TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



6.1 Chế độ cực đại

6.1.1 Đường dây N-1



Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý và Sơ đồ thay thế

+ Dây dẫn

Các thông số về dây dẫn đã được tính toán từ phần đầu của đồ án. Do vậy ta có kết

quả sau:

Dây dẫn AC-95 có r0 = 0,33 Ω/km;x0 = 0,429 Ω/km;b0 = 2,65.10−6 s/km.

1

1

= .r .l = .0,33.50 = 8, 25(Ω)

N − 1 2 0 N1 2

1

1

X

= .x .l = .0, 429.50 = 10,725(Ω)

N − 1 2 0 N1 2

B

= n.x .l = 2.2, 65.10−6.50 = 2, 65.10−4 (s)

N −1

0 N1

⇒Z

=R

+ jX

= 8, 25 + j10, 75(Ω)

N −1

N −1

N −1

R



+ TBA

∆S01 = n(∆P01 + j ∆Q01 ) = 2(0, 035 + j 0, 24) = 0, 07 + j 0, 48 MVA

Z b1 =



1

1

( Rb1 + jX b1 ) = (1,87 + j 43,5) = 0,935 + j 21, 75 Ω

n

2



SVTH: Phạm Mạnh Hà



41



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



+ Phụ tải

S1 = 34+j16,456 (MV A)

∗ Tính chế độ xác lập:

Ta có: UN = 1,1.Uđm = 121(kV )

Tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp tính theo công thức:

.



∆ S b1 =



P12 + Q12

342 + 16, 4562

Z

=

(0,935 + j 21, 75) = 0,11 + j 2,565 MVA

b

2

U dm

1102



Công suất trước tổng trở MBA bằng:

.



.



.



Sb1 = S 1 + ∆ S b1 = 34 + j16, 456 + 0,11 + j 2,565 = 34,11 + j19, 021 MVA



Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của MBA có giá trị:

.



.



.



Sc1 = S b1 + ∆ S 01 = 34,11 + j19, 021 + 0, 07 + j 0, 48 = 34,18 + j19,501 MVA



Công suất điện dung sau tổng trở đường dây có giá trị:

2

Qc1 = U dm



B

= 0,5.110 2.2, 65.10 −4 = 1,603 MVAr

2



Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị:

.



.



S H" 1 = Sc1 − jQc1 = 34,18 + j19,501 − j1, 603 = 34,18 + j17,898 MVA



Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:

.



∆ S d1 =



P "2 + Q "2

34,182 + 17,8982

Z

=

. ( 8, 25 + j10, 75 )

d1

2

U dm

110 2



= 1, 015 + j1,323 MVA



Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:

.



.



.



S'H1 = S H" 1 + ∆ S d 1 = 34,18 + j17,898 + 1, 05 + j1,323

= 35, 23 + j19, 221 MVA



SVTH: Phạm Mạnh Hà



42



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Công suất điện dung đầu đường dây bằng:

B

= 0,5.1212.2, 65.10−4 = 1,94 MVAr

2



2

Qd 1 = U dm



Công suất từ hệ thống truyền vào đường dây có giá trị:

.



.



SH 1 = S H' 1 − jQd 1 = 35, 23 + j19, 221 − j1,94 = 35, 23 + 17, 281 MVA



Tính toán đối với các đoạn dây còn lại tương tự đoạn N-1

Thông số đường dây chế độ cực đại

Bảng 6.1 Thông số đường dây chế độ cực đại



.



b0.10^6



R



X



B. 10^4



(s/km)



Ω



Ω



S



0.429



2.65



8.25



10.725



2.650



0.33



0.429



2.65



4.67



6.066



1.499



13.552



0.21



0.416



2.74



6.64



13.154



0.866



25



12.1



0.46



0.44



2.58



13.80



13.200



3.096



64.03



30



16.2



0.17



0.409



2.82



10.89



26.188



1.806



N-6



36.06



27



14.58



0.46



0.44



2.58



8.29



7.933



1.861



N-7



50



20



10.8



0.46



0.44



2.58



11.50



11.000



2.580



Pmax



Qmax



r0



x0



Phụ

tải



l(km)



N-1



50



34



16.456



0.33



N-2



28.28



31



15.004



N-3



31.62



28



N-4



60



N-5



MW MVAr (Ω/km) (Ω/km)



.



∆ Sb ,



Sb ,



MVA



MVA



0,11+2,565j



34,11+j19,021



0,124+j2,74

0,15+j3,479



.



.



.



.



S",



∆ Sd ,



S',



MVA



MVA



MVA



1.603



34,18+j17,897



1,105+j1,319



35,195+j19,217



1,94



35,195+j



31,124+j17,744



0.907



31,182+j17,237



0,49+j0,636



31,672+j17,873



1,097



31,672+j



28,15+j17,031



0,524



28,185+j16,747



0,59+j1,168



28,774+j17,915



0,634



28,774+j



Qc,

MVAr



SVTH: Phạm Mạnh Hà



43



Qd,

MVAr



S Ni



MV



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



0,081+j1,782



25,081+j13,882



1,873



25,139+j12,409



0,896+j0,857



26,035+j13,266



2,266



26,035



0,244+j3,343



30,244+j19,543



1,092



30,286+j18,731



1,141+j2,745



31,427+j21,475



1,322



31,427+j



0,099+j2,175



27,099+j16,755



1,126



27,157+j16,029



0,682+j0,652



27,838+j16,681



1,362



27,838+j



0,054+j1,193



20,054+j11,993



1,561



20,112+j10,832



0,496+j0,474



20,608+j11,307



1,889



20,608+



Bảng 6.2 Bảng phân bố công suất ở chế độ cực đại



SVTH: Phạm Mạnh Hà



44



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



6.1.2 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống

Công suất yêu cầu trên thanh góp 110kV của hệ thống:

S˙yc = 201,55+j107,225(MV A)

Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, nguồn điện phải cung

cấp đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng của nguồn cần phải cung

cấp bằng:

Pcc = 201,55(MW)

Khi hệ số công suất của nguồn bằng 0,85 thì tổng công suất phản kháng mà hệ

thống cần phải cung cấp bằng: Qcc = Pcc.tgφ = 201,55.0,62 = 124,961(MVAr)

Như vậy: S˙cc = 201,55+j124,961 (MVA)

Từ kết quả ta nhận thấy rằng công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn

công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy, ta không cần bù công suất phản kháng trong chế

độ cực đại.

6.2 Chế độ cực tiểu

Trong chế độ cực tiểu ta tính toán khi phụ tải cực tiểu và UN = 115(kV ). Để vận

hành kinh tế các TBA, tại các trạm giảm áp có 2 MBA vận hành song song, trong chế độ

phụ tải cực tiểu ta có thể giảm bớt 1MBA nếu như thỏa mãn yêu cầu sau:

Si < Sgh = SdmB .



n.( n − 1).∆P0

∆Pn



Trong đó: - Si : công suất biểu kiến của phụ tải i, MVA;

- Sgh : công suất giới hạn có thể cắt bớt một máy biến áp, MVA.

Sgh = Sdm .



2∆P0

∆Pn



Đối với trạm có hai máy biến áp thì:

Bảng 6.3 Giá trị Spt và Sgh của các trạm hạ áp

Phụ tải



1



2



4



6



7



Sgh, MVA



22,23

4



17,381



17,38

1



17,38

1



17,381



Spt, MVA



17



15,5



12,5



13,5



10



SVTH: Phạm Mạnh Hà



45



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Ta thấy rằng ở chế độ phụ tải cực tiểu tất cả các trạm trên đều có thể vận hành một

máy biến áp, Tính chế độ của mạng điện khi phụ tải cực tiểu được tiến hành tương tự như

chế độ cực đại.

6.2.1 Tính toán cho phương án

Kết quả tính toán cho trong bảng 6-4.

Bảng 6.4 Thông số đường dây chế độ cực tiểu

Pmin



Qmin



r0



b0.10^-6



R



X



B. 10^-4



MW



MVAr (Ω/km) (Ω/km)



(s/km)



Ω



Ω



S



0.429



2.65



8.25



10.725



2.650



0.33



0.429



2.65



4.67



6.066



1.499



6.776



0.21



0.416



2.74



6.64



13.154



0.866



12.5



6.05



0.46



0.44



2.58



13.80



13.200



3.096



64.03



15



8.1



0.17



0.409



2.82



10.89



26.188



1.806



N-6



36.06



13.5



7.29



0.46



0.44



2.58



8.29



7.933



1.861



N-7



50



10



5.4



0.46



0.44



2.58



11.50



11.000



2.580



Phụ

tải



l(km)



N-1



50



17



8.228



0.33



N-2



28.28



15.5



7.502



N-3



31.62



14



N-4



60



N-5



SVTH: Phạm Mạnh Hà



x0



46



Đồ án môn học lưới điện



.



.



∆ Sb ,



Sb ,



MVA



MVA



0,055+j1,282



17,055+j9,51



0,062+j1,37



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



.



.



.



.



S",



∆ Sd ,



S',



MVA



MVA



MVA



1.603



17,09+j8,147



0,244+j0,318



17,335+j8,465



1.752



17,335+



15,562+j8,872



0.907



15,591+j8,365



0,121+j0,157



15,712+j8,522



0.991



15,712+



0,037+j0,87



14,037+j7,646



0.524



14,072+j7,362



0,138+j0,274



14,211+j7,636



0.573



14,211+j



0,04+j0,891



12,54+j6,941



1.873



12,569+j5,468



0,214+j0,205



12,784+j5,673



2.047



12,784+



0,061+j0,836



15,061+j8,936



1.092



15,103+j8,123



0,265+j0,637



15,368+j8,76



1.194



15,368+



0,049+j1,087



13,549+j8,377



1.126



13,578+j7,652



0,167+j0,159



13,745+j7,811



1.23



13,745+



0,027+j0,597



10,027+j5,997



1.561



10,056+j4,836



0,118+j0,113



10,174+j4,949



1.706



10,174+



Qc,

MVAr



Bảng 6.5 Bảng phân bố công suất ở chế độ cực tiểu



SVTH: Phạm Mạnh Hà



47



Qd,

MVAr



S Ni



MV



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



6.2.2 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống

Công suất yêu cầu trên thanh góp 110kV của hệ thống:

S˙yc = 99,328+j42,321 (MV A)

Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, nguồn điện phải cung

cấp đủ công suất theo yêu cầu. Vì vậy tổng công suất tác dụng của nguồn cần phải cung

cấp bằng:

Pcc = 99,328 (MW)

Khi hệ số công suất của nguồn bằng 0,85 thì tổng công suất phản kháng mà hệ

thống cần phải cung cấp bằng: Qcc = Pcc.tgφ = 99,328.0,62 = 61,583(MVAr)

Như vậy: S˙cc = 99,328+j61,583 (MVA)

Từ kết quả ta nhận thấy rằng công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn

công suất phản kháng yêu cầu. Vì vậy, ta không cần bù công suất phản kháng trong chế

độ cực tiểu.

6.3 Chế độ sự cố

Sự cố nghiêm trọng nhất trong mạng điện là đường dây tới các phụ tải loại I bị đứt

một dây và một máy biến áp bị hỏng chỉ vận hành 1 máy.

Chế độ xác lập UN = 121(kV ).

-Tính toán cho đoạn N-1:



Hình 6.2 Sơ đồ nguyên lý và Sơ đồ thay thế

SVTH: Phạm Mạnh Hà



48



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Ta có các thông số:

+ Đối với đường dây:

.



Z d 1 = r0 .lH 1 + j.x0 .lH 1 = 16,5 + j 21, 45 Ω

B b0 .l0

=

= 0, 663.10−4 S

2

2

+ Đối với máy biến áp:

∆S0 = 0, 07 + j 0, 4 8 MVA

Z b = 0,935 + j 21, 75 Ω



Tính chế độ xác lập:

Ta có: UN = 1,1.Uđm = 121(kV )

Tổn thất công suất trong tổng trở máy biến áp tính theo công thức:

.



∆ S b1 =



P12 + Q12

342 + 16, 4562

Z

=

(0,935 + j 21, 75) = 0,11 + j 2,565 MVA

b

2

U dm

1102



Công suất trước tổng trở MBA bằng:

.



.



.



Sb1 = S 1 + ∆ S b1 = 34 + j16, 456 + 0,11 + j 2,565 = 34,11 + j19, 021 MVA



Dòng công suất vào cuộn dây cao áp của MBA có giá trị:

.



.



.



Sc1 = S b1 + ∆ S 01 = 34,11 + j19, 021 + 0, 07 + j 0, 48 = 34,18 + j19,501 MVA



Công suất điện dung sau tổng trở đường dây có giá trị:

2

Qc1 = U dm



B

= 1102.0, 663.10−4 = 0,802 MVAr

2



Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị:

.



.



S H" 1 = Sc1 − jQc1 = 34,18 + j19,501 − j 0,802 = 34,18 + j18, 699 MVA



Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây bằng:

SVTH: Phạm Mạnh Hà



49



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận

P "2 + Q "2

34,182 + 18, 6992

∆ S d1 =

Zd1 =

. ( 16,5 + j 21, 45 )

2

U dm

110 2

.



= 2, 07 + j 2, 691 MVA



Dòng công suất trước tổng trở đường dây có giá trị:

.



.



.



S'H1 = S H" 1 + ∆ S d 1 = 34,18 + j18, 699 + 2, 07 + j 2, 691

= 36, 25 + j 21,39 MVA



Công suất điện dung đầu đường dây bằng:

2

Qd 1 = U dm



B

= 1212.0, 663.10−4 = 0,971 MVAr

2



Công suất từ hệ thống truyền vào đường dây có giá trị:

.



.



SH 1 = S H' 1 − jQd 1 = 36, 25 + j 21,39 − 0,971 j = 36, 25 + j 20, 419 MVA



Tính toán đối với các đoạn dây còn lại tương tự đoạn N-1

Thông số đường dây chế độ sự cố đứt một lộ đường dây.

Bảng 6.6 Thông số đường dây chế độ sự cố

Pmax



Phụ

tải



l(km)



N-1



Qmax



r0



x0



b0.10^6



R



X



B. 10^-4



(s/km)



Ω



Ω



S



M

W



MVAr (Ω/km) (Ω/km)



50



34



16,456



0.33



0.429



2.65



16.5



21.45



1.325



N-2



28,28



31



15,004



0.33



0.429



2.65



9.33



12.132



0.749



N-4



60



25



12,1



0.46



0.44



2.58



27.6



26.4



1.548



N-6



36,06



27



14,58



0.46



0.44



2.58



16.59



15.866



0.93



N-7



50



20



10,8



0.46



0.44



2.58



23



22



1.29



SVTH: Phạm Mạnh Hà



50



Đồ án môn học lưới điện



.



.



∆ Sb ,



Sb ,



MVA



MVA



0,11+j2,565



34,11+j19,021



0,124+j2,74



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



.



.



.



.



S",



∆ Sd ,



S',



MVA



MVA



MVA



0.802



34,18+j18,699



2,07+j2,691



36,25+j21,39



0.97



36,25+j



31,124+j17,744



0.453



31,182+j17,69



0,991+j1,289



32,174+j18,979



0.549



32,174+j



0,081+j1,782



25,081+j13,882



0.937



25,139+j13,345



1,848+j1,767



26,987+j15,113



1.133



26,987+



0,099+j2,175



27,099+j16,755



0.563



27,157+j16,592



1,388+j1,328



28,545+j17,92



0.681



28,545+j



0,054+j1,193



20,054+j11,993



0.78



20,112+j11,613



1,025+j0,981



21,137+j12,594



0.944



21,137+j



Qc,

MVAr



Bảng 6.7 Bảng phân bố công suất ở chế độ sự cố



SVTH: Phạm Mạnh Hà



51



Qd,

MVAr



S Ni



MV