NGÔ HỔNG QUANG
101 BÀI TẬP
LƯỚI ĐIỆN
CUNG CẤP ĐIỆN
Cơ KHÍ ĐƯỜNG DÂY
■
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT
Hà Nội 2006
J lò ’l
n ó i (T ần
Hiện nay đang có thực trạng là ở các Trường Đại học kỹ th u ật và
Cao đẳng kỹ th u ậ t sô" môn học ngày càng nhiều thêm, nhưng số học
trìn h của môn học lại giảm xuống, thời lượng dành cho việc thảo luận và
chữa bài tập trên lớp rấ t ít. Cuốn sách này nhằm giúp sinh viên các
ngành kỹ thuật, đặc biệt là chuyên ngành điện nhận dạng bài tập, kỹ
năng giải th uần thục các bài tập đế giúp cho họ củng cô" vững chắc kiến
thức lý thuyết, giúp cho họ có tư duy xử lý chính xác các dạng bài toán
chuyên ngành không những chỉ gặp phải trong các kỳ thi cuối kỳ, kỳ thi
chuyển hệ mà còn giúp họ làm tốt các bài tập lớn, đồ án môn học, đồ án
tốt nghiệp cũng như công việc tính toán thiết k ế lưới điện sau khi đã ra
trường.
Với mục đích đó, cuốn sách này được biên soạn gồm mười phần. Nội
dung mỗi phần nêu một vấn đề, một yêu cầu tính toán không thể thiếu
trong các giáo trìn h lưới điện, cung cấp điện và cơ khí đường dây. Trong
mỗi phần đều hướng dẫn cách nhận biết, phân loại bài toán; cách sử
dụng công thức, cách lấy hệ số, cách tra cứu phụ lục và sau đó đưa ra
các dạng bài toán vừa đa dạng vừa điển hình từ dễ đến khó và trình bày
cách giải từng bài sao cho vừa chặt chẽ vừa ngắn gọn.
Hy vọng cuốn sách không chỉ giúp ích cho sinh viên đang học trên
ghế nhà trường mà còn giúp ích cho các kỹ sư trẻ mới ra trường làm việc
trong lĩnh vực vận hành, th iết kế, xây lắp điện.
Tác giả rấ t mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp phê bình của bạn
đọc để cuổn sách được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau.
Tác giả
3
XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP,
TỔN THẤT CÔNG SƯÂT,
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
HƯỚNG DẨN
1. Đe tính toán tốn thât điện áp, tổn th ất côn g suất, tốn thất
đ iện năng, nhất th iết phải lập sơ đồ thay th ế
- Với bài toán lưới điện phải dùng sơ đồ thay th ế hình 'V cho đường
dây, nghĩa là trên sơ đồ phải kể đến thành phần công suất phản kháng
do đường dây sinh ra (hình 1.1). Chỉ khi so sánh sơ bộ các phương án
mối cho phép sử dụng sơ đồ tổng trơ (hình 1.2).
- Với bài toán cung cấp điện chỉ cần dùng sơ đồ tổng trở để thay thế
đường dây. Chỉ khi yêu cầu tính toán thật chính xác mói dùng sơ đồ hình
'V , ví dụ như cần tính toán chính xác đường dây 35 kV dài vài chục km.
- Cho phép dùng sơ đồ thay th ế gần đúng máy biến áp cho cả bài
toán lưới điện và bài toán cung cấp điện (hình 1.3).
N
S/N
¡ụ
Hình
s'
£g
■Qr
1.1.Sơ đồ thay thế hình V .
5
ZD
N
1 Sẻ - ZB
5,
{ZZ>
s
AS0
Hình
1.2.S ơ đồ tổng trở.
Hình
1.3.S ơ đồ thay thế biến áp.
2. Các côn g thức dùng trong tính toán
- Tổng trở đường dây.
Ỉ » = 'Ẩ ± Ẻ Â ,Q
n
( 1 . 1)
trong đó: r0, Q/km; x0, Q/km - tra sổ tay;
l - chiều dài đường dây, km;
n - sô" mạch đường dây.
- Công suất phản kháng do đường dây sinh ra:
Tính gần đúng:
Q'
.Ọ "
.Ọ
j 2 =j 2 = j 2
n.b i.U ;
j _ 2 ^
( 1 .2 )
Tính chính xác: j- ^ - = j n-b0-^UN
(1.3)
jQ " c
■n.bpi.u
J 2
J
2
trong các công thức trên:
n - số mạch đường dây;
d - chiều dài đường dây, km;
u dm, ƯN, Uj - điện áp định mức, điện áp điểm N và 1, kV;
b0 - dung dẫn của đường dầy trên không
1
Q .km
.10 6, tra sổ tay
Với các đơn vị lấy như trên, đơn vị của Qc sẽ là MVAr.
6
- Tổn thất không tải (tổn thất sắt) trong biến áp
trong đó: n - sô" máy biến áp làm việc song song;
p„ - tổn hao không tải, kW;
I0(%) - dòng điện không tải phần trăm;
SUmB • công su ất định mức của máy biến áp, kVA.
- Tổng trở biến áp
trong đó: n - số máy biến áp làm việc song song:
SđmB> kVA; ư
sinrp = 0,6 -a tg(p = 0,75 •-> Qmnx = 16.0,75 - 12 MVAr
Z N = r0. / N + jx0/ N = 0,33.50 + j 0,429.50 = 16,5 + j 21,45 Q
Q ' cn, = Q cn, = y> jVL
2
12
2
2
_ 2,65.10-6.50.IIP2 =
2
MVAr
trong đó r0, xu, b0 tra số tay với khoảng cách trung bình hình học của dây
là 5 m.
S N = s , - j í h í + = 16 + j l 2 - j 0 , 8 = 16 + jll,2M V A
Tổn th ấ t công su ất trên đường dây N,:
ASN, =
162 +11,2- (16,5 + j 21,45)
1102
(P " n, )2 + (Q n,) 2
uL
= 0,52 + j 0,676 MVA
Công su ất trước tổng trở đường dây:
S'Ni = S ” Ni +ASN| = (16 + jll,2 ) + (0,52 + j 0,676) =
= 16,52 + j 11,875 MVA
Bước
2 : Tính chính xác AU và AS
Tổn th ấ t điện áp trên đường dây:
AIT
p ,N R
n
,
+ Q ' n X Ni _ 16,52.16,5 + 11,867.21,45 _ „ , co
AU„ = ---------L----------- L = ------------ ——-------------- = 4,358 kV
121
Ư
Tổn th ấ t công su ấ t trên đường dây:
Aỏ
(P,n, ) 2 +(Q' ni )2 7
16,522 + 11,8762
:o,
ASn, = ---- —77T-----— Z N, = --------7T7F------- (16,5 + j 21,45)
u
121
= 0,466 + j 0,606 MVA
Đáp số: Aư n = 4,358 kV
ASn = 0,466 + j 0,606 MVA
BÀI 1.2
Đường dây trê n không 110 kV tải điện đến hai phụ tải có sơ đồ và số
liệu cho trên hình 1.8. Cho biết U'2 = 100 kV. Yêu cầu:
13
1. Xác định công su ất đầu nguồn
2. Xác định điện áp Uj ? UN?
N
2A C-120,5Ũ km
1
2
~ ì
Ị
p2 = 12MW
costy =0,8
Hình
1.8.Đường dây trên không 110 kV tải điện đến phụ tải 1 và 2.
Giải
Vì đã cho biết điện áp cuối nguồn nên chỉ cần tính chính xác theo
một bước.
Sơ đồ thay th ế lưới điện trên hình 1.9.
20 +J15 (MVA ) „
/y
>JN
°N f
z 12
—
Sứ
2
12+J9(MVA)
//
đcm
J
; 0-C12
0ctz
2
Hình 1.9. Sơ đồ thay thế đường dây trên không 110 kV
tải điện đến phụ tải 1,2 và các số liệu tính toán.
Từ Pj = 20 MW và coscp = 0,8 tính được S| = 20 + j 15 MVA.
Từ p , = 12 MW và cos = 0,8 tính được S2 = 12 + j 9 MVA.
Lấy khoảng cách trung bình học giữa các dây là 5 m, tra sổ tay
được:
Dây AC-70 có r0 = 0,46 Q/km, x0 = 0,44 Q/km, bQ= 2,58.10”6 1/Q.km
Dây AC-120 có r0 = 0,21 Q/km, x„ = 0,423 íì/km, b0 = 2,69.10'6 1/Q.krn
Từ đây tính được:
o,21.50 + j0 ,423.50 = 5|25 + )1 0 |5 7 5 n
z ,2 = 0,46.30 + j 0,44.30 = 13,5 + j 13,21 Q
j '•
i b '/
2
2
, ; =j 2-58-30 10° ; | 0-» = j 0,387 MVAr
2
s;2 = s 2 - j% !ỉ- = (l2 + j9 )-j0 ,3 8 7 = 12+ j8,613MVA
AU., = 12.13,8 + 8,613.13,2 _ 2 793 kV
12
100
AS12 = -12—+- ’26 132 (13,8 + j 13,2) = 0,301 + j 0,288 MVA
u , = u 2 + AU12 = 100 + 2,793 = 102,793 kV
S N, = s'i, + AS,, + s, - j 2 1 a - - j 2 A trong đó:
Q'c,, _ ; 2,58.10~6.30.102,7932
= j 0,409 MVAr
=J
= j 0,710 MVAr
s"N| = (12 + j 8,613) + (0,301 + j 0,288) + (20 + j 15)
- j 0,409 - j 0,710 = 31,699 + j 22,782 MVAr
a u n,
=
31,699.5,25 + 22,782.10,575
102,793
= 3,963 kV
U N = Ui + AU n = 102, 793 + 3,963 = 106,756 kV
ASn = 31’6" 2 + 22 7822 ç
N|
102,7932
V
+ JQ 575) _ 0 757 + j ! 525 MVA
J
/
0'
SN =S'N + A S N| - j-AHL = (31,699+ j22,782)+ (0,757+ j 1,525)-
15
- j 0,710 = 32,456 + j 23,541 MVA
Đáp số: Uị = 102,793 kV
UN = 106,756
SN = 32,456 + j 23,541 MVA
BÀI 1.3
Đường dây trên không 110 kV và trạm biến áp 110/10 kV cấp điện
cho một phụ tải có sơ đồ và sô"liệu cho trên hình 1.10. Yêu cầu:
1. Xác định điện áp nguồn ƯN?
2. Xác định giá tiền tổn th ất điện năng một năm trên lưói điện với
c = 1000 đ/kWh.
Cho biết: Điện áp thanh cái 10 kV quy về cao áp U'2 = 105 kV
Máy biến áp 16.000 kVA - 110/10 kV có các thông sô":
AP„= 15,2 kW; APn = 77,4 kW; I0(%) = 0,7%; U N(%) = 10,5 %
Hình
.0
1
Đường dây và trạm biến áp cấp điện cho phụ tải.
lia i
Vì đã biến điện áp của phụ tải chỉ cần tính chính xác một bước.
Ta có sơ đồ thay thê" lưới điện trên hình 1.11.
Vối dây AC-85 và Dtb = 5 m, tra sổ tay có:
r0 = 0,33 n /km , x0 = 0,429 Q/km, b0 = 2,65.10'6 1/Q.km
ZD= 0,33.40 + j0,429.40 = 13,2 + jl7 ,6 Q
AS o
= 15,2 + j 112 kVA
= 0,015 + j 0,112 MVA
s,NI
N
/
'2—, -V /
*~8
2
12+j.9(h
—^ T
J
J2
Hình
# /-4 -11
.Sơ đổ thay thê lưới điện.
1
A P NU 2 _
,
u
ZB = — V ^ .I O + j
N
% LL b
s
.10
. 77.4.1102 1 A 3 , . 10,5.1102 1A
= - - - - - - -■■■.10 + j ----- —-----. 10
1600016000
ZB = 3.658 + j 79,406 Q
Tổn th ấ t điện áp trong biến áp:
105
Điện áp tại th an h cái cao áp trạm biến áp:
U, =
ư
2 + AUb = 112,214 kV
Tổn th ấ t công su ất trong cuộn dây biến áp:
ASQ = -1— +T9-- (3,658 + j 79,406) = 0,074 + j 1,620 MVA
. Qc
. 2,65.10 '6.40.112,214 2
A
ATT7A
j
=j
— — ----- = j 0,667 MVAr
2
2
Công suất sau tổng trở đường dây SN là:
SN,= ấ 2 +ASB+AS0 - j ^
= (12 + j 9) + (0,074 + j 1,620) + (0,015 + j 0,112) = j 0.667
= 12,089+ j 10,065 MVA
17
Tổn th ất điện áp trên đường dây:
AIT
ZaU
VI
—
12,089.13.2 + 10,065.17.6 _ „ , T7
3 kV
112,214
—
Tổn th ất công suất trên đường dây:
ASNi = (12,Q89)' ^ ° ' Q65)2 (13,2 + jl7,6) = 0,259 + j 0.345 MVA
Điện áp đầu nguồn:
UN= 112,214 + 3 = 115,214 kV
Tổn th ất điện năng trên lưới:
AẦỵ —AAb + AAb
AAd = APd.
X=
0,259.3411 = 833,449 MWh = 833.449
Với X= (0,124 + 10~4.5000)2 8760 = 3411 h
AAb = APo.8760 + APß.x = 0,015.8760 + 0,074.3411
= 383,814 MWh = 383.814 kWh
&AZ= 833.449 + 383.814 = 1.217.263 kWh
Giá tiền tổn th ất điện năng trên lưới một năm là:
Yaa = C.AA = 103.1.217.263 = 1.217.263.000 đ
Đáp số: UN= 115,214 kV
Ya a = 1.217.263.000 đ
BÀI 1.4
Đường dây trên không 110 kV lộ kép và trạm biến áp 2 X 16.000
kVA - 110/10 kV cấp điện cho một khu công nghiệp có SÖ đồ và số liệu
cho trên hình 1.12. Điện năng tiêu thụ một năm của khu công nghiệp
A = 90.000.000 kWh, Tmax = 5000 h.
Yêu cầu:
1. Xác định lượng điện năng truyền tải trên lưới 1 năm ?
2. Xác định tổn th ất điện năng trên lưới AA (%) ?
18
Cho biết máy biến áp 16.000 kVA - 110/10 kV có các thông số:
AP0 = 15,2 kW; APn = 77,4 kW; I„% = 0.7%; ƯN% = 10,5 %
Điện ốp thanh cái 10 kV qui về cao áp là ư 2 = 102 kV
N
2
2 A C-95,
A =
- 5000h
cos f 0, 8
X 16.000 k M
Hình
.2
1
Lưới điện 110 kV và các số liệu tính toán.
Giài
Vì đã biết điện áp tại điểm cuôi 2, chỉ cần tính chính xác một bước.
Ta có sơ đồ thay th ế lưới điện trên hình 1.13.
z,
s>
N
Wi
’w
ZB
S'n i
]—
J—^ ----
j±
2
Hình
1
Jo
—
2
P
2 fj02
AS.
1.13.Sơ đồ thay thế lưới điện.
Với dây AC-95 và Dlb = 5 m tra sổ tay có:
r 0 = 0,33 Q/km, x0 = 0,429 Q/km, b0 = 2,65.10'6 1/Q.km
Z D = ^ 3 ;B 0 + jQ ,4 2 O 0 = 1 3 2 + j l 7 6 Q
AS = 2AP + j 21»)(^ -s
- Xem thêm -