Bài giảng hệ thống điện

BÀI GI NG MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang-1

I. PHẦN 1: TÍNH TỐN ĐƯỜNG DÂY NGẮN THEO ĐIỆN ÁP VÀ DỊNG
ĐIỆN ĐẦU NHẬN
A. PHẦN LÝ THUYẾT:
1) Truyền tải điện 3 pha:
a. Hệ thống tải 3 pha cân bằng:

Tải mắc Y, Nguồn mắc Y

U dây = 3.U pha

b. Mạch tương đương 1 pha của hệ thống 3 pha cân bằng:


BÀI GI NG MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang-2

2) Đặc điểm của đường dây ngắn:
¾ Cấp điện áp phân phối ( 15kv – 22kv ), Hạ áp 0,4kv.
¾ Chiều dài đường dây L < 50km.
3) Sơ đồ thay thế của đường dây ngắn:

¾ Khoảng cách trung bình pha:
Dtb = Dm = 3 Dab .Dbc .Dca

¾ Cảm kháng:
x0 = 0,144log

Dtb
⎛ Ω⎞
+ 0,016 = ⎜
⎟
r
⎝ km ⎠

r: bán kính ngồi đường dây.

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


BÀI GI NG MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang-3

4) Trình tự các bức tính tốn trên đường dây ngắn:
.

.

U

,

N

, I N : điện áp và dòng điện đầu nhận dạng phức.

.

U

I

p

p

: điện áp và dòng điện đầu phát dạng phức.

.

Đồ thị vector :

¾ Bước 1:
ƒ Điện trở của đường dây:
R = r0 .L(Ω)

ƒ Điện kháng của đường dây:
X = x0 .L(Ω)

ƒ Tổng trở của đường dây:
−

Z = R + jX (Ω)

¾ Bước 2: dựa vào các thong số đã cho : UN, PN, Cosϕ N tính :
Điện áp pha phức đầu nhận:
ƒ
.

U N . fa =

ƒ

U Nd
∠00
3

Dòng điện đầu nhận:
.

IN =

pN
3 xU Nd xCosϕ N

∠ − ϕN

Đơn vị : PN - MW, UNd – KV, IN - KA
¾ Bước 3:
ƒ
điện áp pha đầu phát:
.

.

−

.

U p = UN + Z x I N

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


BÀI GI NG MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

ƒ

điện áp dây đầu phát:

ƒ

U Pd = 3 xU P
Phần trăm sụt áp:

.

ΔU % =

Trang-4

.

U Pd − U Nd
x100%
U Nd

¾ Bước 4:xác định tổn thất công suất
ƒ
Tổn thất công suất tác dụng:
ΔP = 3xRxI N2 ( MW )

ƒ

Tổn thất công suất phản kháng
ΔQ = 3. X .I N2 ( MVAr )

B. PHẦN ÁP DỤNG:

cho đường dây ngắn với các thông số sau :

cos ϕ N = 0,8 trễ
Tính : UP, ΔU % , ΔQ , ΔQ ?

HD:
¾ Bước 1:
ƒ Điện trở của đường dây:
R = r0 .L = 0,17 x5 = 0,85(Ω)

ƒ Điện kháng của đường dây:
X = x0 .L = 0,35 x5 = 1, 75(Ω)

ƒ Tổng trở của đường dây:
−

Z = R + jX = 0,85 + 1, 75 = 1,946∠64,10 (Ω)

¾ Bước 2: dựa vào các thong số đã cho : UN, PN, Cosϕ N tính :
Điện áp pha phức đầu nhận:
ƒ
.

U N . fa =

U Nd
15
∠0 0 =
∠00 = 8, 66∠00 ( KV )
3
3

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


Trang-5

BÀI GI NG MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

ƒ

Dịng điện đầu nhận:
.

IN =

pN
3
∠ − ϕN =
∠ − 36,87 0
3 xU Nd xCosϕ N
3x15 x0,8

.

I N = 0,1443∠ − 36,87 0 ( KA)

Với
cos ϕ N = 0,8 ⇒ ϕ = 36,87 0
¾ Bước 3:
ƒ
điện áp pha đầu phát:
.

.

−

.

U p = U N + Z x I N = 8, 66∠00 + 1,946∠64,10 x0,1443∠ − 36,87 0

.

U p = 8,91∠0,830 ( KV )

ƒ

điện áp dây đầu phát:

ƒ

U Pd = 3xU P = 3x8,91∠0,830 = 15, 43∠0,830 ( KV )
Phần trăm sụt áp:

.

ΔU % =

.

U Pd − U Nd
15, 43 − 15
x100% =
x100% = 2,87%
15
U Nd

¾ Bước 4:xác định tổn thất cơng suất
ƒ
Tổn thất cơng suất tác dụng:
ΔP = 3xRxI N2 = 3x0,85 x0,14432 = 0, 053( MW )

ƒ

Tổn thất công suất phản kháng
ΔQ = 3. X .I N2 = 3x1, 75 x0,14432 = 0.1093( MVAr )

*************************************************
II. PHẦN 2: TÍNH TỐN ĐƯỜNG DÂY NGẮN THEO ĐIỆN ÁP DÂY VÀ
CÔNG SUẤT ĐẦU NHẬN
A. PHẦN LÝ THUYẾT:

Cho đường dây ngắn sau:

TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TÍNH TỐN:
¾

Bước 1: từ thơng số ban đầu tính :

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


BÀI GI NG MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang-6

ƒ Điện trở của đường dây:
R = r0 .L(Ω)

ƒ Điện kháng của đường dây:
X = x0 .L(Ω)

ƒ Tổng trở của đường dây:
−

Z = R + jX (Ω)

ƒ Công suất phản kháng đầu nhận:
QN = PN xTgϕ N ( MVAr )
¾

Bước 2 : tính các thành phần vectơ sụt áp:
ƒ Độ sụt áp:
P .R + QN . X
ΔU = N
( KV )
UN

PN . X − QN .R
( KV )
UN
Đơn vị: PN - MW, UN – KV, QN - MVAr

δU =

¾

Bước 3: điện áp đầu phát :
U P = (U N + ΔU ) 2 + δ U 2 ( KV )

¾

Bước 5: phần trăm sụt áp :
ΔU % =

U Pd − U Nd
x100%
U Nd

¾

Bước 6: góc lệch pha giữa UP và UN :
δU
⇒δ
Tgδ =
U N + ΔU
¾ Bước 7: tổn thất cơng suất :
ƒ Tổn thất công suất tác dụng:
P2 + Q2
ΔP = N 2 N xR ( MW )
UN
ƒ Tổn thất công suất phản kháng:
PN2 + QN2
ΔQ =
xX ( MVAr )
U N2
¾ Bước 8: công suất đầu phát :
PP = PN + ΔP
QP = QN + ΔQ

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


BÀI GI NG MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

¾

Trang-7

Hệ sơ cơng suất đầu phát :
⎡
⎛ Q ⎞⎤
Cosϕ P = Cos ⎢ arctg ⎜ P ⎟ ⎥
⎝ PP ⎠ ⎦
⎣
Bước 9: hiệu suất tải :

η=

PN
PN
x100% =
x100%
PP
PN + ΔP

B. PHẦN ÁP DỤNG:

cho đường dây ngắn với các thông số sau :

cos ϕ N = 0,8 tr
Tớnh : t bc 1 ặbc 9
HD:

ắ

Bc 1: t thơng số ban đầu tính :
ƒ Điện trở của đường dây:
R = r0 .L = 0,17 x5 = 0,85(Ω)

ƒ Điện kháng của đường dây:
X = x0 .L = 0,35 x5 = 1, 75(Ω)

ƒ Công suất phản kháng đầu nhận:
QN = PN xTgϕ N = 3 x0,75 = 2, 25( MVAr )
¾

Bước 2 : tính các thành phần vectơ sụt áp:
ƒ Độ sụt áp:
P .R + QN . X 3 x0,85 + 2, 25 x1,75
ΔU = N
=
= 0, 4325( KV )
15
UN

δU =

PN . X − QN .R 3 x1,75 − 2, 25 x0,85
=
= 0, 225( KV )
15
UN

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


BÀI GI NG MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang-8

Đơn vị: PN - MW, UN – KV, QN - MVAr
¾

Bước 3: điện áp đầu phát :
U P = (U N + ΔU ) 2 + δ U 2 = (15 + 0, 4325) 2 + 0, 2252 = 15, 43( KV )

¾

Bước 5: phần trăm sụt áp :
ΔU % =

¾

UP −UN

15, 43 − 15
x100% =
x100% = 2,87%
UN
15

Bước 6: góc lệch pha giữa UP và UN :
δU
0, 225
Tgδ =
=
= 0,0144
U N + ΔU 15 + 0, 4325
⇒ δ = 0,830

¾

Bước 7: tổn thất cơng suất :
ƒ Tổn thất công suất tác dụng:
PN2 + QN2
33 + 2, 252
ΔP =
xR =
x0,85 = 0,053( MW )
U N2
152
ƒ Tổn thất công suất phản kháng:
PN2 + QN2
33 + 2, 252
ΔQ =

xX =
x1,75 = 0,1093( MVAr )
152
U N2
¾ Bước 8: công suất đầu phát :
PP = PN + ΔP = 3 + 0,053 = 3,053( MW )
QP = QN + ΔQ = 2, 25 + 0,1093 = 2,3593( MVAr )

Hệ sô công suất đầu phát :
⎡
⎛ Q ⎞⎤
⎡
⎛ 2,3593 ⎞ ⎤
Cosϕ P = Cos ⎢ arctg ⎜ P ⎟ ⎥ = Cos ⎢ arctg ⎜
⎟⎥
⎝ 3,053 ⎠ ⎦
⎣
⎝ PP ⎠ ⎦
⎣
¾

⇒ Cosϕ P = 0,79(trê)
Bước 9: hiệu suất tải :

η=

PN
3
x100% =
x100% = 98,3%

3,053
PP

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


Trang-9

BÀI GI NG MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

I.

PHẦN 1: TÍNH TỐN ĐƯỜNG DÂY CĨ CHIỀU DÀI TRUNG BÌNH THEO
QUAN HỆ DỊNG VÀ ÁP 2 ĐẤU
A. PHẦN LÝ THUYẾT:
1) Đặc điểm của đường dây có chiều dài trung bình:
¾ Là đường dây truyền tải cao áp : 110 KV, 220 KV
¾ Có chiều dài L < 250 Km
¾ Thơng số đường dây :
⎛ Ω⎞
ƒ Điện trở: r0 = ⎜
⎟
⎝ km ⎠
⎛ Ω⎞
ƒ Điện kháng : x0 = ⎜
⎟
⎝ km ⎠
1 ⎛ 1 ⎞

ƒ Dung dẫn: b0 =
⎜
⎟
Can .ω ⎝ Ωkm ⎠

Sơ đồ thay thế :
r0

jx0

jb0

1 km

2) Mạch hình Π chuẩn của đường dây có chiều dài trung bình tập trung điện dung
về 2 đầu đường dây :

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


BÀI GI NG MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

Trang-10

¾ Quan hệ áp và dòng của 2 đầu :
⎡ . ⎤ ⎡− −⎤ ⎡ . ⎤
⎢U P ⎥ = ⎢ A B ⎥ * ⎢U N ⎥
⎢ . ⎥ ⎢− −⎥ ⎢ . ⎥

⎣ I P ⎦ ⎣C D ⎦ ⎣ I N ⎦
−

.

.

−

.

U P = A .U N + B . I N ( KV )

Hay

−

.

.

−

.

I P = C .U N + D . I N ( KA)
−

−

−

−

Với A, B, C , D là các hằng số mạch tổng quát.
3) Trình tự các bước tính tốn :

¾ Bước 1: tính các hằng số mạch:

GV: ThS. Nguy n Xuân Ti n

www: cea.edu.vn


Trang-11

BÀI GI NG MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
−

Z = R + jX (Ω)
−
⎛1⎞
Y = jb0 .L ⎜ ⎟
⎝Ω⎠
−

−

Z .Y
D = A = 1+

2
−

−

−

−

B=Z
− −
⎛
.Y