Xem mẫu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
(ĐẠI HỌC CHÍNH QUY)
HƯNG YÊN 2017
Page 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................................... 1
Chương 1........................................................................................................................................ 5
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN............................ 5
1.1. ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG .................................................................... 5
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đường dây ....................................................................................... 5
1.1.2. Điện trở tác dụng.......................................................................................................... 5
1.1.3. Điện kháng của đường dây .......................................................................................... 6
1.1.4. Điện dẫn tác dụng của đường dây. ............................................................................... 9
1.1.5. Điện dẫn phản kháng của đường dây. ........................................................................12
1.2. MÁY BIẾN ÁP .................................................................................................................13
1.2.1. Máy biến áp hai cuộn dây ..........................................................................................13
1.2.2. Máy biến áp ba dây quấn ........................................................................................... 17
1.2.3. Máy biến áp tự ngẫu. .................................................................................................20
1.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ .................................................................................. 24
1.4. PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG VÀ HỆ
THỐNG....................................................................................................................................25
1.4.1. Phụ tải được biểu diễn bằng dòng điện không đổi về modul và góc pha (hình 1.10,a)
..............................................................................................................................................25
1.4.2. Phụ tải được cho bằng công suất không đổi về giá trị ............................................... 27
1.4.3. Phụ tải được biểu diễn bằng tổng trở hay tổng dẫn không đổi (hình 1.10 c,d) ..........27
1.4.4. Phụ tải được cho bằng các đường đặc tính tĩnh .........................................................28
1.4.5. Phụ tải được biểu diễn bằng các dòng điện ngẫu nhiên .............................................28
Chương 2...................................................................................................................................... 29
PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN .............................................................29
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...................................................................................................... 29
2.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG DÂY THEO DÒNG ĐIỆN PHỤ TẢI ....................................30
.
2.2.1 Cho điện áp ở cuối đường dây U 2 = const .................................................................30
.
2.2.2. Cho điện áp ở đầu đường dây U 1 =const ................................................................... 34
2.3. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY THEO CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ..........................35
U
2.3.1 Cho điện áp ở cuối đường dây 2 = const ..................................................................35
2.3.2. Cho điện áp ở đầu đường dây U 1 = const.................................................................36
2.4. ĐIỆN ÁP GIÁNG VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY ............................38
Page 2
2.4.1. Điện áp giáng .............................................................................................................38
2.4.2. Tổn thất điện áp ......................................................................................................... 38
2.5. TÍNH CHẾ DỘ MẠNG ĐIỆN THEO CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI ............................41
2.5.1. Cho điện áp ở cuối đường dây ...................................................................................41
2.5.2. Cho điện áp của nút nguồn cung cấp ......................................................................... 44
2.6. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN CÓ NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH KHÁC NHAU
.................................................................................................................................................. 45
2.6.1. Tổn thất công suất trong máy biến áp ........................................................................45
2.6.2. Tính các thông số chế độ của trạm biến áp ................................................................46
2.6.3. Tính chế độ mạng điện có nhiều cấp điện áp .............................................................48
2.7. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG PHÂN PHỐI HỞ ĐIỆN ÁP U ≤ 35 kV ..................................50
2.8. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN PHỐI ĐỀU ........................ 53
2.9. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KÍN .................................................................................55
2.9.1. Phụ tải tính toán của trạm biến áp ..............................................................................55
2.9.2. Tính các dòng công suất khi không xét đến tổn thất công suất .................................57
2.10. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ...................................................................................64
Chương 3...................................................................................................................................... 70
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG........................ 70
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...................................................................................................... 70
3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ............................................................71
3.3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN ............................................ 73
3.4. CHỌN CÁC ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ......................74
3.4.1. Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh điện áp của máy biến áp. ......................................... 74
3.4.2. Máy biến áp không điều chỉnh dưới tải .....................................................................74
3.4.3. Máy biến áp điều chỉnh dưới tải ................................................................................78
3.4.4. Máy biến áp ba cuộn dây ........................................................................................... 81
3.4.5. Máy biến áp tự ngẫu ..................................................................................................82
3.4.6. Máy biến áp điều chỉnh đường dây ............................................................................ 89
3.5. ĐIỀU CHỈNH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ
CỦA MẠNG ĐIỆN .................................................................................................................91
3.6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỒI DÒNG CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG ................................................................................................................................... 94
3.6.1 Máy bù đồng bộ ..........................................................................................................95
3.6.2 Tụ điện ........................................................................................................................ 96
Chương 4...................................................................................................................................... 98
Page 3
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ĐIỆN ............................................................98
4.1 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN KINH TẾ .................................................98
4.2 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO TỔN THẤT CHO PHÉP CỦA ĐIỆN ÁP .................100
4.2.1. Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có một phụ tải.......................................100
4.2.2. Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có nhiều phụ tải. ..................................101
4.3. CHON TIẾT DIỆN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG .............................103
4.4 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA MẠNG ĐIỆN ÁP DƯỚI 1000V KẾT HỢ VỚI
CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ ......................................................................................................104
4.4.1. Chọn các thiết bị bảo vệ ...........................................................................................104
4.4.2. Chọn tiết diện dây dẫn .............................................................................................107
Chương 5....................................................................................................................................109
CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG ................................109
5.1.KHÁI NIỆM CHUNG .....................................................................................................109
5.2. TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT CỦ CÁC THIẾT BỊ BÙ..................................................109
5.3. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................113
5.4.CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ......................................120
5.5. TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT ........................122
5.5.1. Phân phối tự nhiên và kinh tế của công suất trong mạng điện kín không đồng nhất
............................................................................................................................................122
5.5.2. Chọn các thông số của các máy biến áp có điều chỉnh nối tiếp – song song...........125
5.5.3.Chọn thông số của thiết bị bù nối tiếp ......................................................................129
5.5.4. Hở các mạch vòng của mạng điện kín .....................................................................130
Chương 6....................................................................................................................................132
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHIẾU SÁNG .............................................................................132
6.1. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI ................................................132
6.1.1. Khái niệm chung ......................................................................................................132
6.1.2. Biểu đồ phụ tải .........................................................................................................134
6.1.3. Các phương pháp tính toán phụ tải điện ..................................................................135
6.2. PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG ................................................................................................140
6.2.1. Khái niệm chung ......................................................................................................140
6.2.2. Tính toán phụ tải chiếu sáng ....................................................................................144
CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƯƠNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1 .........................155
Page 4
Chương 1
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đường dây
Mỗi đường dây đều có điện trở R, cảm kháng X, điện dẫn tác dụng G và điện dẫn
phản kháng B. Thực tế các tham số R, X, G, B phân bố đều đặn dọc theo đường dây.
Nhưng với mạng điện chiều dài nhỏ hơn 300km, ta có thể dùng tham số tập trung để tính
toán thì rất đơn giản mà sai số nhỏ có thể chấp nhận được. Vậy đối với mạng điện địa
phương, mạng khu vực ta đều dùng tham số tập trung để tính trừ đường dây siêu cao áp.
Ta coi tham số của đường dây là tập trung để tính và có sơ đồ đẳng trị của đường dây
như sau (hình 1.1)
R
G
2
B
2
X
G
2
B
2
Hình 1- 1. Sơ đồ đẳng trị của đường dây
G và B ta thường chia làm đôi, một nửa tập trung ở đầu đường dây, một nửa tập
trung ở cuối đường dây.
Đối với đường dây điện áp thấp ( 35kV) công suất nhỏ ta chỉ cần xét R và X (bỏ
qua ảnh hưởng của G và B). Đối với đường dây điện áp lớn hơn 110kV ta phải xét cả R,
X, G, B đôi khi cũng có thể bỏ qua ảnh hưởng của G không cần xét tới.
1.1.2. Điện trở tác dụng
Điện trở tác dụng trên một km chiều dài dây dẫn đối với dòng điện 1 chiều ở nhiệt
độ tiêu chuẩn ( = 200C) xác định theo công thức:
1000
r0
F
.F (/km)
(1.1)
Trong đó: - điện trở suất (mm2/km ), - điện dẫn suất (m/ mm2);
F – Tiết diện dây dẫn.
Đối với đồng M = 18,8 (mm2/km ), M = 53 (m/ mm2);
Đối với nhôm A = 31,5 (mm2/km ), A = 31,7 (m/ mm2).
Page 5
nguon tai.lieu . vn
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
(ĐẠI HỌC CHÍNH QUY)
HƯNG YÊN 2017
Page 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................................... 1
Chương 1........................................................................................................................................ 5
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN............................ 5
1.1. ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG .................................................................... 5
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đường dây ....................................................................................... 5
1.1.2. Điện trở tác dụng.......................................................................................................... 5
1.1.3. Điện kháng của đường dây .......................................................................................... 6
1.1.4. Điện dẫn tác dụng của đường dây. ............................................................................... 9
1.1.5. Điện dẫn phản kháng của đường dây. ........................................................................12
1.2. MÁY BIẾN ÁP .................................................................................................................13
1.2.1. Máy biến áp hai cuộn dây ..........................................................................................13
1.2.2. Máy biến áp ba dây quấn ........................................................................................... 17
1.2.3. Máy biến áp tự ngẫu. .................................................................................................20
1.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ .................................................................................. 24
1.4. PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG VÀ HỆ
THỐNG....................................................................................................................................25
1.4.1. Phụ tải được biểu diễn bằng dòng điện không đổi về modul và góc pha (hình 1.10,a)
..............................................................................................................................................25
1.4.2. Phụ tải được cho bằng công suất không đổi về giá trị ............................................... 27
1.4.3. Phụ tải được biểu diễn bằng tổng trở hay tổng dẫn không đổi (hình 1.10 c,d) ..........27
1.4.4. Phụ tải được cho bằng các đường đặc tính tĩnh .........................................................28
1.4.5. Phụ tải được biểu diễn bằng các dòng điện ngẫu nhiên .............................................28
Chương 2...................................................................................................................................... 29
PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN .............................................................29
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...................................................................................................... 29
2.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG DÂY THEO DÒNG ĐIỆN PHỤ TẢI ....................................30
.
2.2.1 Cho điện áp ở cuối đường dây U 2 = const .................................................................30
.
2.2.2. Cho điện áp ở đầu đường dây U 1 =const ................................................................... 34
2.3. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY THEO CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ..........................35
U
2.3.1 Cho điện áp ở cuối đường dây 2 = const ..................................................................35
2.3.2. Cho điện áp ở đầu đường dây U 1 = const.................................................................36
2.4. ĐIỆN ÁP GIÁNG VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY ............................38
Page 2
2.4.1. Điện áp giáng .............................................................................................................38
2.4.2. Tổn thất điện áp ......................................................................................................... 38
2.5. TÍNH CHẾ DỘ MẠNG ĐIỆN THEO CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI ............................41
2.5.1. Cho điện áp ở cuối đường dây ...................................................................................41
2.5.2. Cho điện áp của nút nguồn cung cấp ......................................................................... 44
2.6. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN CÓ NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH KHÁC NHAU
.................................................................................................................................................. 45
2.6.1. Tổn thất công suất trong máy biến áp ........................................................................45
2.6.2. Tính các thông số chế độ của trạm biến áp ................................................................46
2.6.3. Tính chế độ mạng điện có nhiều cấp điện áp .............................................................48
2.7. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG PHÂN PHỐI HỞ ĐIỆN ÁP U ≤ 35 kV ..................................50
2.8. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN PHỐI ĐỀU ........................ 53
2.9. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KÍN .................................................................................55
2.9.1. Phụ tải tính toán của trạm biến áp ..............................................................................55
2.9.2. Tính các dòng công suất khi không xét đến tổn thất công suất .................................57
2.10. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ...................................................................................64
Chương 3...................................................................................................................................... 70
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG........................ 70
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...................................................................................................... 70
3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ............................................................71
3.3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN ............................................ 73
3.4. CHỌN CÁC ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ......................74
3.4.1. Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh điện áp của máy biến áp. ......................................... 74
3.4.2. Máy biến áp không điều chỉnh dưới tải .....................................................................74
3.4.3. Máy biến áp điều chỉnh dưới tải ................................................................................78
3.4.4. Máy biến áp ba cuộn dây ........................................................................................... 81
3.4.5. Máy biến áp tự ngẫu ..................................................................................................82
3.4.6. Máy biến áp điều chỉnh đường dây ............................................................................ 89
3.5. ĐIỀU CHỈNH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ
CỦA MẠNG ĐIỆN .................................................................................................................91
3.6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỒI DÒNG CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG ................................................................................................................................... 94
3.6.1 Máy bù đồng bộ ..........................................................................................................95
3.6.2 Tụ điện ........................................................................................................................ 96
Chương 4...................................................................................................................................... 98
Page 3
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ĐIỆN ............................................................98
4.1 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN KINH TẾ .................................................98
4.2 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO TỔN THẤT CHO PHÉP CỦA ĐIỆN ÁP .................100
4.2.1. Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có một phụ tải.......................................100
4.2.2. Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có nhiều phụ tải. ..................................101
4.3. CHON TIẾT DIỆN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG .............................103
4.4 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA MẠNG ĐIỆN ÁP DƯỚI 1000V KẾT HỢ VỚI
CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ ......................................................................................................104
4.4.1. Chọn các thiết bị bảo vệ ...........................................................................................104
4.4.2. Chọn tiết diện dây dẫn .............................................................................................107
Chương 5....................................................................................................................................109
CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG ................................109
5.1.KHÁI NIỆM CHUNG .....................................................................................................109
5.2. TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT CỦ CÁC THIẾT BỊ BÙ..................................................109
5.3. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................113
5.4.CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ......................................120
5.5. TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT ........................122
5.5.1. Phân phối tự nhiên và kinh tế của công suất trong mạng điện kín không đồng nhất
............................................................................................................................................122
5.5.2. Chọn các thông số của các máy biến áp có điều chỉnh nối tiếp – song song...........125
5.5.3.Chọn thông số của thiết bị bù nối tiếp ......................................................................129
5.5.4. Hở các mạch vòng của mạng điện kín .....................................................................130
Chương 6....................................................................................................................................132
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHIẾU SÁNG .............................................................................132
6.1. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI ................................................132
6.1.1. Khái niệm chung ......................................................................................................132
6.1.2. Biểu đồ phụ tải .........................................................................................................134
6.1.3. Các phương pháp tính toán phụ tải điện ..................................................................135
6.2. PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG ................................................................................................140
6.2.1. Khái niệm chung ......................................................................................................140
6.2.2. Tính toán phụ tải chiếu sáng ....................................................................................144
CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƯƠNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1 .........................155
Page 4
Chương 1
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đường dây
Mỗi đường dây đều có điện trở R, cảm kháng X, điện dẫn tác dụng G và điện dẫn
phản kháng B. Thực tế các tham số R, X, G, B phân bố đều đặn dọc theo đường dây.
Nhưng với mạng điện chiều dài nhỏ hơn 300km, ta có thể dùng tham số tập trung để tính
toán thì rất đơn giản mà sai số nhỏ có thể chấp nhận được. Vậy đối với mạng điện địa
phương, mạng khu vực ta đều dùng tham số tập trung để tính trừ đường dây siêu cao áp.
Ta coi tham số của đường dây là tập trung để tính và có sơ đồ đẳng trị của đường dây
như sau (hình 1.1)
R
G
2
B
2
X
G
2
B
2
Hình 1- 1. Sơ đồ đẳng trị của đường dây
G và B ta thường chia làm đôi, một nửa tập trung ở đầu đường dây, một nửa tập
trung ở cuối đường dây.
Đối với đường dây điện áp thấp ( 35kV) công suất nhỏ ta chỉ cần xét R và X (bỏ
qua ảnh hưởng của G và B). Đối với đường dây điện áp lớn hơn 110kV ta phải xét cả R,
X, G, B đôi khi cũng có thể bỏ qua ảnh hưởng của G không cần xét tới.
1.1.2. Điện trở tác dụng
Điện trở tác dụng trên một km chiều dài dây dẫn đối với dòng điện 1 chiều ở nhiệt
độ tiêu chuẩn ( = 200C) xác định theo công thức:
1000
r0
F
.F (/km)
(1.1)
Trong đó: - điện trở suất (mm2/km ), - điện dẫn suất (m/ mm2);
F – Tiết diện dây dẫn.
Đối với đồng M = 18,8 (mm2/km ), M = 53 (m/ mm2);
Đối với nhôm A = 31,5 (mm2/km ), A = 31,7 (m/ mm2).
Page 5