Tài liệu 101 bài tập lưới điện, cung cấp điện, cơ khí đường dây ngô hồng quang

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 -