CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN Trong tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện, ta phải xác định trạng thái vận hành điển hình của mạng điện, cụ thể l
Trang 1CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH
CỦA MẠNG ĐIỆN
Trong tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện, ta phải xác định trạng thái vận hành điển hình của mạng điện, cụ thể là phải tính chính xác tình trạng phân bố công suất trên các đoạn đường dây của mạng điện trong
Đối với mạng điện khu vực cần phải tính toán chính xác nghĩa là công suất ở đâu thì lấy điện áp ở đó (điện áp thực tế vận hành chứ không phải điện áp định mức của mạng điện )
Sơ đồ thay thế của mạng điện để tính tóan :
Trang 22 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
15 , 42 5 , 10 32
15 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
3 3
2
2 3
2 3
j jX
R U
Q P
D D
SN3 = S’N3 - jQcd = 40,192 + j20,79 - j2,66 = 40,192 + j18,13 MVA
Trang 32 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
4 4
2
2 4
2
U
Q P
D D
Trang 4= 1,386 + j1,726 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở ZD4 là :
S’N4 = S”N4 + ΔSD4
= 40,209 + j21,33 + 1,386 + j1,726 = 41,59 + j23,05 MVA Công suất được cung cấp từ nguồn N là :
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
1 , 42 5 , 10 32
1 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 5"
2
2 2
5 5
2
2 5
2
U
Q P
D D
SN5 = S’N5 - jQcd = 40,192+ j20,79 - j2,66 = 40,192 + j18,13MVA
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
Trang 636 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
6 6
2
2 6
2
U
Q P
D D
Trang 7Qcđ = Qcc = U2
đm.2 7
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
15 , 42 5 , 10 32
15 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0
"
"
2
2 2
7 7
2
2 7
2
U
Q P
D D
Trang 8+ Công suất tải qua các máy biến áp của NMĐ
100
%.
1
Q n S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
= j 3 0 , 678 1 , 18 j20(MVA)
125 100 3
18 , 254 5 , 10 125
18 , 254 52 , 0 3
1 012 3
2 2
Tổng công suất phát trên thanh góp cao áp của nhà máy điện
ΣSNĐ = ΣSBA - Σ ΔSBA = 216 + j134 - (1,18 + j20 )
=214,82 + j114 (MVA)
+ Lượng công suất tác dụng phát từ nhà máy tới phụ tải 8:
ΣPN8 = ΣPNĐ - ΣPptNĐ = ΣPNĐ - (PN3 + PN4 + PN5 + PN6 + PN7 ) = 214,82 - (40,19+ 41,59+ 40,19 + 41,26 +39,89) = 11,7 (MW)
+ Công suất phản kháng truyền từ NĐ đến phụ tải 8 bằng:
QN8 = PN8 tgϕ = 11,7.0,62 =7,25 (MVAr) SN8 = 11,7 + j7,25 (MVA)
+ Phụ tải 8:
Spt = 40 + j19,2 (MVA) Sđm = 32 ( MVA)
2 8
B
= 1,295.10-4 (S) ZD8 = 11,5 + j11 Ω
- Công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra:
Spt8
Trang 9Qcđ = Qcc = U2
đm.2
8
N B
= 1102.1,29510-4 = 1,56 MVAr
2
8
H B
1102.1,295.10-4 = 1,56 MVAr Smax = 40 2 + 19 , 2 2 = 44,36 MVA
+ Tổn thất trong máy biến áp 8:
2 max
100
%, 1
Q n S n
S U j S
S P n P n
dm n
dm n
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 2
1 35 , 0
.
2
2 2
- Công suất tại thanh cái cao áp ở trạm biến áp H-8-N:
U
Q P
2
2 8 ' 2 8 ' ) ( )
110
81 , 8 7 ,
11 + (11,5 + j11) = 0,2 +j0,19 MVA
- Công suất đầu vào tổng trở ZD8 là :
S”N8 = S’N8 - ΔSDN8 = 11,7 + j8,81 - 0,2 - j0,19
= 11,5 + j8,61 MVA
- Công suất S”’ là:
Trang 102
"
8 2
"
8
DH DH
dm
H H
jX R
U
Q P
+ +
110
17 , 11 7 , 28
2
2 2
MVA j
+ +
- Công suất ở đầu vào tổng trở ZH8:
Trang 11Spt1 = 38 + j18,24 MVA ZD1 = 7,3 + j11,37 Ω
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
15 , 42 5 , 10 32
15 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
* Tổn thất công suất trên tổng trở ZD1là :
ΔSD1 = ( ) ( ) ( ) (7 , 3 11 , 37)
110
884 , 19 1958 , 38
"
"
2
2 2
1 1
2
2 1
2
U
Q P
D D
SH1 = S’H1 - jQcd = 39,36 + j21,62 - j1,75 = 39,36 + j19,87 MVA
5.1-8 ĐƯỜNG DÂY H2
Sơ đồ thay thế :
Trang 122 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
2 2
2
2 2
2
U
Q P
D D
Trang 13=1,059+ j1,213 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở ZD2 là :
S’H2 = S”H2 + ΔSD2
= 40,209 + j21,45 + 1,059 + j1,213 = 41,26 + j22,65 MVA Công suất được cung cấp từ nguồn H là :
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 14* Công suất tại thanh cao áp ở trạm biến áp 9 là :
"
"
2
2 2
9 9
2
2 9
2
U
Q P
D D
S1= 26,6 + j12,76 (MVA) S6=28 + j13,44 (MVA) S2 = 28 + j13,44 (MVA) S7 = 26,6 + j12,76 (MVA) S3 = 26,6 + j12,76 (MVA) S8 = 28 +j13,44 ( MVA) S4 = 28 + j13,44 (MVA) S9 = 28 + j13,44 (MVA)
S5= 26,6 + j12,76 (MVA)
Xác định chế độ vận hành của máy biến áp
Chế độ làm việc hợp lý về kinh tế của các máy biến áp trong trạm biến
áp là một giải pháp hiệu quả để giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong hệ thống điện Khi làm việc độc lập mỗi một máy biến áp được
Trang 15nối vào một phân đoạn thanh góp riêng biệt vì giảm được ΙNM sau các máy biến áp Do đó giảm nhẹ sự làm việc của thiết bị và dụng cụ đóng cắt, nhưng chế độ này không kinh tế so với chế độ vận hành song song của chúng
Ở chế độ phụ tải cực tiểu ta có thể cắt bớt một máy biến áp, nếu thoả mãn điều kiện sau :
SPTi < Sgh = Sđmba ( )
n
P
P n n
Ta có : Sgh = 32 22 , 23(MVA)
145
35
2 =-Trạm MBA1 :
S1 = 26 , 6 2 + 12 , 76 2 = 29,5 MVA > Sgh = 22,23 (MVA) -Trạm biến áp 2 :
S2 = 28 2 + 13 , 44 2 = 31,05 (MVA) > Sgh =22,23 (MVA) -Trạm biến áp 3
Trang 16( vì lượng tự dùng lấy bằng 10% của cả 3 tổ máy )
- Lượng công suất đầu vào của máy biến áp tăng áp là:
SHA = ΣSFmin - ΣStdmin = 170 +j105,4 - (25,5 +j15,81 )
= 144,5 +j89,59 (MVA)
5.2-1 Đường dây N3
Sơ đồ thay thế :
Trang 172 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
5 , 29 5 , 10 32
5 , 29 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
3 3
2
2 3
2
U
Q P
D D
Trang 18Công suất được cung cấp từ nguồn N là :
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
05 , 31 5 , 10 32
05 , 31 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 19* Tổn thất công suất trên tổng trở ZD4 là :
ΔSD4 = ( ) ( ) ( ) (7 , 87 12 , 3)
110
48 , 13 14 , 28
"
"
2
2 2
4 4
2
2 4
2
U
Q P
D D
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
5 , 29 5 , 10 32
5 , 29 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 20"
2
2 2
5 5
2
2 5
2
U
Q P
D D
Trang 212 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
05 , 31 5 , 10 32
05 , 31 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
6 6
2
2 6
2
U
Q P
D D
Trang 22* Công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra:
Qcđ = Qcc = U2đm.
2 7
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
5 , 29 5 , 10 32
5 , 29 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
7 7
2
2 7
2
U
Q P
D D
Trang 23+ Công suất tải qua các máy biến áp của NMĐ
- Theo phần tính chế độ vận hành của NMĐ trong trường hợp phụ tải cực tiểu ta có:
100
%.
1
Q n S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
= j 3 0 , 678 0 , 68 j13 , 48(MVA)
125 100 3
170 5 , 10 125
170 52 , 0 3
1 012 3
2 2
Tổng công suất phát trên thanh góp cao áp của nhà máy điện
ΣSNĐ = ΣSBA - Σ ΔSBA = 144,5 + j 89,59 – (0,68 + j13,48 )
=143,8 + j76,1 (MVA)
+ Lượng công suất tác dụng phát từ nhà máy tới phụ tải 8:
ΣPN8 = ΣPNĐ - ΣPptNĐ = ΣPNĐ - (PN3 + PN4 + PN5 + PN6 + PN7 ) = 143,8 - (27,18+28,77+27,18+29,07+27,32) = 4,3 (MW) + Công suất phản kháng truyền từ nhiệt điện đến phụ tải 8 bằng :
QN8 = PN8.tgϕF = 4,3.0,62 =2,67 (MVAr) SN8 = 4,3 + j2,67 (MVA)
+ Phụ tải 8:
Spt = 26,6 + j12,76 (MVA) Sđm = 32 ( MVA)
Trang 242 8
= 1102.1,295.10-4 = 1,56 MVAr
2
8
H B
= 1102.1,295.10-4 = 1,56 MVAr
Smax = 26 , 6 2 + 12 , 8 2 = 29,5 MVA + Tổn thất trong máy biến áp 8:
2 max
100
%, 1
Q n S n
S U j S
S P n P n
dm n
dm n
5 , 29 5 , 10 32
5 , 29 145 , 0 2
1 35 , 0
- Công suất tại thanh cái cao áp ở trạm biến áp H-8-N:
Q P
2
2 8 ' 2 8 ' ) ( )
.(RD8 + jXD8) = 2 2 2
110
23 , 4 3 ,
4 + (11,5 + j11) = 0,018 +j0,017 MVA
- Công suất đầu vào tổng trở ZD8 là :
Trang 25DH DH
2
2 2
j
+ +
- Công suất ở đầu vào tổng trở ZH8:
Trang 26Spt1 = 26,6 + j12,76 MVA ZD1 = 7,3+ j11,37 Ω
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
29 5 , 10 32
29 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
1 1
2
2 1
2
U
Q P
D D
dm H
Trang 27= 0,453 + j0,796 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở ZD1 là :
S’H1 = S”H1 + ΔSD1
= 26,77 + j12,99 + 0,453 + j0,796 = 27,22 + j13,78 MVA Công suất được cung cấp từ nguồn H là :
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
05 , 31 5 , 10 32
05 , 31 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 28"
2
2 2
2 2
2
2 2
2
U
Q P
D D
Trang 29* Tổn thất công suất trong MBA9:
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
05 , 31 5 , 10 32
05 , 31 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
9 9
2
2 9
2
U
Q P
D D
SH9 = S’H9 - jQcd = 29,44 + j16,85 - j1,62 = 29,44 + j15,23 MVA
5.3 - CHẾ ĐỘ SỰ CỐ
- Chế độ sự cố xảy ra trong mạng điện có thể là: đứt một dây trong lộ
kép, sự cố một MBA trong trạm có 2 MBA vận hành song song, sự cố một máy phát điện
- Ở đây ta giả thiết sự cố nặng nề nhất để xét tính toán là trường hợp đứt một dây trong lộ kép, ta không xét sự cố này trên đường dây H-8-N, ta không xét sự cố xếp chồng
5.3.1 - Đường dây N3
Trang 302 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
2 , 41 5 , 10 32
2 , 41 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 31* Tổn thất công suất trên tổng trở ZD3 là :
ΔSD3 = ( ) ( ) ( ) (16 , 4 25 , 6)
110
3 , 20 1958 , 38
"
"
2
2 2
3 3
2
2 3
2 3
j jX
R U
Q P
D D
SN3 = S’N3 - jQcd = 39,42 + j22,27 - j1,33 = 39,42 + j20,94 MVA
Trang 322 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
4 4
2
2 4
2
U
Q P
D D
Trang 33= 2,4 + j3,69 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở ZD4 là :
S’N4 = S”N4 + ΔSD4
= 38,195 + j20,83 + 2,4 + j3,69 = 40,59 + j24,5 MVA Công suất được cung cấp từ nguồn N là :
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
15 , 42 5 , 10 32
15 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 34"
2
2 2
5 5
2
2 5
2 5
j jX
R U
Q P
D D
Trang 352 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
15 , 42 5 , 10 32
15 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
7 7
2
2 7
2
U
Q P
D D
Trang 362 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
6 6
2
2 6
2
U
Q P
D D
Trang 37Công suất được cung cấp từ nguồn N là :
SN6 = S’N6 - jQcd = 42,3 + j25,43 - j0,738 = 42,3+ j24,69 MVA
Trang 38100
%.
1
Q n S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
= j 3 0 , 678 1 , 18 j20(MVA)
125 100 3
18 , 254 5 , 10 125
18 , 254 52 , 0 3
1 012 3
2 2
Tổng công suất phát trên thanh góp cao áp của nhà máy điện
Trang 39SN8 = 11,7 + j7,25 (MVA)
+ Phụ tải 8:
Spt = 40 + j19,2 (MVA) Sđm = 32 ( MVA)
2 8
= 1102.0,64.10-4 = 0,77 MVAr
2
8
H B
+ Tổn thất trong máy biến áp 8:
2 max
100
%, 1
Q n S n
S U j S
S P n P n
dm n
dm n
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145
- Công suất tại thanh cái cao áp ở trạm biến áp H-8-N:
Trang 40ΔSDN8 =
dm
N N
U
Q P
2
2 8 ' 2 8 ' ) ( )
.(RD8 + jXD8) = 2 2 2
110
02 , 8 7 ,
11 +
.(11,5 + j11) = 0,19 +j 0,18 MVA
- Công suất đầu vào tổng trở ZDN8 là :
2
2
"
8 2
"
8
DH DH
2
2 2
MVA j
+ +
- Công suất ở đầu vào tổng trở ZH8:
Trang 412 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
15 , 42 5 , 10 32
15 , 42 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
Trang 42* Công suất sau tổng trở ZD1 là :
"
"
2
2 2
1 1
2
2 1
2
U
Q P
D D
SH1 = S’H1 -j Qcd = 40,74 + j 24,31 -j 0,87 = 40,47 + j23,44 MVA
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
Trang 4336 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
2 2
2
2 2
2
U
Q P
D D
Trang 44Qcđ = Qcc = U2
đm.2 9
2 max
100
%.
1
S n
S U j S
S P n P n
dm n dm
36 , 44 5 , 10 32
36 , 44 145 , 0 5 , 0 035 , 0 2
2 2
"
"
2
2 2
9 9
2
2 9
2
U
Q P
D D
SH9 = S’H9 -j Qcd = 42,54 + j25,8 - j 0,81 = 42,54 + j24,99 ( MVA)
