Tính toán trào lưu công suất

PHẦN 1
Tính toán trào lưu công suất
(Load Flow)


Mục đích tính toán trào lưu công suất
• Cân bằng nguồn phát và phụ tải, phân bổ biểu đồ phát
cho các nhà máy điện, xác định mức dự trữ công suất
phát, dự báo phụ tải.
• Tính toán, đề xuất phương án kết lưới hệ thống điện,
phương án lên xuống các tổ máy tối ưu nhằm giảm tổn
thất điện năng, giảm sụt điện áp, tăng độ tin cậy và ổn
định của hệ thống điện, giảm quá tải đường dây và máy
biến áp.
• Thực hiện các báo cáo hàng tuần, tháng, quý.
• Tính toán tổn thất lưới điện hàng năm.


Mục đính tính toán trào lưu công suất (tt)
• Tính toán kiểm tra điện áp tại các trạm và đề xuất
phương án lắp đặt tụ bù tại các trạm để đảm bảo điện áp
vận hành cho phép tại các trạm xa nguồn phát.
• Kiểm tra phân bổ trào lưu công suất khi đưa công trình
mới vào vận hành, khi tiến hành công tác sửa chữa, bảo
dưỡng, kiểm tra hoặc thay thế thiết bị trên hệ thống và
đề xuất phương án vận hành tối ưu.
• Tính toán qui hoạch nguồn, đường dây truyền tải, trạm
biến áp cho các kế hoạch trung và dài hạn.


1

Tính toán mô phỏng
trong hệ đơn vị tương đối


Trào lưu công suất là 1 mô hình toán học phi tuyến
bao gồm:
• Các nút (Các thanh cái hoặc các nút trung gian)
• Các điểm lấy và nhận công suất (Mát phát, Phụ tải)
• Các phần tử nhánh và shunt (Đường dây truyền tải, máy biến
áp, tụ điện, v.v...)


Các phần tử trong hệ thống điện:
• Các nút là các thanh cái hoặc là toàn bộ trạm với các thanh
cái liên kết
Xác định:
P : công suất hữu công
|V| : độ lớn điện áp
Khi một máy phát đóng vai
trò điều tần, được gọi là
“Swing bus”, lúc đó chỉ cần
xác định V)
Xác định:
P : công suất hữu công
Q : công suất vô công


Các phần tử thụ động:
•Điện trở, điện kháng, cảm kháng và phần biến đổi giữa các nút

và từ nút tới đất.


Các phần tử thụ động (tiếp theo):
•Điện trở, điện kháng, cảm kháng và phần biến đổi giữa các nút
và từ nút tới đất.


Hệ đơn vị tương đối
• Đơn vị thực: các giá trị có các đơn vị riêng,
như Ohm, kV, Ampere…
• Đơn vị tương đối: các giá trị có đơn vị chung
là Per Unit (viết tắt là pU)
Trong các tính toán về điện, ta dùng 4 đại lượng
cơ bản: dòng điện dây Icb, điện áp dây Ucb, công
suất 3 pha Scb, và điện kháng 1 pha Xcb, tất cả các
giá trị được qui đổi ra đơn vị tương đối dựa trên 4
đại lượng trên.


Hệ đơn vị tương đối
Tổng trở cơ bản
Z cb

2
Ucb
(kV )
=
Scb

Qui đổi R, X, Z ra đơn vị tương đối
Z * (pU) =

Z(Ω)
Z cb


Hệ đơn vị tương đối
Thông thường chọn Scb = 100MVA và Ucb=Điện
áp ở cấp điện áp tương ứng
Điện áp dây
(pha-pha)
(kV)

Điện áp pha
(pha-đất)
(kV)

Zcb
(Ω)

15

8.66

2.25

22

12.7

4.84

110

63.51

121

220

127.02

484

500

288.7

2500


Tính toán đường dây và cáp
Các thông số cần thiết:
• Chiều dài đường dây: l(km)
• Điện trở đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không: r1 và r0 ( Ω/km)
• Điện kháng đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không: x1 và x0
(Ω/km)
• Điện dẫn đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không: b 1 và b0 (µS/km)
• Khả năng mang tải của đường dây: S (MVA) hoặc I (A)

Tính toán đường dây và cáp
Công thức tính trở kháng và điện dẫn đường dây trong
đơn vị thực:
• R1 = r1*l (Ω)
• X1 = x1*l (Ω)
• B1 = b1*l (µS)
• R0 = r0*l (Ω)
• X0 = x0*l (Ω)
• B0 = b0*l (µS)


Tính toán đường dây và cáp
Qui đổi các giá trị ra đơn vị tương đối
Scb
R * = R1 * 2 (pU)
Ucb

Scb
X * = X1 * 2 (pU)
Ucb

2
Ucb
B * = B1 * 10 *
(pU)
Scb

X1

X* =
(pU)
Z cb

B * = B1 * 10 −6 * Z cb (pU)

−6

hoặc
R1
R* =
(pU)
Z cb


Tính toán đường dây và cáp
Ví dụ:
Đường dây truyền tải điện trên không 110kV Thủ Đức – Hỏa Xa
có các thông số như sau:
• Cấp điện áp 110kV
• Chiều dài: 13.77km
• Loại dây dẫn: ACSR 795MCM
• Dòng điện định mức cho phép vận hành lâu dài: 900A
• Thông số đơn vị thứ tự thuận: z1 = 0.08+j0.3879(Ω/km),
b1=2.97(µS/km)
• Thông số đơn vị thứ tự không: z0 = 0.3062+j1.1637(Ω/km),
b0=2.1978(µS/km)


Tính toán đường dây và cáp

Tính toán qui đổi:
Cấp điện áp vận hành của đường dây là 110kV, do đó chọn Rcb=121Ω
Qui đổi các giá trị thứ tự thuận:

0.08 * 13.77
R1* =
= 0.0091(pU)
121
0.3879 * 13.77
X1* =
= 0.0441(pU)
121
B1* = 2.97 * 10 −6 * 121 = 0.0049(pU)


Tính toán đường dây và cáp
Tính toán qui đổi:
Qui đổi các giá trị thứ tự không

0.3062 * 13.77
R 0* =
= 0.0348(pU)
121
1.1637 * 13.77
X 0* =
= 0.1324(pU)
121
B 0* = 2.1978 * 10 −6 * 121 = 0.0037(pU)

Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Các thông số cần thiết:
• Công suất định mức: Sđm (MVA)
• Điện áp định mức cuộn cao: Uh (kV)
• Điện áp định mức cuộn hạ: Ul (kV)
•
•
•
•

Cấp điện áp có điều chỉnh điện áp
Số nấc điều áp
Vị trí nấc giữa
Mức điều chỉnh điện áp của mỗi nấc: step(%)
• Tổn thất không tải: ∆PFe hay ∆Po (kW)
• Tổn thất có tải: ∆PCu hay ∆PN (kW)
• Điện áp ngắn mạch: UN(%)


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Mô hình tương đương: với nấc điều áp được đặt ở phía
cao áp


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Các công thức tính:
Nấc biến áp qui đổi = Nấc giữa – nấc đặt
Uh
Ratio( pu ) = (1 + qd * step ) *
U cb − h

Uh
Ratio max( pu ) = (1 + SoNacTang * step ) *
U cb − h
Uh
Ratio min( pu ) = (1 − SoNacGiam * step ) *
U cb − h
Uh
Step( pu ) = step *
U cb − h


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Các công thức tính:
∆PN (kW )  U l
R1 ( pu ) =
* 
1000 * S đm  U cb −l

U N (%)  U l
X 1 ( pu ) =
* 
100  U cb −l
R0 ( pu ) = 0.9 * R1 ( pu )
X 0 ( pu ) = 0.9 * X 1 ( pu )

2

2

  S cb 

 * 

  S đm 

  S cb 
 * 

  S đm 


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Trong đó:
• qd
• Ratio
• Ratiomax
• Ratiomin
• SoNacTang
• SoNacGiam
• Uh(kV)

: Nấc biến áp qui đổi
: Tỷ số biến áp đặt hiện tại của máy biến áp
: Tỷ số biến áp đặt cực đại của máy biến áp
: Tỷ số biến áp đặt cực tiểu của máy biến áp
: Số nấc điều áp tăng của máy biến áp
: Số nấc điều áp giảm của máy biến áp
: Điện áp định mức cuộn cao áp của MBA

• Ul(kV)

: Điện áp định mức cuộn hạ áp của MBA

• Ucb-h(kV)

: Điện áp cơ bản ứng với điện áp cuộn cao

• Ucb-l(kV)

: Điện áp cơ bản ứng với điện áp cuộn hạ

• Sđm(MVA)

: Công suất định mức của MBA


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Ví dụ:
Một máy biến áp 2 cuộn dây có các thông số như sau:
• Công suất định mức: Sđm = 63MVA
• Điện áp định mức phía cao: Uh = 115 ± 9x1.78% kV
• Điện áp định mức phía hạ: Ul = 15.75kV
• Tổn thất ngắn mạch: ∆PN = 105kW
• Điện áp ngắn mạch: UN = 12.5%
Hãy qui đổi các thông số MBA ra giá trị tương đối với nấc đặt
phía 110kV ở nấc 6


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Tính toán qui đổi:
Với các dữ liệu đã cho của bài toán, ta có:

• Tổng số nấc điều áp = 19
• Số nấc tăng = 9
• Số nấc giảm = 9
• Nấc giữa = 10
• Nấc đặt = 6
• Uh = 115kV
• Ucb-h = 110kV
• Ul=15.75kV
• Ucb-l=15kV


Tính toán máy biến áp 2 cuộn dây
Tính toán qui đổi:
qd = 10 − 6 = 4
Ratio( pu ) = (1 + 4 *1.78%) *

115
= 1.1199 ( pU )
110

115
Ratio max( pu ) = (1 + 9 *1.78%) *
= 1.2129( pU )
110
Ratio min( pu ) = (1 − 9 *1.78%) *

115
= 0.8779( pU )
110

115
step ( pu ) = 1.78% *
= 0.0186( pU )
110