Đồ án môn học - Mạng điện P4 ppt

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

62
CHƯƠNG VI
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CHÍNH XÁC CÔNG SUẤT KHÁNG
VÀ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ THIẾT BỊ BÙ CƯỠNG BỨC

I - MỤC ĐÍCH
Trong phần này tính toán cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện. Nếu
nguồn không phát đủ công suất phản kháng cần thiết thì phải bù thêm sự thiếu hụt
công suất kháng ở các phụ tải nhưng phải có sự phân bố hợp lý các thiết bị bù.

II - TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT LƯỚI ĐIỆN SAU KHI
THỰC HIỆN BÙ KINH TẾ

Công suất của phụ tải sau khi bù kinh tế
Nút Công suất (MVA)
1 15 + j11,25
2 20 + j14,8
3 15 + j9,422
4 15 + j7,444
5 18 + j12,07
6 10 + j6,375

1- Tính công suất ở đầu các đường dây nối đến thanh cái cao áp :
a) Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N12
Sơ đồ lưới:

- Trạm biến áp T1:


1
15 + j11,25
MVA

T1
15 + j11,25
MVA

Z
B1

29 + j200
kVA

N
1
2
14 + j10,5
MVA

12 + j4,204
MVA

Z
N1
Z

12
0,382j 0,353j
4
"S
•

1
"S
•

Z
T1
Z
T2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

63
- Công suất đi qua trạm biến áp 1 sau khi bù kinh tế là :
1T
S
•
=
1t
S
•
- jQ
b1

=15 + j11,25 - j0 = 15 + j11,25 MVA
Có :
11
2,539 55,545
TB
ZZ j== + Ω
- Tổn thất công suất trạm biến áp T1:
22 2 2
11
11
22
15 11,25
2,539 0,074
110
TT
BB
dm
PQ
PR MW
U
+
+
Δ= = × =
22 2 2
11
11
22
15 11,25
55,545 1,614
110

TT
BB
dm
PQ
Q X MVAr
U
+
+
Δ= = × =
- Tổng công suất cung cấp đầu trạm biến áp T1:
()
()
1
11 1 1 1 1
15 0,074 0,029 11,25 1,614 0,2 15,103 13,064
tBFe t B Fe
SP P P jQ Q Q
j
jMVA
=+Δ+Δ + +Δ +Δ
=+ + + + + = +


- Trạm biến áp T2:

- Công suất đi qua trạm biến áp T2 sau khi bù kinh tế là :
2T
S
•
=

2t
S
•
- jQ
b2
=20 + j17,64 – j2,84 = 20 + j14,8 MVA
Có :
22
2,539 55,545
TB
ZZ j== + Ω
- Tổn thất công suất trạm biến áp T4:
22 2 2
22
22
22
20 14,8
2,539 0,13
110
TT
BB
dm
PQ
PR kW
U
+
+
Δ= = × =

22 2 2

22
22
22
20 14,8
55,545 2,842
110
TT
BB
dm
PQ
QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp đầu trạm biến áp T2:
()
()
2
22 2 2 2 2
20 0,13 0,029 14,8 2,842 0,2 20,159 17,842
T B Fe T B Fe
SP P P jQ Q Q
j
jMVA
=+Δ+Δ+ +Δ+Δ
=+ + + + + = +


- Tổn thất trên đường dây N12:
- Công suất do điện dung phân nửa đường dây N1 sinh ra :
6
22
11
1
.
2,881.10 .31,622
110 0,551
22
oN
CN dm
bl
j
QjUj jMVAr
−
−
Δ= = ×=
- Công suất do điện dung phân nửa đường dây 12 sinh ra :
6
22
12 12
12
.
2,723.10 .22,3607
110 0,368
22
o
Cdm
bl

j
Qj Uj jMVAr
−
−
Δ= = ×=

2
20 + j14,8
MVA

T2
12 + j4,204
MVA

Z
B2

21 + j136
kVA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

64


- Công suất ở cuối tổng trở Z
12

:
22
12
'' 20,159 17,842 0,368 20,159 17,474
C
SSjQ j j j
−
=− = + − = +

MVA
- Tổn thất công suất trên đường dây 12:
22 2 2
12 12
12 12
22
22
22
12 12
12 12
22
20,159 17,474
6,037 0,355
110
20,159 17,474
9,378 0,552
110
dm
dm
PQ
PR MW

U
PQ
QX MVAr
U
′′ ′′
+
+
Δ= = × =
′′ ′′
++
Δ= = × =

- Công suất ở cuối tổng trở Z
12
:
12
12
12 1 1
12
'' ''
20,159 17,474 0,355 0,552 0,368 15,103 13,064 0,551 35,617 30,171
CCN
SS PjQjQ SjQ
j
jj j j jMVA
−−
=+Δ+Δ−Δ +−Δ =
=+ ++−++ −=+
 

- Tổn thất công suất trên đường dây N1:

22
22
11
11
22
22
22
11
11
22
35,617 30,171
4,174 0,752
110
35,617 30,171
12,563 2,262
110
NN
NN
dm
NN
NN
dm
PQ
PR MW
U
PQ
QX MVAr
U

′′ ′′
+
+
Δ= = × =
′′ ′′
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp cho nút N12:
12
11 1 1
''
35,617 30,171 0,752 2,262 0,551 36,369 29,882
N
NNCN
SSPjQjQ
j
jj jMVA
−
=+Δ+Δ −Δ =
=+ ++−=+




b) Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N34

Sơ đồ lưới:
N

1
2
15,103 13,064j
+
MVA
20,159 17,842j+
MVA
Z
N1
Z
12
0,551j 0,368j
2
"S
•

1
"S
•

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

65


Dựa trên các thông số tính trong các chương 2, 3 và 4, ta có:
*Tổn thất công suất trạm biến áp 3 và 4

- Trạm biến áp T3:
- Công suất đi qua trạm biến áp 3 sau khi bù kinh tế là :
3T
S
•
=
3t
S
•
- jQ
b3
=15+j13,23-j3,808 = 15 + j9,422 MVA



Có :
3
3
4,391 86,789
2,196 43,395
22
T
B
Z
j
Zj
+
== = + Ω

- Tổn thất công suất trạm T3:

22
22
33
33
22
15 9,422
2,196 0,057
110
TT
BB
dm
PQ
PR MW
U
+
+
Δ= = × =

22
22
33
33
22
15 9,422
43.395 1,125
110
TT
BB
dm
PQ

QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp đầu trạm T3:
()
()
3
33 3 3 3 3
15 0,057 0,042 9,422 1,125 0,272 15,099 10,819
T B Fe T B Fe
SP P P jQ Q Q
j
jMVA
= +Δ +Δ + +Δ +Δ
=+ + + + + = +



- Trạm biến áp T4:
3
15 + j9,422
MVA

T3
15 + j9,422
MVA

Z
B3

42 + j272
kVA

15 + j9,422MVA
j0,667
MVA
r

j0,667
MVAr
j0,669 MVAr
15 + j7,444MVA
Z
T3
Z
N4
Z
34
N
3
4
Z
N3
Z
T4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN

SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

66


- Công suất đi qua trạm biến áp 4 sau khi bù kinh tế là :
4T
S
•
=
4t
S
•
- jQ
b4
=15+j11,25-j3,806= 15 + j8,164 MVA

Có :
4
4
4,391 86,789
2,196 43,395
22
T
B
Z
j
Zj
+

== = + Ω

- Tổn thất công suất trạm biến áp T2:
22 2 2
44
44
22
15 7,444
2,196 0,051
110
TT
BB
dm
PQ
PR MW
U
+
+
Δ= = × =

22 2 2
44
44
22
15 7,444
43,395 1,006
110
TT
BB
dm

PQ
QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp đầu trạm biến áp T4:
()
()
4
44 4 4 4 4
15 0,051 0,042 7,444 1,006 0,272 15,093 8,722
tBFe t B Fe
SP P P jQ Q Q
j
jMVA
= +Δ +Δ + +Δ +Δ
=+ + + + + = +



- Tổn thất trên đường dây N34


Sơ đồ tương đương:
15,099 10,819j
+
MVA
j0,667

MVA
r

j0,667
MVAr
j0,669 MVAr
15,093 8,722j
+
MVA
Z
N4
Z
34
N
3
4
Z
N3
4
15 + j7,444
MVA

T4
15 + j7,444
MVA

Z
B4

42 + j272

kVA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

67


- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N3 sinh ra :
6
22
03 3
3
.
2,673.10 .41,2311
110 0,667
22
CN dm
bl
j
Q j U j j MVAr
−
−
Δ= = ×=
- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây 12 sinh ra :
6
22
34 34

34
.
2,606.10 .42,4264
110 0,669
22
Cdm
bl
j
Q j U j j MVAr
−
−
Δ= − ×=
- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N2 sinh ra :
6
22
04 4
4
.
2,673.10 .41,2311
110 0,667
22
CN dm
bl
j
Q j U j j MVAr
−
−
Δ= = ×=
- Công suất tính toán ở nút 3:
3

'S
•
=
3
S
•
-
3CN
jQ
−
Δ -
34C
jQ
−
Δ =15,099+ j10,819 - j0,667 - j0,669=15,099 + j9,483
MVA
- Công suất ở tính toán ở nút 4 :
4
'S
•
=
4
S
•
-
4CN
jQ
−
Δ -
34C

jQ
−
Δ =15,093 8,722j
+
- j0,667 - j0,669=15,093 + j7,386
MVA
- Công suất ở cuối tổng trở Z
N3
:
44334 4
3
334 4
'. '.( )
NN
N
NN
SZ S Z Z
S
ZZZ
∗∗
∗
++
==
++

()( )
(
)
(
)

15,093 - j7,386 13,606 17,729 15,099 - j9,483 13,606 17,729 19,516 18,71
13,606 17,729 13,606 17,729 19,516 18,71
jjj
jjj
×+ + ×+ ++
= =
+++++
15,0597 - j8,8291
M
VA=
Suy ra:
3
15,0597 + j8,8291
N
SMVA
•
=
- Công suất ở cuối tổng trở Z
N4
:
15,093 + j7,386
MVA
N

3
4
15,099 + j9,483
MVA
Z
N3

Z
34
Z
N4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

68
()( )()( )
34
3343
4
334 4
'. '.( )
15,099 - j9,483 13,606 17,729 15,093 - j7,386 13,606 17,729 19,516 18,71
13,606 17,729 13,606 17,729 19,516 18,71
15,1323 - j8,0399
NN
N
NN
SZ S Z Z
S
ZZZ
jjj
jjj
MVA
∗∗
∗

++
==
++
×+ + ×+ ++
= =
+++++
=
Suy ra:
4
15,1323 + j8,0399
N
SMVA
•
=
Và
34 3
3
' 15,0597 + j8,8291 15,099 - j9,483 - 0.0393 - j0.6539
N
SSS MVA
•• •
=−= − =

- Tính tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N3:
22
22
33
33
22
22

22
33
33
22
15,099 9,483
13,606 0.3427
110
15,099 9,483
17,729 0.4465
110
NN
NN
dm
NN
NN
dm
PQ
PR MW
U
PQ
QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =
+
+
Δ= = × =

- Tính tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 34:

22
22
4
34 34
34 34
22
22
22
4
34 34
34 34
22
0.0393 0.6539
19,516 6.9218.10
110
0.0393 0.6539
18,71 6.6359.10
110
dm
dm
PQ
PR MW
U
PQ
QX MVAr
U
−
−
+
+

Δ= = × =
+
+
Δ= = × =

- Tính tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N4:
22
22
44
44
22
22
22
44
44
22
15,1323 8,0399
13,606 0,3302
110
11,119 7,436
17,729 0,4302
110
NN
NN
dm
NN
NN
dm
PQ
PR MW

U
PQ
QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp cho lưới N34:
34 3 4
3344 3 4
15,0597 + j8,8291 15,1323 + j8,0399 0,3427 0,4465 0,3302 0,4302 0,667 0,667
30,865 16,412
NNN
N N N N CN CN
SSSPjQPjQjQ jQ
jjjj
jMVA
−−
= + +Δ +Δ +Δ +Δ −Δ −Δ =
=+++++−−=
=+


c) Tính phân bố công suất và tổn thất công suất trên lưới N56

Sơ đồ lưới:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

69


Dựa trên các thông số tính trong các chương 2, 3 và 4, ta có:
- Tổn thất công suất trạm biến áp 5 và 6
- Trạm biến áp T5:



- Công suất đi qua trạm biến áp 5 sau khi bù kinh tế là :
5T
S
•
=
5t
S
•
- jQ
b5
=18+j13,5-j1,43 = 18 + 12,07 MVA

Có :
5
5
2,539 55,545

1,27 27,773
22
T
B
Z
j
Zj
+
== =+ Ω

- Tổn thất công suất trạm biến áp T5:
22
22
55
55
22
18 12,07
1,27 0,049
110
TT
BB
dm
PQ
PR MW
U
+
+
Δ= = × =

22

22
55
55
22
18 12,07
27,773 1,078
110
TT
BB
dm
PQ
QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp đầu trạm T5:
()
()
5
55 5 5 5 5
18 0,049 0,058 12,07 1,078 0,4 18,107 13,548
TBFe T B Fe
SP P P jQ Q Q
j
jMVA
=+Δ+Δ+ +Δ+Δ
=+ + + + + = +


- Trạm biến áp T6:
5
18 + j12,07
MVA

T5
18 + j12,07
MVA

Z
B5

58 + j400
kVA

18 + j12,07
MVA

j0,521
MVA
r

j0,788
MVAr
j0,65 MVAr
10 + j6,375
MVA

Z
T5
Z
N6
Z
56
N
5
6
Z
N5
Z
T6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

70


- Công suất đi qua trạm biến áp T6 sau khi bù kinh tế là :
6T
S
•
=
6t
S
•
- jQ

b6
=10 + j8,81 - j2,435 = 10 + j6,375 MVA
Có :
6
6
7,935 138,863
3,968 69,431
22
T
B
Z
j
Zj
+
== = + Ω

- Tổn thất công suất trạm biến áp T6:
22
22
66
66
22
10 6,375
3,968 0,046
110
TT
BB
dm
PQ
PR MW

U
+
+
Δ= = × =

22
22
66
66
22
10 6,375
69,431 0,807
110
TT
BB
dm
PQ
Q X MVAr
U
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp đầu trạm biến áp T6:
()
()
6
66 6 6 6 6
10 0,046 0,028 6,375 0,807 0,18 10,074 7,362
TBFe T B Fe

SP P P jQ Q Q
j
jMVA
=+Δ+Δ+ +Δ+Δ
=+ + + + + = +


- Tổn thất trên đường dây N56



Sơ đồ tương đương:
18,107 13,548j
+
MVA
j0,521
MVA
r

j0,788
MVAr
j0,65 MVAr
10,074 7,362j
+
MVA
Z
N6
Z
56
N

5
6
Z
N5
6
10 + j6,375
MVA

T6
10 + j6,375
MVA

Z
B6

28 + j180
kVA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

71


- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N5 sinh ra :
6
22
05 5

5
.
2,723.10 .31,622
110 0,521
22
NN
CN dm
bl
j
Qj Uj jMVAr
−
−
Δ= = ×=
- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây 56 sinh ra :
6
22
56 56
56
.
2,606.10 .41,2311
110 0,65
22
o
Cdm
bl
j
Q j U j j MVAr
−
−
Δ= − ×=

- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N6 sinh ra :
6
22
06 6
6
.
2,606.10 .50
110 0,788
22
NN
CN dm
bl
j
Q j U j j MVAr
−
−
Δ= = ×=

- Công suất ở cuối tổng trở Z
N5
:
5
'S

=
5
S

-
5CN

jQ
−
Δ -
56C
jQ
−
Δ =18,107 13,548j
+
-j0,521-j0,65=18,107+j12,377 MVA
Công suất ở cuối tổng trở Z
N6
:
6
'S

=
6
S

-
6CN
jQ
−
Δ -
56C
jQ
−
Δ =10,074 7,362j
+
- j0,788 - j0,65=10,074 + j5,924

MVA
()()()( )
66556 6
5
556 6
'. '.( )
10,074 - j5,924 23 22,05 18,107-j12,37 23 22,05 18,966 18,183
23 22,05 18,966 18,183 8,538 13,262
18,0335 13,2611
NN
N
NN
SZ S Z Z
S
ZZZ
jjj
jjj
jMVA
∗∗
∗
++
==
++
×+ + ×+ + +
= =
+++ ++
=−

Suy ra :
5

18,0335 13,2611
N
SjMVA
•
=+
10,074 + j5,924
MVA
N

5
6
18,107+j12,377
MVA
Z
N5
Z
56
Z
N6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

72
()( )( )( )
56
5565
6
656 5

'. '.( )
18,107 - j12,37 8,538 13, 262 10,074 - j5,924 18,966 18,183 8,538 13,262
23 22,05 18,966 18,183 8,538 13,262
10,1475 5,0399
NN
N
NN
SZ S Z Z
S
ZZZ
jjj
jjj
jMVA
∗∗
∗
++
==
++
×+ + × + ++
=
+++ ++
=−
Suy ra :
6
10,1475 5,0399
N
SjMVA
•
=+
56 5 5

' 18,0335 13,2611- (18,107+j12,377)= - 0.0735+ j0.8841MVA
N
SSS j
•••
=−= +
- Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N5:

22
22
55
55
22
22
22
55
55
22
18,0335 13,2611
8,538 0,3536
110
18,0335 13,2611
13,262 0.5492
110
NN
N
dm
NN
N
dm
PQ

PR MW
U
PQ
Q X MVAr
U
+
+
Δ= = × =
+
+
Δ= = × =

- Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N6:
22
22
66
66
22
22
22
66
66
22
10,1475 5,0399
23 0,244
110
10,1475 5,0399
22,05 0,2339
110
NN

NN
dm
NN
NN
dm
PQ
PR MW
U
PQ
Q X MVAr
U
+
+
Δ= = ×=
+
+
Δ= = × =

- Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 56:
22
22
56 56
56 56
22
22
22
56 56
56 56
22
0,0735 0,8841

18,966 0,0012
110
0,0735 0,8841
18,183 0,0012
110
dm
dm
PQ
PR MW
U
PQ
QX MVAr
U
+
+
Δ= = × =
+
+
Δ= = × =

- Tổng công suất cung cấp cho lưới N56:
56 5 6
5566 5 6
18,0335 13,2611 10,1475 5,0399 0,3536 0,5492 0,244 0,2339 0,521 0,788
28,7786 17,7751
NNN
N N N N CN CN
SSSPjQPjQjQ jQ
jjjjjj
jMVA

−−
= + +Δ +Δ +Δ +Δ −Δ −Δ =
=+ ++++ ++ −−=
=+



2 – Tính tổng công suất yêu cầu cần phát lên tại thanh cái cao áp
Tính tổng công suất nguồn phát yêu cầu cần phát lên tại thanh cái
12 34 56
36,369 29,882 30,865 16,412 28,7786 17,7751
96,013 64,07
FN N N
SS S S j j j
jMVA
=++ = + + + + + =
=+
  

Vì nguồn đảm bảo cung cấp công suất tác dụng yêu cầu nên công suất tác
dụng của nguồn P
F
=P
ycΣ
=

96,013 MVA với hệ số công suất = 0,8, nên công suất
kháng do nguồn phát lên thanh cái cao áp là :
Q
F

= P
F
.tgφ = 96,013 x 0,75 = 72,01 MVAr
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN


SV : Lâm Huỳnh Quang Đức

73
Do Q
F
=72,01> Q
ycΣ
=64,07 nên không cần bù cưỡng bức.
22
96,013
cos 0,832
96,013 64,07
F
F
F
P
S
ϕ
== =
+