Đường dây dài siêu cao áp và hệ thống tải điện phần 3

Trang 30 dây sinh ra ,còn Q1 nhỏ hơn 0 tức là máy phát điện tiêu thụ một l−ợng công suất phản kháng do đ−ờng dây sinh ra . Nếu tải công suất lớn hơn công suất tự nhiên thì Q2 nhỏ hơn 0 tức là phải đặt thiết bị bù tại phụ tải để phát công suất phản kháng vào đ−ờng dây,còn Q1 lớn hơn tức máy phát điện phát một phần công suất vào đ−ờng dây. Trong chế độ không tải ,công suất phản kháng đầu đ−ờng dây nhận đ−ợc từ (2.35) bằng cách thay : 0,cos *20 == QlKU α : 2 2sin 0* 1 l Q kt α −= (2.37a) hay theo đơn vị có tên : 2 2sin . 0 0 2 2 1 l Z U Q S kt α −= [MVAr , KV , Ω ] (2.37b) Nếu thay lUU 021 cosα= thì ta đ−ợc : ltg Z U Q S kt 0 0 2 1 1 . α−= (2.37c) Nếu tính cả điện trở đ−ờng dây , ta có : ( ) ( ) λλλ λλ λλλ λλ λλλ λλ λλλ λλ 2 2 0 02 * 1 0 02 2 2 0 02 2 0 02 2* 2 2 2 0 02 * 1 0 02 2 2 0 02 2 0 02 1* 1 cos 2 sin 2sin5,0 cos 2 sin2 2sin 2 1 cos 2 sin 2sin5,01 cos 2 sin2 2sin 2 1       + +− +               +               − ==       +       ++ −               +               − == X R P X R K X R X R K P Q Q X R P X R K X R X R K P Q Q U U CS U U CS (2.38) trong đó : 0 2 2212 * 22 * 21 * 1 /,/,/,/,/ SCSUCSCSCS ZUPUUKPQQPPPPPP ===== Công suất phản kháng còn có thể đ−ợc tính : Từ hình 2.5 ta có : lQUlUU 0 * 22021 sincoscos ααδ += rút ra : l KlgQ U 0 0 * 2 sin cos cot α δ α +−= (2.39a) tính t−ơng tự ta có : lZ UU lZ lU Q SS 00 21 00 0 2 1 1 sin cos sin cos α δ α α −= [MVAr ,kV ,Ω ] (2.39b) ⇒ Với các công thức trên ta có thể tính đ−ợc mọi chế độ của đ−ờng dây dài thuần nhất . Trang 31 PHầN III TíNH TOáN CHế Độ CủA Hệ THốNG tảI điện I .Mạng bốn cực Mỗi phần tử của hệ thống nh− : đ−ờng dây ,kháng điện ,tụ điện .. hoặc toàn hệ thống có thể biểu diễn bằng sơ đồ mạng 4 cực , với các thông số đặc tr−ng A ,B ,C ,D. Nếu biết các thông số đặc tr−ng A, B, C ,D ta có thể tính đ−ợc các thông số đầu vào U1 , I1 theo các thông số đầu ra U2 , I2 và ng−ợc lại . Nếu mạng 4 cực là đối xứng thì :A = D .Khi đó các thông số thoả mwn điều kiện : A.D – B.C =1 (3.1) Các thông số A, B, C, D dạng tổng quát đều là số phức : DCBA DDCCBBAA ψψψψ ∠=∠=∠=∠= ,,, Nếu biết đ−ợc U2 ,I2 ta sẽ tính đ−ợc U1 ,I1 nh− sau : 221 221 .. 3 1 .3. IDUCI IBUAU += += (3.2a) Nếu biết đ−ợc U1, I1 thì sẽ tính đ−ợc U2, I2 nh− sau : 112 112 .. 3 1 .3. IAUCI IBUDU +−= −= (3.2b) ⇒ Ta phải đi tìm các thông số A ,B ,C ,D của mạng 4 cực. II. Thông số A, B, C, D của đ−ờng dây thuần nhất 1.Tính chính xác So sánh (3.2) với (2.1) ta có thông số chính xác của đ−ờng dây : lsh Z ClshZBDlchA S S γγγ 1 ,, ==== (3.3) Các thông số này đ−ợc tính cho từng tr−ờng hợp cụ thể nh− sau : -Tr−ờng hợp đ−ờng dây không tổn thất (so với 2.3b) :       ++−==       ++−== ++−=== ... 1206 1. sin ... 1206 1.sin ... 242 1cos 42 0 2 0 2 00 0 0 42 0 2 0 2 00 000 42 0 2 0 2 00 0 lBXlBX ljB Z l jC lBXlBX ljXljZB lBXlBX lDA So S α α α (3.4) -Tr−ờng hợp tính đến điện trở R : sử dụng γ và ZS đw tính trong mục (5) : A ,B ,C ,D U2 I2 I1 U1 Hình 2.10 Trang 32 ( ) ≈      +       − =       +≈ ≈      +      −= =+= ljll X R X R jZ C j X R Z ljll X R X R jZB Dll X R jlA So S S 000 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 00 0 0 0 sincos. 2 . 2 1 1 sincos 2 sincos. 22 1 sin. 2 cos ααα λλλ ααα ααα (3.5) ( )      +≈ λλλ sincos 2 1 0 0 0 j X R Z S 2. Tính bằng sơ đồ thay thế Khi lập sơ đồ thay thế chung của hệ thống tải điện thì đ−ờng dây đ−ợc thay thế bằng sơ đồ thông số tập trung hình Π .Khi đ−ờng dây cỡ 200 km trở lại thì thay thế bằng một mạng 4 cực, nh−ng khi đ−ờng dây lớn hơn thì phải chia làm nhiều đoạn nối tiếp nếu không sai số sẽ lớn, mỗi đoạn là một mạng 4 cực độc lập. Để tính toán các thông số A, B, C, D ta sử dụng sơ đồ thay thế (hình 2.11b) ,trong đó các tổng dẫn không đối xứng . Ph−ơng trình Kirchhoff I cho nút 1 và 2 :    =− =− 222 111 . . YUII YUII (3.6) Ph−ơng trình Kirchhoff II cho điện áp pha U1 và U2 : 0. 1 1 2 2 = − − − + Y II Y II ZI (2.7) Rút I từ (3.7) rồi so với ph−ơng trình d−ới của (3.6) ta đ−ợc : 222 2121 2112 . .. .. YUI YYZYY YIYI I += ++ + = Y1 I2 2 1 I1 Y/2=jB/2 Y/2=jB/2 Z=R+jX Hình 2.11a U1 Z=R+jX U2 Y2 Hình 2.11b Trang 33 Từ ph−ơng trình này ta rút ra : ( ) ( ) 2221211121 .....1 UCIDYYZYYUYZII +=++++= (2.8) Nh− vậy :    ++= += 2121 1 .. .1 YYZYYC YZD (2.9) Thay I1 theo (3.8) vào ph−ơng trình trên của (3.6) ta đ−ợc : ( ) ( ) 22222 2222122212122 11 1 1 ...1 ........ 1 IBUAZIYZU IIUYYZUYUYUYZII YY II U ++++= −−++++= − = rút ra :    = += ZB YZA 2.1 (3.10) Nếu Y1 = Y2 =Y/2 thì :        = = += += ZB DA YZYC YZD 4/ 2/.1 2 (3.11a) Nếu không tính đến dung dẫn thì thay Y = 0 vào : D = 1 , C = 0 , A = 1 , B = Z . (3.11b) Ví dụ 3 Đ−ờng dây 220 kV 3 pha chiều dài l = 80km có z = 0,05+j0,45 Ω/km và y= 3,4.10-6/1 pha (s/km). Dùng mô hình hình pi xác định: a) A B C D. b) Tìm áp và dòng, công suất ở đầu đ−ờng dây hiệu suất truyền tải khi: S2 = 200MVA ; cosϕ2 = 0,8 ; U2 = 220kV Bài giải: Xác định điện áp đầu đ−ờng dây: Tổng trở của đ−ờng dây: Z = z.l =(0,05+j0,45).80 = 4+j36. Ωk . Tổng dẫn của đ−ờng dây Y = y.l =j3,4.10-6.80 = j2,72.10-4 Ta có: cos 2ϕ = 0.8,nên ta có: sin 2ϕ = 22cos1 ϕ− = 28.01− =0,6. Công suất cuối đ−ờng dây: P2 = S2.cos 2ϕ = 200 . 0,8 =160 ( MW) Q2 = S2.sin 2ϕ = 200 . 0,6 = 120(MVAR) Nên S2 = P2+ jQ2 =160 + j120 (MVA) Dòng điện cuối đ−ờng dây: I2 = *S / (3.U2) = (160 - j120 )/(3.220) = 0.2424 - j0.1818 (kA) Xem đ−ờng dây có chiều dài trung bình , nên ta có các thông số của mạng hai cửa: A=1+Z.Y/2 =0.9951 + j0.0005 ; B = Z = 4+ j36; C =Y(1+Z.Y/4) = -7.3984.10-8 + j2.7133.10-4; D =A Trang 34 Vậy : Điện áp đầu đ−ờng dâylà: U1 = A.U2+B.I2 = 226,44 + j8,1197 (KV) Dòng điện đầu đ−ờng dây: I1 = C.U2+D.I2 = 0,2413 - j0,1211 (KA). Công suất đầu đ−ờng dây: S1=3U1 * 1I =P1+jQ1 =3( 226,44 + j8,1197 )(0,2413 - j0,1211) = 166,882 - j76,388 (MVA) Vậy: P1= 166,882 (MW) Hiệu suất truyền tải của đ−ờng dây: 1 2 P P =η = 160/ 166,882 = 0,9588 Ch−ơng trình và kết quả tính toán trên phần mềm MATLAB ở phụ lục. 3.Thông số của các thiết bị bù 3.1.Thiết bị bù dọc bằng tụ điện Sơ đồ: Theo sơ đồ hình a) ta có : ( ) 21 21 ..3 II jXIUU C = −+= do đó :        = += −= += TT T CT T AD jC jXB jA 00 0 01 (3.12) trong đó: CB X C C . 11 ω == [Ω ] (3.13a) C : điện dung của tụ điện ,[ F ] . Cũng có thể tinh XC nếu biết công suất phản kháng QC và Uđm , vì : QC = U 2 đm / XC nên : XC = U 2 đm / QC (3.13b) Trong thực tế ng−ời ta sản xuất các tụ điện đơn vị với Uđm và Qđm . Tụ của Nga có các loại : 0,66 KV : 40 và 80 KVAr , 0,69 KV : 40 và 80 KVAr .. 3.2.Thiết bị bù ngang bằng kháng điện YK U2 U1 U1 I1 I2 U2 C ,XC a) Hình 2.12 I1 I2 b) Trang 35 Trên sơ đồ hình 2.12b ta có : do đó ( )    =−= +=+= −+== KKKK KK K ADjYC jBjA jYUIIUU ;0 00;01 3/; 22121 (3.14) trong đó : K K X Y 1 =       Ω 1 (3.15) K dm K S U X 2 = [ ]MVArkV ,,Ω (3.16) SK : là công suất của kháng ,MVAr . 4.Thông số A , B , C , D của các máy biến áp Đối với các máy biến áp hai dây quấn ,có thể áp dụng sơ đồ hình Γ (hình 2.13 ) ta có : A = 1 , B = ZB , C = YB , D = 1+ YB ZB (3.17) Công thức này đ−ợc rút ra từ công thức (2.103) và (2.104) khi thay Y1 = YB và Y2 = 0 . Với máy biến áp ba dây quấn đ−ợc trình bày trong phần sau . 5.Thông số A , C , B , D của hệ thống tải điện 5.1.Tính trực tiếp từ sơ đồ thay thế của hệ thống tải điện Các phần tử của hệ thống điện đ−ợc thay thế bằng sơ đồ riêng của chúng , tạo thành sơ đồ thay thế của hệ thống điện. Phụ tải đ−ợc thay thế bằng tổng trở cố định (xem mục ..) ,đ−ờng dây dài đ−ợc chia làm nhiều đoạn để tính, máy biến áp ba pha đ−ợc thay thế bằng sơ đồ hình T . Sau khi đw lập đ−ợc sơ đồ hệ thống ,dùng các phép biến đổi t−ơng đ−ơng đ−a về dạng hình Π hoặc T và tính A , B , C , D . ∗Xác định A , B , C , D cho sơ đồ hình T: Theo định luật Kirchhoff II ,ta có : ( ) ( )   =+−− =−−− 0/ 0/ 22212 11211 ZIYIIU ZIYIIU (3.18) Lấy I1 từ ph−ơng trình d−ới rồi thay vào ph−ơng trình trên , rút gọn ta đ−ợc : ( ) ( ) 0//. 12222222221 =++−+++− YZYIZIUYIYIZIUYYU Rút ra U1 : ( ) ( ) 2221212121 ...1 IBUAYZZZZIYZUU +=++++= Từ đây ta có :    ++= += YZZZZB YZA . 1 2121 1 (3.19) Từ ph−ơng trình d−ới của (3.18) ta có : ( ) 222221 ..1 UCIDYUYZII +=++= suy ra :    += = YZD YC 21 (3.20) YB = GB -j BB ZB =RB + iXB Hình 2.13 Trang 36 Nếu sơ đồ đối xứng thì Z1 = Z2 = Z ta có :      = += =+= YC YZZB DYZA ..2 .1 2 (3.21) Nếu sơ đồ cuối cùng là hình Π thì các thông số giống thông số đw tính ở mục tr−ớc . Các thông số A,B,C,D của các dạng sơ đồ đ−ợc cho trong bảng 2. 5.2.Ghép nối các mạng 4 cực Các mạng 4 cực của các phần tử đ−ợc ghép nối tiếp thành các sơ đồ chung với các thông số tổng quát A , B , C , D . Các thông số này là hàm của các thông số sơ đồ thành phần JA , JB , JC , JD . Ta sử dụng ph−ơng pháp ma trận để tính các thông số của hệ thống theo ph−ơng pháp này thông số chung bằng tích các thông số thành phần :             =      22 22 11 11 DC BA DC BA DC BA .. Các loại ghép nối t−ơng tự tra bảng (2.2) . 5.3. Quan hệ giữa A, B , C , D với các thông số đặc tr−ng khác của sơ đồ Ngoài dạng ph−ơng trình dạng mạng 4 cực , trong thực tế hệ thống điện còn có các dạng ph−ơng trình khác, đó là mạng tổng dẫn và mạng tổng trở.    −−= += 2221122 2121111 .. .. UYUYI UYUYI (3.22)    −= −= 2221122 2121111 . . IZIZU IZIZU (3.23) Các thông số này đ−ợc tính trong bảng( 2.3) .Trong bảng này cũng cho biết quan hệ các thông số mạng 4 cực và các thông số tổng trở và tổng dẫn . A2 , B2 C2 , D2 A1 , B1 C1 , D1 A , B C , D Trang 37 Bảng 2.2 : Các thông số A , B , C , D của sơ đồ : Sơ đồ A B C D 1 Z 0 1 1 0 Y 1 1+Z1Y Z1+Z2+Z1Z2Y Y 1+Z2Y 1+Y2Z Z Y1+Y2+Y1Y2Z 1+Y1Z Z Y Z 1Y 2Y 1Z 2Z Y Trang 38 Bảng 2.3 :Ghép nối các sơ đồ Sơ đồ A B C D A1A2+B1C2 A1B2+B1D2 C1A2+D1C2 D1D2+C1B2 A1B2+B1A2 B1+B2 B1.B2 B1 + B2 C1 + C2 + + (A1-A2)(D2-D1) B1 + B2 B1D2+D1B2 A + Z.C B + Z.D C D A B + Z.A C D + Z.C A + Z1.C B+Z1D+Z2A +Z1Z2C C D + Z2.C A B C + Y.A D + Y.B A + Y.B B C + Y.D D A + Y2.B B C+Y1A+Y2D+ + Y1Y2B D + Y1.B A1A2 + B1C2+ + A2B1Y A1B2 + B1D2+ + B1B2Y A2C1 + C2D1 + + A2D1Y B2C1 + D1D2 + B2D1Y A1A2 + B1C2+ + A1C2Z A1B2+B1D2+ + A1D2Z A2C1 + C2D1+ + C1C2Z B2C1 + D1D2 +C1D2Z 11 11 DC BA 11 11 DC BA 11 11 DC BA 22 22 DC BA DC BA Z DC BA Z DC BA 2Z 2Z 22 22 DC BA DC BA Y DC BA Y DC BA 2Y 1Y 11 11 DC BA Y 22 22 DC BA Z 22 22 DC BA Trang 39 Bảng 2.4 : Quan hệ giữa các thông số của sơ đồ Thôn g số A B C D Tổng dẫn riêng và t−ơng hổ Tổng trở riêng và t−ơng hổ Sơ đồ Π Sơ đồ T Ph−ơng trình dòng điện ,điện áp A 12 22 Y Y − 12 11 Z Z − 2.1 YZ+ 1.1 ZY+ B 12 1 Y − 12 2 122211 Z ZZZ − − Z YZZZZ 2121 ++ 221 IBUAU += 221 DICUI += C 12 2 122211 Y YYY − − 12 1 Z − ZYYYY 2121 ++ Y D 12 11 Y Y − 12 22 Z Z − 1.1 YZ+ 2.1 ZY+ 112 112 IAUCI IBUDU +−= −= Y1 1 B D 2 122211 22 ZZZ Z − Z Y 1 1 + YZZZZ YZ 2121 21 ++ + Y1 2 B 1 2 122211 12 ZZZ Z − − Z 1 − YZZZZ 2121 1 ++ − Y2 2 B A 2 122211 11 ZZZ Z − Z Y 1 2 + YZZZZ ZY 2121 11 ++ + 2221122 2121111 .. .. UYUYI UYUYI −−= += Z1 1 2 122211 22 YYY Y − 2121 21 YYZYY YZ ++ + Y Z 1 1 + Z1 2 2 122211 12 YYY Y − − 2121 1 YYZYY ++ Y 1 Z2 2 2 122211 11 YYY Y − 2121 1 YYZYY YZY ++ + Y Z 1 2 + 2221122 2121111 IZIZU IZIZU −= −= Y1 B D 1− 1211 YY + 2122211 1222 ZZZ ZZ − − YZZZZ ZY 2121 2. ++ Z B 12 1 Y − 12 2 122211 Z ZZZ − YZZZZ 2121 ++ Y2 C A 1− 1222 YY + 2 122211 1211 ZZZ ZZ − − YZZZZ ZY 2121 1. ++ Z1 C A 1− 2 122211 1222 YYY YY − + 1211 ZZ − 2121 2 YYZYY YZ ++ Y C 12 2 122211 Y YYY − 12 1 Z 2121 YYZYY ++ Z2 C D 1− 2 122211 1211 YYY YY − + 1222 ZZ − 2121 1. YYZYY YZ ++ Trang 40 6.Tính toán chế độ của đ−ờng dây tải điện theo mạng 4 cực Mục đích : -Nếu các thông số đw biết thì tính toán lựa chọn chế độ tối −u cho vận hành : chế độ có tổn thất điện năng và công suất nhỏ nhất . -Nếu các thông số ch−a biết thì tính chọn các thông số đó , ở đây chủ yếu là chọn các thiết bị bù : chủng loại ( tụ hay kháng ) , số l−ợng ,vị trí đặt .. Phải tính cho mọi chế độ đặc tr−ng , trong đó các chế độ quang trọng nhất là : chế độ lớn nhất , nhỏ nhất và không tải . 6.1.Tính toán theo mạng 4 cực chung của hệ thống Toàn thể hệ thống đ−ợc thay thế bằng mạng 4 cực hoặc mạng tổng dẫn . Nếu có phụ tải rẽ nhánh thì đ−ợc thay bằng tổng trở cố định tạo thành mạng 4 cực riêng . Tổng trở cố định thay thế cho phụ tải SPT đ−ợc tính nh− sau : ( )PtPt Pt dm Pt j S U Z ϕϕ sincos 2 += ; ( )PtPt dm Pt Pt Pt j U S Z Y ϕϕ sincos1 2 −== 1;;0;1 ==== PtPtPtPtPt DYCBA . Tính toán công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đ−ờng dây theo góc lệch pha δ giữa U1 và U2 khi giá trị của các điện áp này đw xác định .Ph−ơng trình (3.2a) , lấy vectơ U2 làm trục thực :      += += 221 221 .. 3 1 .3. IDUCI IBUAU (3.24) Ta rút I2 từ ph−ơng trình đầu : B UAU I 212 .− = thay vào ph−ơng trình thứ hai ta đ−ợc : ( ) B UAUD UCI 3 . . 3 1 21 21 − += Công suất biểu kiến ở đầu đ−ờng dây tải điện là : ( ) δ∠−−=       − +== 21* **** 2 1* * * 21 2 * 1 * 111 )( . 3 UU B ADCB U B D B UAUD UCUIUS Vì mạng 4 cực đỗi xứng nên DA – BC =1 , do đó : b) a) S 2 , U 2 S 2 , U 2 S 1 , U 1 A , B , C , D Y11 , Y12 , Y22 S 1 , U 1 Hình 2.14 Trang 41 δ∠−= 21*21* * 1 1 UU B U B D S (3.25) Phần thực của S1 là công suất tác dụng , phần ảo là công suất phản kháng , nghĩa là : ( ) ( ) ( ) ( )    −−+== −++== αδαψ αδαψ coscosIm sinsinRe 212 111 212 111 B UU U B D SQ B UU U B D SP D D (3.26) Trong biểu thức trên Bψα −= 090 T−ơng tự , ta có thể tính P2 , Q2 cuối đ−ờng dây : ( ) ( ) ( ) ( )       +−+= +++= αδαψ αδαψ coscos sinsin 212 12 212 12 B UU U B A Q B UU U B A P A A (3.27) Các công thức (3.26) và (3.27) có thể viết d−ới dạng tổng dẫn đầu vào và tổng dẫn t−ơng hỗ nh− sau : ( ) ( ) ( ) ( )       ++−= ++−= −−= −+= 1212212222 2 22 1212212222 2 22 1212211111 2 11 1212211111 2 11 coscos sinsin coscos sinsin αδα αδα αδα αδα YUUYUQ YUUYUP YUUYUQ YUUYUP (3.28a) Nếu cho biết U1 ta tính đ−ợc : 1211 222 111 21 1 sinarcsin ααδ +      −= YU YU UU P 1211112 1 1 12 sinarcsin αα +                 −= Y U P Y K (3.28b) trong đó K = U1 / U2 : độ sụt áp . Các biểu thức (3.26) ,(3.27) , (3.28) dùng để tính toán chế độ của đ−ờng dây có bù ,khả năng tải và khả năng ổn định của đ−ờng dây tải điện đi xa. Công suất cực đại có thể truyền tải trên đ−ờng dây tải điện là : ( ) 12 21 11 11 2 1212 1maxã sinsin Z UU Z U B UU U B D P DT +=+−= ααϕ (3.29) Muốn tìm giá trị tối −u của một thông số nào đó theo đIều kiện nâng cao khả năng tải , ta lập quan hệ giữa PTmax theo thông số ấy các thông số này thể hiện trong D , B sau đó khảo sát hàm PTmax thông qua giá trị D hoặc B sẽ tìm đ−ợc thông số tối −u . Trang 42 6.2.Tính phân bố điện áp trên hệ thống tải điện không có phụ tải rẽ nhánh Sơ đồ: Để tính phân bố điện áp trên đ−ờng dây ta có thể tính từ cuối hệ thống về đến đầu nguồn hoặc ng−ợc lại . Nếu cho biết công suất và điện áp cuối đ−ờng dây :SK , UK Tr−ớc tiên tính IK theo công thức tổng quát : * * 33 U jQP U S I − == trong đó công suất và điện áp phải lấy tại cùng một điểm . Sau đó ta lần l−ợc tính điện áp và dòng điện ở nút K-1 rồi lấy kết quả để tính điện áp và dòng điện ở nút K-2 .. cho đến nút đầu của hệ thống . Cuối cùng ta tính công suất đầu đ−ờng dây . Nếu cho điện áp và công suất đầu đ−ờng dây :S1 = P1 + j Q1 , U1 Ta cũng tính t−ơng tự nh− trên cho đến cuối đ−ờng dây . Nếu cho biết công suất cuối đ−ờng dây và điện áp đầu đ−ờng dây : Ta cũng tính từ cuối đ−ờng dây ,chọn một giá trị điện áp cuối đ−ờng dây nào đó chẳng hạn Uđm ,sau đó tính về lại đầu đ−ờng dây . So sánh giá trị điện áp tính đ−ợc với U1 đw cho : nếu vừa bằng thì dừng ,nếu lớn hơn hoặc nhỏ hơn thì hiệu chỉnh lại giá trị điện áp đw chọn và tính lại cho đến khi bằng U1 với sai số cho phép . Ví dụ 4 : đ−ờng dây 500 kV chiều dài l= 200 km , z = 0,02 + j0,33 km/Ω , y = j4,674.10-6 1/Ω.km , có đặt hệ thống bù dọc tại giữa đ−ờng dây C=0,00009952 F tần số 50 hz . Hwy xác định phân bố điện áp chính trên chiều dài đ−ờng dây , biết U2 = 500 kV , P2 = 1000 MVA ,cosϕ = 0,8. Hình 2.15a 11,IU 44,IU22,IU 11 11 KK KK DC BA TT TT DC BA 22 22 KK KK DC BA 55,IU 66,IU 33,IU b) DC BA BA DC BA BA U2,I2 U3,I3 U5,I5 DC BA BA DC BA BA DC BA BA DC BA BA U1,I1 U4,I4 Trang 43 Giải : Ta chia chiều dài đoạn dây làm 2 đoạn bằng nhau mỗi đoạn 100 km Sơ đồ thay thế : Ta có : công suất cuối đ−ờng dây là : S2 = P2.cosϕ + jP2.sinϕ = 800 + j600 MVA Dòng điện cuối đ−ờng dây : I2 = = − = 500.3 600800 3 2 * j U S 0,533 - j 0,4 kA Ta tính phân bố điện áp từ cuối về đầu đ−ờngdây. Tính toán các thông số của đ−ờng dây và bù dọc. + Tính thông số đ−ờng dây: (100 km) Z = z.l = (0,02 + j0,33).100 = 2 + j 33 Ω Y = y.l = j4,674.10-6 .100 = j4,674.10-4 1/Ω Ta có Y1 = Y2 = Y/2 Vậy ta có các thông số của đ−ờng dây là : A = D = 1+Z.Y/2=1+( 2 + j 33)( j4,674.10-4)/2 = 0,9923 + j0,0005 B = Z = 2 + j 33 C = Y + ZY2/4 = j4,674.10-4 + (j4,674.10-4)2. (2 + j 33)/4 = -1,0923.10-7 + j4,6560.10-4 + Thông số của hệ thống bù dọc : XC = Ω== 32 00009952,0.314 11 Cω AT = DT = 1 BT = - jXC = - j32 CT = 0 Điện áp và dòng điện tại nút 3 : =+= 224 .3. IBUAU (0,9923 + j0,0005)500 + 3 (2 + j 33)( 0,533 - j 0,4) = 520,40 + j28,791 kV 224 3 1 DICUI += = = 3 1 (-1,0923.10-7 + j4,6560.10-4)500 + (0,9923 + j0,0005) (0,533 - j 0,4) = 0,5291 - j0,2597 kA Điện áp và dòng điện tại nút 2 : 443 .3 IBUAU TT += = 520,40 + j28,791+ 3 .(-j32)( 0,5291 - j0,2597) = 506,27 + 5,3763.10-3 kV Z = R+jX Y1 Y2 3 1 2 44 , IU11 , IU DC BA DC BA TT TT DC BA 33 , IU 22 , IU Trang 44 443 3 1 DIUCI T += = 0,5291 - j0,2597 kA Điện áp và dòng điện tại nguồn : 331 .3 IBAUU += = (0,9923 + j0,0005) (506,27 + j7,9600.10 -3 ) + + 3 (2 + j 33).(0,5291 - j0,2597) =518,74 + j29,061 kV 331 .. 3 1 IDUCI += = 3 1 (-1,0923.10-7 + j4,6560.10-4)( 506,27 + j7,9600.10-3) + (0,9923 + j0,0005) (0,5291 - j0,2597) = 0,5251 - j0,1188 kA. 6.3. Tính hệ thống tải điện có phụ tải rẽ nhánh Tính toán trong mục này cũng giống nh− phần trên . Tính toán có thể bắt đầu từ đầu nguồn hoặc cuối nguồn. -Nếu tính chọn công suất bù thì tính từ đầu nguồn :chọn chế độ cần tính , cho biết công suất đầu nguồn P1 ,U1 và Q1 trong đó Q1 đ−ợc chọn sơ bộ theo khả năng của máy phát điện . - Sau đó tính điện áp và dòng điện sau đoạn 1 là U2 , I2 . Kiểm tra ngay U2 nếu thoả mwn miền giá trị cho phép thì tính tiếp .Nếu U2 nhỏ hơn giá trị cho phép thì giảm Q1 ,nếu U2 lớn hơn giá trị cho phép thì phải tăng Q1 rồi tính lại cho đến khi U2 thoả ,ta đ−ợc Q ’ 1 . Ta lập hiệu ' 11 QQQ −=∆ : ∗Nếu Q∆ > 0 nghĩa là công suất bù ngang ở nút 1 hoặc 2 phải là tụ điện ,nếu Q∆ 0 phải tăng công suất tụ bù . Tính toán tiếp tục cho đến nút cuối cùng. 22 ,US3TTGFU 11,US 2TTG 2ptS 3ptS KĐ a) ' 1I 44 ,US11 ,US 33 , PtPt IS22 , PtPt IS 1111 ,,, DCBA 2222 ,,, DCBA 3333 ,,, DCBA KY Đoạn 1 Đoạn 2 Đoạn 3 2U 3U b) c) 12YS 2ptS 3pt S 11,US 2U ' 1S 2 3 44,US 3U KY 12Z 23Z 34Z 12Y 12Y 23Y 23Y 34Y 34Y Hình 2.16 Trang 45 Một số ví dụ áp dụng : Ví dụ 5: Đ−ờng dây 69 kV 3 pha dài 16 km có z=0,125+j0,4375Ω/km. Xác định điện áp và công suất đầu đ−ờng dây và hiệu suất truyền tải khi đ−ờng dây truyền đi đến cuối đ−ờng dây , biết : S2=70MVA; cos ϕ2=0,8; U2=64kV Bài giải: Xác định điện áp đầu đ−ờng dây: Tổng trở của đ−ờng dây: Z = z.l =( 0,125+j0,4375).16= 2 + 7j. Ωk Ta có: cos 2ϕ =0.8,nên ta có: sin 2ϕ = 22cos1 ϕ− = 28.01− =0,6. Công suất cuối đ−ờng dây: P2 = S2.cos 2ϕ =70.0,8=56 ( MW) Q2 = S2.sin 2ϕ =70.0,6= 42 (MVAR) Nên S2 = P2 + jQ2 = 56 + j42 (MVA) Dòng điện cuối đ−ờng dây: I2= *S /(3.U2) = 0,2917 - 0,2187j (kA) Xem đ−ờng dây có chiều dài bé nên có thể xem Y = 0 Ta có các thông số của mạng hai cửa: A=1;B=Z;C=0;D=1. Vậy : Điện áp đầu đ−ờng dây là: U1=A.U2+B.I2=64+(2 + j7).( 0,2917 - j0,2187) =66,1146 + j1,6042 (kV) Dòng điện đầu đ−ờng dây: I1 = CU2 + DI2 = I2 = 0,2917 - j0,2187 (kA). Công suất đầu đ−ờng dây: S1 = 3U1 * 1I = P1+jQ1 =3. (66,1146 + j1,6042 )( 0,2917 + j0,2187 ) = 58,9030 - j41,9840 (kV) vậy: P1= 58,9030 (MW) Hiệu suất truyền tải của đ−ờng dây: 1 2 P P =η = 0,9507 Ví dụ 6: Đ−ờng dây 345 kV có A = D = 0,98182+j0,0012447 Ω/km, B=4,035+ j58,947, C=j0,00061137. Đ−ờng dây có S2=400MVA ; cosϕ2=0,8; U2=345kV. Xác định U1, I1, P1, Q1, η. Bài giải: Xác định điện áp đầu đ−ờng dây: Ta có: cos 2ϕ =0.8,nên ta có: Trang 46 sin 2ϕ = 22cos1 ϕ− = 28.01− = 0,6. Công suất cuối đ−ờng dây: P2 = S2.cos 2ϕ = 400 . 0,8 =320 ( MW) Q2 = S2.sin 2ϕ = 400 . 0,6 = 240 (MVAR) Nên S2=P2+ jQ2= 320 + j240 (MVA) Dòng điện cuối đ−ờng dây: I2= *S /(3.U2)= (320-j240)/(3.345)=0,392 - j0,2319 (kA) Theo đề ta có các thông số của mạng hai cửa: A=0,981821+j0,0012447 ; B = 4,035+j58,947 ;C =j0,00061137 ; D=A. Vậy : Điện áp đầu đ−ờng dâylà: U1=A.U2 + B.I2 =(0,981821+j0,0012447)345 + (4,035+j58,947)( 0,392-0,2319j) =3,5364e + 002 + 1,771e+001j Dòng điện đầu đ−ờng dây: I1 = CU2 + DI2 =( j0,00061137)345+(0,981821+j0,0012447)( 0,392-0,2319j ) (KA). = 0,3038 - 0,0164j Công suất đầu đ−ờng dây: S1=3U1 * 1I =P1+jQ1 =3.(3,5364e+002+1,771e+001j )( 0,3038 - 0,0164j) =3,2323e +002- j33,5093(KVA) Vậy: P1= 58,9030 (MW) Q1=- 33,5093 (MVAR) Hiệu suất truyền tải của đ−ờng dây: 1 2 P P =η = 0,99.