn yêu cầu bài toán VD3: Chọn cáp cho mạng điện có sơ đồ như sau: 22kV 4km S1 3km S2 1600+j1200 700+j700 A T1max = 5200h , T2max = 100h + Hãy xác định tiết diện cho cáp GIẢI :ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 4 + Xác định thời gian cực đại : h P P PT P T T mzx 4834,8 1600 700 1600.5200 700.100 1 2 1 1max 2 2 max = + + = + + = + Chọn loại dây AC : jkt = 1,1 + A U P P Q Q I dm A 78,3 3. ( 1 2 ) 2 ( 1 2 ) 2 1 = + + + = Vậy : A1 1 71,2 2 1,1 78,3 F mm I j kt A = = = + Ta chọn dây AC95 cho đoạn dây AS1 + A U P Q I dm A 26 3.22 700 700 3. 2 2 2 2 2 2 2 = + = + = → FA2 = 23,6 mm2 → Chọn loại dây AC50 Kiểm tra tổn thất điện áp : + Điện trở của các loại dây : AC95 : Z0 = 0,33 + j0,371 Ωkm AC50 : Z0= 0,65+j0,392 Ωkm + AC95 : l V U P R QX U dm .4 66,54 22 (1600 700)0,33 (1200 700)0,371 . . 0 0 1 = + + + = + D = Vậy : ΔU1% = .100 0,3% 22000 66,54 = phù hợp + AC50 : l V U P R Q X U dm .3 16,6 22 700.0,65 700.0,392 . 2. 0 2 0 2 = + = + D = Vậy : ΔU2% = .100 0,075% 22000 16,6 = phù hợp → Lựa chọn hai loại dây cho hai đoạn trên với tiết diện trên là hợp lý. 2. Cách 2: Lựa chọn tiết diện dây theo tổn thất điện áp cho phép + ( ) U U U P R Q X U dm i i i i = D +D + D = å với : U U U D = D cp D + Chú ý : Điện kháng đường dây thường chọn : X0 = 0,38 hoặc 0,4 Ωkm + Nhiệm vụ : Tính ∆U’ = ∆Ucp ∆U’’ + Trong đó : dm i i U Q X DU = å + Và : .U . U Pl F dm i i D = å g + Với : γ Là điện dẫn suất . + Thường lấy : (AC,A=32Ωmmm2 , M = 54Ωmmm2) VD1 : Cho mạng điện có sơ đồ như sau : 0,4kV 0,3km B 0,4km C 40+j30kVA 20+j20 kVA AĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 5 + Tổn thất điện áp cho phép : ∆Ucp = 10% + GIẢI : + Chọn X0 = 0,38Ωkm Suy ra : ∆Ucp = 10%Udm = 40V + V U Q l X U Q X U dm i i dm i i 21,85 0,4 30.0,3 20.0,7 D = å = 0 å = 0,38 + = → U U U D = D cp D = 4021,85 = 18,5 V = 18,5.103 kV → 2 3 112 32.0,4.18,15.10 40.0,3 20.0,7 . . mm U U P l F dm i i = + = D = å g + Trong đó : γ = 32 Ωmmm2 (AC,A) → Ta chọn dây A_120 Z0 = 0,27+j0,327Ωkm Kiểm tra lại : V U R Pl X Q l U R P Q X U dm i i i i dm i i i i 36,35 0,4 ( ) 0 0 0,27.26 0,327.23 = + = + = + D = å å å + Do ΔU < 40V Thoả mãn điều kiện bài toán. VD2 : Cho mạng điện có sơ đồ như hình vẽ : Udm = 35kV 1600+j1200 500+j320 300+j200 B C A 10km O 15km 4km + Chọn tiết diện dây dẫn vớiTổn thất điện áp cho phép : ∆Ucp = 5% GIẢI + Chọn X0 = 0,4Ωkm + Ta có : V U Q l U X dm B AB AB 34,28 35 200.15 D = 0 . = 0,4 = V U Q l U X dm C AC AC 14,63 35 320.4 D = 0 . = 0,4 = V U Q l Q l Q l U X dm A OA B AB C AC OA 196,6 35 1200.10 200.15 320.4 D = 0 . + + = 0,4 + + = → ΔU’’ = ΔU’’OA + ΔU’’AB = 230,9 V ( Chú ý : đối với tổn thất điện áp thì tổn thất ở nhánh nào lớn hợn thì ta lấy tổn thất ở nhánh đó ) + Với U cp = 5%.35000 = 1750 V → DU = DU cp DU = 1750 230,9 = 1519,1 V + Đối với hai nhánh song song khi tính tiết dện cáp ta chỉ lấy công suất của nhánh nào có công suất lớn hơn + Lấy Pmax = Pc = 500kVA ( Do nhánh AC có công suất phản kháng lớn hơn)ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 6 → 16 2 32.35.1519 1600.10 500.4 . . . mm U U P l P l U U Pl F dm A OA C AC dm i i = + = D + = D = å g g + Trong đó : γ = 32 Ωmmm2 + Chọn dây AC_16 với : Z0 = 1,98 + j0,391 Ωkm + Tính lại : V U R Pl X Q l U R P Q X U dm i i i i dm i i i i 933,7 35 ( ) 0 0 1600.10 500.4 1200.10 320.4 = + + + = + = + D = å å å + Do : ΔU < U cp nên thoã mãn điều kiện bài toán. II. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY. 1. Tính tổn thất công suất 2 ( ) 2 2 R jX U P Q S dm + + D = 2. Tổn thất điện áp U dm P R Q X DU = . + . Và : 2 % . . U dm P R Q X DU = + Chú ý : Có hai trương hợp : + Bài toán cho công suất trên đương dây + Bài toán cho công suất trên tải + Đối với bài toán cho công suất trên đường dây thì điện trở là tính cho từng đoạn + Đối với bài toán cho công suất trên tài thì điện trở được xác định từ đầu nguồn đến đoạn cần tính. VD1 : (đơn giản nhất) Cho mạng điện có sơ đồ như sau : 22kV 10km B 2500+j2200kVA A Với : Z0 = 0,45 + j0,42 Ωkm Xác định tổn thất công suất và điện áp trên đường dây GIẢI + Z = l.Z0 = 4,5 + j4,2 Ω Tổn thất công suất : (4,5 4,2) 22 2500 2200 ( ) 2 2 2 2 2 2 R jX j U P Q S dm + + + = + D = = 103,1 + j96,23 kVA Tổn thất điện áp : V U P R Q X U dm 931,36 22 . . 2500.4,5 2200.4,2 = + = + D =ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 7 VD2 : Cho mạng điện có sơ đồ như hình vẽ : 23kV 20km B 16km C 4000+j4000kVA 2500+j2000kVA A Biết : Z0AB = 0,4+j0,38 ; Z0BC = 0,5 + j0,4 Udm = 22kV a. Xác định tổn thất công suất b. Biết UA = 23kV tính UB và UC trong hai trường hợp : + Bỏ qua tổn hao công suất + Tính cả tổn thất công suất GIẢI a. Xác định tổn thất điện áp + Ta có : ZAB = Z0AB.lAB = 8 + j7,6 Ω ZBC = Z0BC.lBC = 8 + j6,4 Ω R jX j j kVA U P Q S BC BC dm C C BC (8 6,4) 169,42 135,5 22 2500 2000 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = Suy ra : SAB = SB + SC + ΔSBC = 6669 + j6135,5 kVA R jX j j kVA U P Q S AB AB dm AB AB AB (8 7,6) 1357,3 1289,4 22 6669 6135,5 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = → ΔS = ΔSAB + ΔSBC = 1526,72 + j1424,9 kVA b. + Trường hợp bỏ qua tổn thất công suất : + kV U P R Q X U dm AB AB AB AB AB 4,44 22 . . 6500.8 6000.7,6 = + = + D = → UB = UA – ΔUAB = 23 – 4,44 = 18,56 kV + kV U P R Q X U dm C BC C BC BC 1,49 22 . . 2500.8 2000.6,4 = + = + D = → UC = UB – ΔUBC = 18,56 – 1,49 = 17,07 kV + Trường hợp không bỏ qua tổn thất công suất. + kV U P R Q X U dm AB AB AB AB AB 4,54 22 . . 6669.8 6135.7,6 = + = + D = → UB = UA – ΔUAB = 23 – 4,54 = 18,46 kV + kV U P R Q X U dm C BC C BC BC 1,49 22 . . 2500.8 2000.6,4 = + = + D = → UC = UB – ΔUBC = 18,46 – 1,49 = 16,97 kVĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 8 VD3 : Cho mạng điện có sơ đồ như sau : 2000+j1500 800+j600 600+j500 C D B 15km A 10km 12km U = 22kV dm Z0 = 0,65 + j0,38 Ω a. Xác định tổn thất điện áp , tổn thất công suất của mạng. b. Biết UA = 23kV tính điện áp tại các điểm còn lại(tính cả tổn hao công suất) GIẢI + Điện trở trên các đoạn : + ZAB = Z0.lAB = 9,75 + j5,7 Ω + ZBC = Z0.lBC = 6,5 + j3,8 Ω + ZBD = Z0.lBD = 7,8 + j4,65 Ω a.+ Tổn thất công suất. Trên đoạn BC R jX j j kVA U P Q S BC BC dm C C BC (6,5 3,8) 8,19 4,79 22 600 500 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = Trên đoạn BD R jX j j kVA U P Q S BD BD dm D D BD (7,8 4,56) 16,38 9,58 22 800 600 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = Trên đoạn AB + Công suất đoạn AB là : SAB = SB + SC + SD + ΔSBC + ΔSBD = 3424,6 + j2614,4 kVA R jX j j kVA U P Q S AB AB dm AB AB AB (9,75 5,7) 373,9 218,6 22 3424,6 2614,4 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = → ΔS = ΔSAB + ΔSBC + ΔSBD = 398,5 + j233 kVA + Tổn thất điện áp : + Đoạn AB kV U P R Q X U dm AB AB AB AB AB 2,2 22 . . 3424,6.9,75 2614,6.5,7 = + = + D = + Đoạn BC kV U P R Q X U dm C BC C BC BC 0,264 22 . . 600.6,5 500.3,8 = + = + D =ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 9 + Đoạn BD kV U P R Q X U dm D BD D BD BD 0,41 22 . . 800.7,8 600.4,65 = + = + D = Vậy : Tổn thất điện áp của mạng là : ΔU = ΔUAB + ΔUBD = 2,2+0,41 = 2,61 kV b. Điện áp tại các điểm + UB = UA – ΔUAB = 23 – 2,2 = 20,8 kV + UC = UB – ΔUBC = 20,8 – 0,264 = 20,536 kV + UD = UB – ΔUBD = 20,8 – 0,41 = 20,39 Kv III. TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP 1. tổn thất công suất trên máy bién áp 2 0 ( ) dm BA n S S DP = P + P ; 0 ( ) 2 dm BA n S S DQ = Q + Q + Trong đó : P0,Q0 là tổn thất công suất không tải P n,Qn là tổn hao ngắn mạch + Q i .S dm 100 % 0 0 = và Qn U n .S dm 100 % = + Trường hợp có n MBA làm việc song song 2 0 1 ( ) dm BA n S S P n DP = nP + ; 0 1 ( ) 2 dm BA n S S Q n DQ = nQ + 2. Tổn thất điện năng trên MBA và trên đường dây + Trên MBA 0. ( )2 .t dm BA n S S DA = DP t + DP Có n MBA làm việc song song 0. 1 ( )2 .t dm BA n S S P n DA = nDP t + D Trong đó : t = 8760h là thời gian của một năm t = (0,124 + Tmax.104 ) 2.8760 + Trên đường dây .t DA = DP0 Với τ tính ở trên VD1. Cho mạng điện có sơ đồ như sau : 5km A B C 250+j200kVA 100+j100kVA MBA Đuờng dây dùng dây AC có : Z0= 0,65+j0,409 ΩkmĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 10 MBA : S =320 kVA ; U1U2 = 220,4 kV + ΔP0 = 0,7 kW , ΔPn = 3,67 kW ; i0% = 1,6 : Un% = 4 a. Vẽ sơ đồ thay thế và xác định các thông số. b. Xác định tổn thất công suất trong mạng c. Biết UA = 23 kV xác định UB,UC d. Với Tmax = 3500h xác định tổn thất điện năng trong 1năm GIẢI a. Sơ đồ thay thế : + Ta có : Zd = l.Z0 = 5.(0,65+j0,409) = 3,25 + j2,045 Ω + ZBA = RBA + jXBA + Trong đó : RBA = = =17,4W 320 22 3,67.10 2 2 3 2 2 dm dm n S U P + XBA = = = 60,5W 320.10 (22.10 ) . 100 4 100 % 3 2 3 2 dm n dm U S U Vậy : + ZBA = 17,4 + j60,5Ω + Hệ số : 55 0,4 22 1 2 = = = U U k b. + Tổn thất công suất trên máy biến áp : + Ta có : 0,442 320 1002 1002 2 2 = + = dm BA S S + 0 ( ) 2 0,7 3,67.0,442 2.32kW S S P P P dm BA D = + n = + = + 2 0 ( ) dm BA n S S DQ = Q + Q Trong đó : .320 5,12 r 100 1.6 . 100 % 0 Q0 = i S dm = = kVA Và : Qn U n S dm .320 12,8kVAr 100 4 . 100 % = = = → kVAr S S Q Q Q dm BA D = 0 + n ( ) 2 = 5,12 +12,8.0,442 =10,8 Vậy : ΔSBA = ΔP + jΔQ = 2,32 + j10,8 kVA + Tổn thất công suất trên đoạn AB. + Ta có : SAB = SB + SC + ΔSBA = 352,32 + j310,8 kVA R jX j j kVA U P Q S d d dm AB AB AB (3,25 2,045) 1,48 0,93 22 352,32 310,8 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = A B C 250+j200kVA 100+j100kVA Z Z k c d BAĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 11 → Tổn thất công suất của toàn mạng : ΔS = ΔSAB + ΔSBA = 3,8 + j11,73 kVA c. Với UA = 23kV ta có : V U P R Q X U dm AB AB AB AB AB 80,9 22 . . 352,32.3,25 310,8.2,045 = + = + D = → UB = UA – ΔUAB = 23 – 0,081 = 22,919 kV kV U P R Q X U dm C BA C BA BC 0,354 22 . . 100.17,4 100.60,5 = + = + D = → U U U kV C = B D BC = 22,919 0,354 = 22,565 → kV U k U C C 0,41 55 22,565 = = = d. Với Tmax = 3500h tổn thất điện năng trong 1năm : + Trên đoạn AB : .t DA = DP0 Với : t = (0,124 + Tmax .104 ) 2.8760 = (0,124 + 3500.104 ) 2.8760 = 1968,2h → DA = DP0.t =1,48.1968,2 » 2913kWh + Trên MBA : kWh S S A P t P dm BA D BA = D 0. + D n ( ) 2.t = 0,7.8760 + 3,67.0,442.1968,2 = 9324,7 + Trên toàn mạng : A A A kWh D = D AB + D BA =1968,2 + 9324,7 = 11022,9 VD2 : Cho mạng điện có sơ đồ như sau : 20km 5km A B C D 4000+j3000kVA 800+j600kVA 20+j20 MBA Với : Z0AB= 0,33+j0,4 Ωkm Z0CD= 0,65+j0,38 Ωkm Máy biến áp : 2500kVA , 350,4kV , Un = 4% , i0 = 2% , P0 = 0,67 kW , Pn = 2,8kW a. Vẽ sơ đồ thay thế và xác định các thông số. b. Xác định tổn thất công suất trong mạng c. Biết UA = 37 kV xác định UB,UC,UD d. Với Tmax = 3500h xác định tổn thất điện năng trong 1năm GIẢI a. Sơ đồ thay thế :ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 12 A B C D 4000+j3000kVA 800+j600kVA 20+j20kVA Z Z Z k c AB CD BA + ZAB = Z0AB.l = 6,6 + j8 Ω + ZCD = Z0CD.l = 3,25 + j1,9 Ω + ZBA = RBA + jXBA + Trong đó : RBA = = = 0,55W 2500 35 2,8.10 2 2 3 2 2 dm dm n S U P + XBA = = = 19,6W 2500.10 (35.10 ) . 100 4 100 % 2 3 2 3 dm n dm U S U Vậy : + ZBA = 0,55 + j19,6Ω + Hệ số : 87,5 0,4 35 1 2 = = = U U k b. Tổn thất công suất trên đoạn CD. + Ta có : R jX j j VA U P Q S CD CD dm D D CD (3,25 1,9) 2,12 1,24 35 20 20 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D = Tổn thất công suất trên máy biến áp : + Ta có : : SBA = SC + SD + ΔSCD » 820 + j620kVA Và : 0,41 2500 8202 6202 2 2 = + = dm BA S S + 0 ( ) 2 0,67 2,8.0,41 1,82kW S S P P P dm BA D = + n = + = + 2 0 ( ) dm BA n S S DQ = Q + Q Trong đó : .2500 50 r 100 2 . 100 % 0 Q0 = i S dm = = kVA Và : Qn U n S dm .2500 100kVAr 100 4 . 100 % = = = → kVAr S S Q Q Q dm BA D = 0 + n ( ) 2 = 50 +100.0,41 = 91 Vậy : ΔSBA = ΔP + jΔQ = 1,82 + j91 kVA Tổn thất công suất trên đoạn AB. + Ta có : SAB = SB + SBA + ΔSBA = 4821,82 + j3711 kVA R jX j j kVA U P Q S d d dm AB AB AB (6,6 8) 199,5 241,8 35 4821,82 3711 ( ) 2 2 2 2 2 2 + = + + + = + D =ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH HDIENCK3.SKVGMAIL.COM ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN 13 → Tổn thất công suất của toàn mạng : ΔS = ΔSAB + ΔSBA + ΔSCD= 201,3 + j332,8 kVA c. Với UA = 23kV ta có : + kV U P R Q X U dm AB AB AB AB AB 1,76 35 . . 4821,82.6,6 3711.8 = + = + D = → UB = UA – ΔUAB = 37 – 1,76 = 35,24 kV + kV U P R Q X U dm BA BA BA BA BC 0,36 35 . . 820.0,55 .620.19,6 = + = + D = → U U U kV C = B D BC = 35,24 0,36 = 34,88 → kV U k U C C 0,399 87,5 34,88 = = = + V U P R Q X U dm D CD D CD CD 2,9 35 . . 20.3,25 20.1,9 = + = + D = + Do ∆UCD rất nhỏ nên : U D » U C = 0,399kV d. Với Tmax = 3500h tổn thất điện năng trong 1năm : Trên đoạn AB : .t DA = DP0 Với : t = (0,124 + Tmax .104 ) 2.8760 = (0,124 + 3500.104 ) 2.8760 = 1968,2h → A P MWh D AB = D 0 AB.t =199,5.1968,2 » 392,7 Trên đoạn CD : A P kWh D CD = D 0CD.t = 2,12.1968,2 » 4,2 Trên MBA : kWh S S A P t P dm BA D BA = D 0. + D n ( ) 2.t = 0,67.8760 + 2,8.0,41.1968,2 = 8128,7 Trên toàn mạng : A A A A MWh D = D AB + D BA + D CD = 392,7 + 4,2.103 + 8128,7.103 » 401

1

Đề cương ôn tập

CUNG CẤP ĐIỆN

CUNG CẤP ĐIỆN

I CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

1 Cách 1 : lựa chọn theo j kt

+ bước 1 : tính dòng điện định mức

Iđm =

dm

U

S

3

+ Bước 2 : tính tiết diện dây

kt

dm

j

I

- Trong đó jkt tra bảng sau : (jkt = f(Tmax))

Loại dây £3000h 3000h-5000h ³5000h

+ Trường hợp mạch có nhiều phụ tải:

å å å

=

i i i

i

P

T P S

T S

max

+ Bước 3 : sau khi tính chọn thì kiểm tra các điều kiện :

sccp sc

btcp bt

cp sc

U U

U U

I I

D

£ D

D

£ D

£

- Thường thì : ΔU% < 5 là tốt

VD : Chọn cáp cho mạng điện có sơ đồ như sau :

Với : Tmax = 4500h

( Chú ý : trong bài toán chọn dây dẫn thường chọn dây A,AC)

Giải : + dòng điện định mức :

A U

S I

dm

dm

3 22

1000 1600

3

2 2

=

+

=

=

22kV 8km

1600+j1000kVA

3

+ Chọn dây AC với Tmax=4500h Tra bảng ta được : Jkt=1,1

+ Vậy F = 49,5/1,1 = 45mm2

+ Chọn dây AC-50 Tra bảng ta được : Z0= 0,65+j0,392

+ Kiểm tra lại điện áp phần trăm ta được :

V l

U

QX R P U

dm

73 , 520 8 22

392 , 0 1000 65 , 0 1600

= D

- Vậy : ΔU% = 100 2,736%

22000

73 , 520

= Thoả mãn yêu cầ bài toán VD2 : Chọn cáp cho mạng điện có sơ đồ như sau :

22kV 20km

1600+j1000

+ Với : Tmax = 4500h

Giải : + dòng điện định mức :

A U

S I

dm

dm

3 22

1000 1600

3

2 2

=

+

=

=

+ Chọn dây AC với Tmax=4500h Tra bảng ta được : Jkt=1,1

+ Vậy F = 49,5/1,1 = 45mm2

+ Chọn dây AC-50 Tra bảng ta được : Z0= 0,65+j0,392 Ω/km

+ Kiểm tra tổn thất điện áp :

V l

U

QX R P U

dm

5 1244 20

22

392 , 0 1000 65 , 0 1600

= D

- Vậy : ΔU% = 100 5,66% 5%

22000

5 ,

1244 = > nên chọn lại :Chọn dây AC70 tra bảng ta được :

Z0 = 0,46+j0,382 Ω/km

V l

U

QX R P U

dm

1016 20

22

382 , 0 1000 46 , 0 1600

=

D

- Vậy : ΔU% = 100 4,62%

22000

1016 = Thoả mãn yêu cầu bài toán VD3: Chọn cáp cho mạng điện có sơ đồ như sau:

22kV 4km S1 3km S2

1600+j1200 700+j700 A

T1max = 5200h , T2max = 100h

+ Hãy xác định tiết diện cho cáp

GIẢI :

+ Xác định thời gian cực đại :

h P

P

T P T

P

8 , 4834 700

1600

100 700 5200 1600 2

1

2 2 max 1 1

+

+

= +

+

=

+ Chọn loại dây AC : jkt = 1,1

U

Q Q P

P I

dm

3

) (

) ( 1 2 2 1 2 2

1 , 1

3 , 78

j

I

kt

+ Ta chọn dây AC95 cho đoạn dây AS1

U

Q P I

dm

22 3

700 700

3

2 2

2 2 2 2

→ FA2 = 23,6 mm2 → Chọn loại dây AC50

* Kiểm tra tổn thất điện áp :

+ Điện trở của các loại dây : AC95 : Z0 = 0,33 + j0,371 Ω/km

AC50 : Z0= 0,65+j0,392 Ω/km

U

QX R P U

dm

54 , 66 4 22

371 , 0 ) 700 1200 ( 33 , 0 ) 700 1600 (

D

- Vậy : ΔU1% = 100 0,3%

22000

54 ,

U

X Q R P U

dm

6 , 16 3 22

392 , 0 700 65 , 0 700

0 2 0 2

D

- Vậy : ΔU2% = 100 0,075%

22000

6 ,

→ Lựa chọn hai loại dây cho hai đoạn trên với tiết diện trên là hợp lý

2 Cách 2: Lựa chọn tiết diện dây theo tổn thất điện áp cho phép

U

X Q R P

U

dm

i i i

=

cp -D D

=

+ Chú ý : Điện kháng đường dây thường chọn : X0 = 0,38 hoặc 0,4 Ω/km

+ Nhiệm vụ : Tính ∆U’ = ∆Ucp - ∆U’’

+ Trong đó :

dm

i i

U

X Q

D ''

+ Và :

' U U

l P F

dm

i

D

g + Với : γ Là điện dẫn suất + Thường lấy : (AC,A=32Ωm/mm2 , M = 54Ωm/mm2

) VD1 : Cho mạng điện có sơ đồ như sau :

0,4kV 0,3km B 0,4km C

40+j30kVA 20+j20 kVA A

5

+ Tổn thất điện áp cho phép : ∆Ucp = 10%

+ GIẢI : + Chọn X0 = 0,38Ω/km Suy ra : ∆Ucp = 10%Udm = 40V

U

l Q X U

X Q U

dm

i i dm

i i

85 , 21 4

, 0

7 , 0 20 3 , 0 30 38 , 0

→DU'=DU cp -DU '' = 40-21,85 = 18,5 V = 18,5.10-3 kV

3 112 10

15 , 18 4 , 0 32

7 , 0 20 3 , 0 40 '

l P F

dm

D

+ Trong đó : γ = 32 Ωm/mm2 (AC,A) → Ta chọn dây A_120

Z0 = 0,27+j0,327Ω/km

U

l Q X l P R U

X Q P R U

dm

i i

dm

i i i i

35 , 36 4

, 0

23 327 , 0 26 27 , 0 )

=

+

=

+

=

+

=

+ Do ΔU < 40V Thoả mãn điều kiện bài toán

VD2 : Cho mạng điện có sơ đồ như hình vẽ : Udm = 35kV

1600+j1200

500+j320

300+j200 B

C

A 10km

O

15km

4km

+ Chọn tiết diện dây dẫn vớiTổn thất điện áp cho phép : ∆Ucp = 5%

GIẢI

+ Chọn X0 = 0,4Ω/km

U

l Q X U

dm

AB B

35

15 200 4 , 0

0

D

U

l Q X U

dm

AC C

35

4 320 4 , 0

0

D

U

l Q l Q l Q X U

dm

AC C AB B OA A

35

4 320 15 200 10 1200 4 , 0

0

D

→ ΔU’’ = ΔU’’OA + ΔU’’AB = 230,9 V

( Chú ý : đối với tổn thất điện áp thì tổn thất ở nhánh nào lớn hợn thì ta lấy tổn thất

ở nhánh đó )

+ Với Ucp = 5%.35000 = 1750 V → DU'=DU cp-DU '' = 1750 -230,9 = 1519,1 V

+ Đối với hai nhánh song song khi tính tiết dện cáp ta chỉ lấy công suất của nhánh

nào có công suất lớn hơn

+ Lấy Pmax = Pc = 500kVA ( Do nhánh AC có công suất phản kháng lớn hơn)

→ 2

16 1519

35 32

4 500 10 1600 '

'

l P l P U U

l P F

dm

AC C OA A dm

i

D

+

= D

g g

+ Trong đó : γ = 32 Ωm/mm2

+ Chọn dây AC_16 với : Z0 = 1,98 + j0,391 Ω/km

+ Tính lại :

V U

l Q X l P R U

X Q P

R

U

dm

i i i

dm

i i i i

7 , 933 35

4 320 10 1200 4 500 10 1600 )

= +

+ +

=

+

=

+

=

+ Do : ΔU < Ucp nên thoã mãn điều kiện bài toán

II TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY

1 Tính tổn thất công suất

2 2

jX R U

Q P S

dm

+

+

= D

2 Tổn thất điện áp

dm

U

X Q R P

dm

U

X Q R P

D

Chú ý : Có hai trương hợp : + Bài toán cho công suất trên đương dây

+ Bài toán cho công suất trên tải + Đối với bài toán cho công suất trên đường dây thì điện trở là tính cho từng đoạn

+ Đối với bài toán cho công suất trên tài thì điện trở được xác định từ đầu nguồn đến đoạn cần tính

VD1 : (đơn giản nhất) Cho mạng điện có sơ đồ như sau :

22kV 10km B

2500+j2200kVA A

Với : Z0 = 0,45 + j0,42 Ω/km Xác định tổn thất công suất và điện áp trên đường dây

GIẢI

+ Z = l.Z0 = 4,5 + j4,2 Ω

* Tổn thất công suất :

22

2200 2500

)

2 2

2

2 2

j jX

R U

Q P

S

dm

+

+

= +

+

=

* Tổn thất điện áp :

U

X Q R

P

U

dm

36 , 931 22

2 , 4 2200 5

, 4 2500

=

D

7

VD2 : Cho mạng điện có sơ đồ như hình vẽ :

23kV 20km B 16km C

4000+j4000kVA 2500+j2000kVA A

Biết : Z0AB = 0,4+j0,38 ; Z0BC = 0,5 + j0,4

Udm = 22kV

a Xác định tổn thất công suất

b Biết UA = 23kV tính UB và UC trong hai trường hợp :

+ Bỏ qua tổn hao công suất

+ Tính cả tổn thất công suất

GIẢI

a Xác định tổn thất điện áp

+ Ta có : ZAB = Z0AB.lAB = 8 + j7,6 Ω

ZBC = Z0BC.lBC = 8 + j6,4 Ω

kVA j

j jX

R U

Q P

dm

C C

22

2000 2500

)

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

Suy ra : SAB = SB + SC + ΔSBC = 6669 + j6135,5 kVA

kVA j

j jX

R U

Q P

dm

AB AB

22

5 , 6135 6669

)

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

b + Trường hợp bỏ qua tổn thất công suất :

U

X Q R P

U

dm

AB AB AB AB

22

6 , 7 6000 8

6500

=

D

→ UB = UA – ΔUAB = 23 – 4,44 = 18,56 kV

U

X Q R P

U

dm

BC C BC C

22

4 , 6 2000 8

2500

=

D

→ UC = UB – ΔUBC = 18,56 – 1,49 = 17,07 kV

+ Trường hợp không bỏ qua tổn thất công suất

U

X Q R P

U

dm

AB AB AB AB

22

6 , 7 6135 8

6669

=

+

=

+

=

D

→ UB = UA – ΔUAB = 23 – 4,54 = 18,46 kV

U

X Q R P

U

dm

BC C BC C

22

4 , 6 2000 8

2500

=

D

→ UC = UB – ΔUBC = 18,46 – 1,49 = 16,97 kV

VD3 : Cho mạng điện có sơ đồ như sau :

2000+j1500

800+j600

600+j500 C

D

B 15km

A

10km

12km

U = 22kVdm

Z0 = 0,65 + j0,38 Ω

a Xác định tổn thất điện áp , tổn thất công suất của mạng

b Biết UA = 23kV tính điện áp tại các điểm còn lại(tính cả tổn hao công suất)

GIẢI

+ Điện trở trên các đoạn :

+ ZAB = Z0.lAB = 9,75 + j5,7 Ω + ZBC = Z0.lBC = 6,5 + j3,8 Ω

+ ZBD = Z0.lBD = 7,8 + j4,65 Ω a.+ Tổn thất công suất

* Trên đoạn BC

kVA j

j jX

R U

Q P

dm

C C

22

500 600

)

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

* Trên đoạn BD

kVA j

j jX

R U

Q P

dm

D D

22

600 800

)

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

* Trên đoạn AB

+ Công suất đoạn AB là : SAB = SB + SC + SD + ΔSBC + ΔSBD = 3424,6 + j2614,4 kVA

kVA j

j jX

R U

Q P

dm

AB AB

22

4 , 2614 6

, 3424 )

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

→ ΔS = ΔSAB + ΔSBC + ΔSBD = 398,5 + j233 kVA

+ Tổn thất điện áp :

+ Đoạn AB

U

X Q R P

U

dm

AB AB AB AB

22

7 , 5 6 , 2614 75

, 9 6 , 3424

=

D

+ Đoạn BC

U

X Q R P

U

dm

BC C BC C

22

8 , 3 500 5 , 6 600

=

D

9

+ Đoạn BD

U

X Q R P U

dm

BD D BD D

22

65 , 4 600 8 , 7 800

=

D

Vậy : Tổn thất điện áp của mạng là :

ΔU = ΔUAB + ΔUBD = 2,2+0,41 = 2,61 kV

b Điện áp tại các điểm

+ UB = UA – ΔUAB = 23 – 2,2 = 20,8 kV

+ UC = UB – ΔUBC = 20,8 – 0,264 = 20,536 kV

+ UD = UB – ΔUBD = 20,8 – 0,41 = 20,39 Kv

III TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP

1 tổn thất công suất trên máy bién áp

2

dm

BA n

S

S P P

dm

BA n

S

S Q Q

D

+ Trong đó : P0,Q0 là tổn thất công suất không tải

Pn,Qn là tổn hao ngắn mạch

+ Q i S dm

100

% 0

100

%

=

+ Trường hợp có n MBA làm việc song song

2

0 1 ( )

dm

BA n

S

S P n nP

0 1 ( )

dm

BA n

S

S Q n nQ

D

2 Tổn thất điện năng trên MBA và trên đường dây

+ Trên MBA

dm

BA n

S

S P t P

D

- Có n MBA làm việc song song

0 1 ( )2.t

dm

BA n

S

S P n t P n

D

- Trong đó : t = 8760h là thời gian của một năm

(0,124 10 4)2.8760

max -+

t

+ Trên đường dây

t

0

P

VD1 Cho mạng điện có sơ đồ như sau :

5km

A

250+j200kVA 100+j100kVA

MBA

Đuờng dây dùng dây AC có : Z0= 0,65+j0,409 Ω/km

MBA : S =320 kVA ; U1/U2 = 22/0,4 kV

+ ΔP0 = 0,7 kW , ΔPn = 3,67 kW ; i0% = 1,6 : Un% = 4

a Vẽ sơ đồ thay thế và xác định các thông số

b Xác định tổn thất công suất trong mạng

c Biết UA = 23 kV xác định UB,UC

d Với Tmax = 3500h xác định tổn thất điện năng trong 1năm

GIẢI

a Sơ đồ thay thế :

+ Ta có : Zd = l.Z0 = 5.(0,65+j0,409) = 3,25 + j2,045 Ω

+ ZBA = RBA + jXBA

320

22 10 67 ,

2 3 2

2

dm

dm n

S

U P

10 320

) 10 22 ( 100

4 100

%

3

2 3 2

dm

dm n

S

U U

Vậy : + ZBA = 17,4 + j60,5Ω

4 , 0

22 2

1 = =

=

U

U k

b + Tổn thất công suất trên máy biến áp :

320

100

1002 2 2

2

=

+

=

dm

BA

S S

+ ( )2 0,7 3,67.0,442 2.32 W

S

S P P P

dm

BA

+

=

D

dm

BA n

S

S Q Q

100

6 1

100

% 0

Và : Q n U n S dm 320 12,8kVAr

100

4

100

=

S

S Q Q

Q

dm

BA

n( )2 5,12 12,8.0,442 10,8

=

D

+ Tổn thất công suất trên đoạn AB

+ Ta có : SAB = SB + SC + ΔSBA = 352,32 + j310,8 kVA

kVA j

j jX

R U

Q P

22

8 , 310 32 , 352 )

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

A

250+j200kVA 100+j100kVA

c'

11

c Với UA = 23kV ta có :

V U

X Q R P U

dm

AB AB AB AB

22

045 , 2 8 , 310 25 , 3 32 , 352

=

→ UB = UA – ΔUAB = 23 – 0,081 = 22,919 kV

kV U

X Q R P U

dm

BA C BA C

22

5 , 60 100 4 , 17 100

=

+

=

+

= D

→ U C' =U B -DU BC =22,919-0,354=22,565kV

k

U

55

565 , 22 '

=

=

=

d Với Tmax = 3500h tổn thất điện năng trong 1năm :

+ Trên đoạn AB :

t

0

P

Với : t =(0,124+Tmax.10-4)2.8760=(0,124+3500.10-4)2.8760=1968,2h

→ DA=DP0.t =1,48.1968,2»2913kWh

S

S P t P A

dm

BA n

BA =D 0 +D ( )2 =0,7.8760+3,67.0,442.1968,2=9324,7

+ Trên toàn mạng :

kWh A

A

A=D AB +D BA =1968,2+9324,7=11022,9 D

VD2 : Cho mạng điện có sơ đồ như sau :

20km 5km

B C D A

4000+j3000kVA 800+j600kVA 20+j20

MBA

Với : Z0AB= 0,33+j0,4 Ω/km

Z0CD= 0,65+j0,38 Ω/km

Máy biến áp : 2500kVA , 35/0,4kV , Un = 4% , i0 = 2% , P0 = 0,67 kW , Pn = 2,8kW

a Vẽ sơ đồ thay thế và xác định các thông số

b Xác định tổn thất công suất trong mạng

c Biết UA = 37 kV xác định UB,UC,UD

d Với Tmax = 3500h xác định tổn thất điện năng trong 1năm

GIẢI

a Sơ đồ thay thế :

B C D A

4000+j3000kVA 800+j600kVA 20+j20kVA

Z Z Z k

c'

AB CD BA

+ ZAB = Z0AB.l = 6,6 + j8 Ω

+ ZCD = Z0CD.l = 3,25 + j1,9 Ω

+ ZBA = RBA + jXBA

2500

35 10 8 ,

2 3 2

2

dm

dm n

S

U P

10 2500

) 10 35 ( 100

4 100

%

3

2 3 2

dm

dm n

S

U U

Vậy : + ZBA = 0,55 + j19,6Ω

4 , 0

35 2

1 = =

=

U

U k

b.* Tổn thất công suất trên đoạn CD

+ Ta có :

VA j j

jX R

U

Q P

dm

D D

35

20 20 )

2 2 2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

* Tổn thất công suất trên máy biến áp :

+ Ta có : : SBA = SC + SD + ΔSCD »820+ j620 kVA

2500

620

8202 2 2

2

=

+

=

dm

BA

S

S

+ 0 ( )2 0,67 2,8.0,41 1,82kW

S

S P P P

dm

BA

+

=

D

dm

BA n

S

S Q Q

100

2

100

% 0

100

4

100

=

S

S Q Q

Q

dm

BA

n( )2 50 100.0,41 91

=

D

* Tổn thất công suất trên đoạn AB

+ Ta có : SAB = SB + SBA + ΔSBA = 4821,82 + j3711 kVA

kVA j

j jX

R U

Q P

35

3711 82

, 4821 )

2 2

2

2 2

+

= +

+

= +

+

=

D

13

c Với UA = 23kV ta có :

U

X Q R P U

dm

AB AB AB AB

35

8 3711 6

, 6 82 , 4821

= D

→ UB = UA – ΔUAB = 37 – 1,76 = 35,24 kV

U

X Q R P U

dm

BA BA BA BA

35

6 , 19 620 55 , 0 820

=

+

=

+

= D

→ U C' =U B-DU BC =35,24-0,36=34,88kV

k

U

5 , 87

88 , 34 '

=

=

=

U

X Q R P U

dm

CD D CD D

35

9 , 1 20 25 , 3 20

= D

+ Do ∆UCD rất nhỏ nên : U D »U C =0,399kV

d Với Tmax = 3500h tổn thất điện năng trong 1năm :

* Trên đoạn AB :

t

0

P

Với : (0,124 T 10 4)2.8760 (0,124 3500.10 4)2.8760 1968,2h

+

→ DA AB =DP0AB.t =199,5.1968,2»392,7MWh

* Trên đoạn CD :

kWh P

S

S P t P A

dm

BA n

BA =D 0 +D ( )2 =0,67.8760+2,8.0,41.1968,2=8128,7

* Trên toàn mạng :

MWh A

A A