Xem mẫu

  1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN CHƯƠNG V BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN I - MỞ ĐẦU Công tác chống tổn thất được tiến hành thông qua việc phân tích tổn thất trong hệ thống điện, thiết lập các biện pháp phòng chống tổn thất và đánh giá tác dụng của các biện pháp này. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng: - Chống tổn thất thông qua cải tạo lưới điện: + Phát triển trục hệ thống truyền tải. + Xây dựng các nhà máy và các trạm ở các trung tâm phụ tải. + Đơn giản hoá các cấp điện áp. + Thay các đường dây phân phối trung áp và hạ áp và biến đổi hệ thống phân phối một pha thành ba pha. + Đặt tụ bù để nâng cao cosφ đường dây: Hệ số công suất thấp gây ra bởi các phụ tải động cơ cảm ứng, cùng với tính cảm của đường dây. Điều này gây ra sụt áp lớn và tổn thất điện năng nhiều hơn trên đường dây. Tụ điện bù ngang trên đường dây được dùng ở những nơi cần điều chỉnh cosφ cao hơn trên cơ sở của việc đo hệ số công suất trên đường dây phân phối. + Giảm tổn thất trong các máy biến áp phân phối. - Chống tổn thất thông qua cải thiện điều kiện về vận hành. - Công tác giảm tổn thất đối với tổn thất phi kỹ thuật. II - TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ Các giả thiết và điều kiện: - Dùng công suất kháng của phụ tải trước khi bù. - Không xét đến tổn thất công suất tác dụng do P gây ra. - Không xét tới tổn thất trong sắt của máy biến áp và công suất kháng do điện dung đường dây sinh ra. - Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và máy biến áp. 1 - Xét các mạng điện có hai phụ tải (N-1-2): 1T 2T 25MVA 25MVA Q1-Qb1 Q2-Qb2 R1 R2 rB1 rB2 Q1-Qb1 Q2-Qb2 55 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  2. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN - Điện trở đường dây : RN1 = 4,174 Ω R12 = 6,037 Ω - Điện trở máy biến áp : RB1 = 2,539Ω RB2 = 2,539Ω - Công suất kháng của phụ tải : Q1= 11,25 MVAr Q2 = 12,92 MVAr Chi phí tính toán cho bởi: Z = Z1 + Z2 + Z3 Trong đó: Z1 : phí tổn hàng năm do đầu tư vào thiết bị bù Qb. Z1 = (avh + atc)×k0× (Qb1 + Qb2) avh : hệ số vận hành của thiết bị bù avh = 0,1 atc : hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ atc = 0,125 k0 : giá tiền một đơn vị công suất thiết bị bù đồng/MVAr Z2 : phí tổn do tổn thất điện năng do thiết bị bù Z2 = c×t×ΔP*× (Qb1 + Qb2) c : tiền 1 MWh tổn thất điện năng ΔP* : tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù, với tụ điện tĩnh lấy bằng 0,005 t : thời gian vận hành tụ điện, xét tụ vận hành suốt năm t = 8760h. Z3 : chi phí tổn thất điện năng do thành phần công suất kháng tải trên đường dây và máy biến áp sau khi đặt thiết bị bù. Đối với mạng điện hở cung cấp cho một phụ tải. Z3 = c×ΔP×τ τ : thời gian tổn thất công suất cực đại : τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3410,934 giờ/năm Tính toán các phí tổn: Z1 = (avh + atc)×k0×(Qb1 + Qb2) = (0,1 + 0,125)×5000×(Qb1 + Qb2) = 1125×(Qb1 + Qb2) Z2 = c×t×ΔP*×(Qb1 + Qb2) = 50×8760×0,005×(Qb1 + Qb2) = 2190×(Qb1 + Qb2) Z3 = c×ΔP×τ = 50×3410,934× 1 ⎡ 2 ⎣( 1 Q − Qb1 ) .RB1 + ( Q2 − Qb 2 ) ( R2 + RB 2 ) + ( Q1 + Q2 − Qb1 − Qb 2 ) .R1 ⎤ = 2 2 2 U ⎦ 170546, 7 = × 1102 × ⎡(11, 25 − Qb1 ) × 2,539 + (12,92 − Qb 2 ) ( 6, 037 + 2,539 ) + (11, 25 + 12,92 − Qb1 − Qb 2 ) × 4,174 ⎤ 2 2 2 ⎣ ⎦ = 14,095× ⎡ 2,539 × (11, 25 − Qb1 ) + 8,576 × (12,92 − Qb 2 ) + 4,174 × ( 24,17 − Qb1 − Qb 2 ) ⎤ 2 2 2 ⎣ ⎦ Vậy chi phí tính toán: 56 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  3. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Z = Z1 + Z2 + Z3 = 1125×(Qb1 + Qb2) + 2190×(Qb1 + Qb2) + +14,095× ⎡ 2,539 × (11, 25 − Qb1 )2 + 8,576 × (12,92 − Qb 2 )2 + 4,174 × ( 24,17 − Qb1 − Qb 2 )2 ⎤ ⎣ ⎦ Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb1 và cho bằng không: ∂Z = 1125 + 2190 + 14, 095 × ⎡ −2 × 2,539 × (11, 25 − Qb1 ) − 2 × 4,174 × ( 24,17 − Qb1 − Qb 2 ) ⎤ = 0 ⎣ ⎦ ∂Qb1 189,24Qb1 + 117,67Qb2 = 334,18 1,608 Qb1 + Qb2 = 2,84 (1) Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb2 và cho bằng không: ∂Z = 1125 + 2190 + 14, 095 × ⎡ −2 × 8,576 × (12,92 − Qb 2 ) − 2 × 4,174 × ( 24,17 − Qb1 − Qb 2 ) ⎤ = 0 ⎣ ⎦ ∂Qb 2 117,67Qb1 + 359,423Qb2 = 5967,471 0,327Qb1 + Qb2 = 16,603 (2) Giải hệ phương trình 1, 2 ta được Qb1 = - 10,744 MVAr Qb2 = 20,116 MVAr Do Qb1 có giá trị âm nên cho Qb1=0 giải lại phương trình (2) ta được Qb2=2,84 MVAr 2 - Xét các mạng điện kín cung cấp từ 1 nguồn: a) Mạng kín N-1-2-N N N AC-95 41,2311km AC-95 41,2311km RN4 RN3 AC-70 42,4264km R12 RB4 RB3 4T 3T 16MVA 16MVA 11,25-Qb4 11,25-Qb3 15+j11,25 15+j11,25 - Điện trở đường dây : RN3 = 13,606 Ω RN4 = 13,606 Ω R34 = 19,516 Ω - Điện trở máy biến áp : RB3 = 2,196Ω RB4 = 2,196Ω 57 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  4. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN - Công suất kháng của phụ tải : Q3 = 11,25 MVAr Q4 = 11,25 MVAr - Phân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở : QIV = ( Q4 − Qb 4 ) × ( R34 + RN 3 ) + ( Q3 − Qb3 ) × RN 3 = R34 + RN 4 + RN 3 (11, 25 − Qb 4 ) × (19,516 + 13, 606 ) + (11, 25 − Qb3 ) ×13, 606 = 0, 709 = (11, 25 − Qb 4 ) + 0, 291(11, 25 − Qb3 ) 19,516 + 13, 606 + 13, 606 QIII = ( Q4 − Qb 4 ) × RN 4 + ( Q3 − Qb3 ) × ( R34 + RN 4 ) = R34 + RN 4 + RN 3 (11, 25 − Qb 4 ) ×13, 606 + (11, 25 − Qb3 ) × (19,516 + 13, 606 ) = 0, 291 11, 25 − Q + 0, 709 11, 25 − Q = ( b4 ) ( b3 ) 19,516 + 13, 606 + 13, 606 QIII − IV = QIII − ( Q3 − Qb 3 ) = = 0, 291(11, 25 − Qb 4 ) + 0, 709 (11, 25 − Qb 3 ) − (11, 25 − Qb 3 ) = 0, 291(11, 25 − Qb 4 ) − 0, 291(11, 25 − Qb 3 ) - Thành lập hàm chi phí tính toán : Z1 = (avh + atc)×k0×(Qb1 + Qb2) = (0,1 + 0,125)×5000×(Qb1 + Qb2) = 1125×(Qb1 + Qb2) Z2 = c×t×ΔP*×(Qb1 + Qb2) = 50×8760×0,005×(Qb1 + Qb2) = 2190×(Qb1 + Qb2) Z3 = c×ΔP×τ = 50×3410,934× 1 ⎡ 2 ⎣( 4 Q − Qb 4 ) .RB 4 + ( Q3 − Qb 3 ) RB 3 + ( QIV ) .RN 4 + ( QIII ) .RN 3 + ( QIII − IV ) .R34 ⎤ = 2 2 2 2 2 × U ⎦ 170546, 7 = × 1102 ⎡(11, 25 − Q )2 .2, 296 + (11, 25 − Q )2 .2,196 + ( 0, 709 (11, 25 − Q ) + 0, 291(11, 25 − Q ) )2 .13, 606 + ⎤ ×⎢ ⎥= b4 b3 b4 b3 ⎢ + ( 0, 291(11, 25 − Q ) + 0, 709 (11, 25 − Q ) )2 .13, 606 + ( 0, 291(11, 25 − Q ) − 0, 291(11, 25 − Q ) )2 .19,516 ⎥ ⎣ b4 b3 b4 b3 ⎦ Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb3 và cho bằng không: ∂Z = 1125 + 2190 + 14, 095 × ∂Qb 3 ⎧−2 × 2,196 × (11, 25 − Qb 3 ) − 2 × 13, 606 × 0, 291× ⎡0, 709 (11, 25 − Qb 4 ) + 0, 291(11, 25 − Qb 3 ) ⎤ − ⎫ ⎣ ⎦ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ −2 ×13, 606 × 0, 709 × ⎣0, 291(11, 25 − Qb 4 ) + 0, 709 (11, 25 − Qb 3 ) ⎤ + 2 × 19,516 × 0, 291× ⎡ ⎦ ⎬=0 ⎪ ⎪ ⎪× ⎡ 0, 291(11, 25 − Qb 4 ) − 0, 291(11, 25 − Qb 3 ) ⎤ ⎩ ⎣ ⎦ ⎪ ⎭ 3315 + 14,095 × ⎡ −23, 68 (11, 25 − Qb3 ) − 7,923 (11, 25 − Qb 4 ) ⎤ = 0 ⎣ ⎦ 58 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  5. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 333,7696Qb3 + 111,675Qb4 =1696,248 2,989Qb3 + Qb4 = 15,189 (1) Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb4 và cho bằng không: ∂Z = 1125 + 2190 + 14, 095 × ∂Qb 4 ⎧−2 × 2,196 × (11, 25 − Qb 4 ) − 2 ×13, 606 × 0, 709 × ⎡0, 709 (11, 25 − Qb 4 ) + 0, 291(11, 25 − Qb 3 ) ⎤ − ⎫ ⎣ ⎦ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ −2 ×13, 606 × 0, 291× ⎣ 0, 291(11, 25 − Qb 4 ) + 0, 709 (11, 25 − Qb 3 ) ⎦ − 2 × 19,516 × 0, 291× ⎡ ⎤ ⎬=0 ⎪ ⎪ ⎩× ⎣ 0, 291(11, 25 − Qb 4 ) − 0, 291(11, 25 − Qb 3 ) ⎦ ⎪ ⎡ ⎤ ⎪ ⎭ 3315 + 14,095 × ⎡ −7,923 (11, 25 − Qb3 ) − 23, 68 (11, 25 − Qb 4 ) ⎤ = 0 ⎣ ⎦ 111,675Qb3 +333,7696Qb4 = 1696,248 0,335Qb3 +Qb4 = 5,082 (2) Giải hệ phương trình 3, 4 ta được : Qb3 = 3,808 MVAr Qb4 = 3,806 MVAr b) Mạng kín N-5-6-N Xây dựng mô hình N N AC-120 31,623km AC-70 50km RN5 RN6 AC-70 41,2311km R56 RB5 RB6 5T 6T 25MVA 10MVA 18-Qb5 10-Qb6 18+j13,5 10+j6,72 - Điện trở đường dây : RN5 = 8,538 Ω RN6 = 23 Ω R56 = 18,966 Ω - Điện trở máy biến áp : RB5 = 1,27Ω RB6 = 3,968 Ω - Công suất kháng của phụ tải : Q5 = 13,5 MVAr Q6 = 6,72 MVAr 59 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  6. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN - Phân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở : QV = ( Q6 − Qb 6 ) × RN 6 + ( Q5 − Qb5 ) × ( R56 + RN 6 ) = R56 + RN 5 + RN 6 ( 6, 72 − Qb 6 ) × 23 + (13,5 − Qb5 ) × (18,966 + 23) = 0, 455 = ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,831(13,5 − Qb5 ) 18,966 + 23 + 8,538 ( Q − Qb 6 ) × ( R56 + RN 5 ) + ( Q5 − Qb5 ) × RN 5 = QVI = 6 R56 + RN 5 + RN 6 ( 6, 72 − Qb 6 ) × (18,966 + 8,538) + (13,5 − Qb5 ) × 8,538 = 0,545 = ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,169 (13,5 − Qb5 ) 18,966 + 23 + 8,538 QV −VI = QV − ( Q5 − Qb 5 ) = = 0, 455 ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,831(13,5 − Qb 5 ) − (13,5 − Qb 5 ) = 0, 455 ( 6, 72 − Qb 6 ) − 0,169 (13,5 − Qb 5 ) - Thành lập hàm chi phí tính toán : Z1 = (avh + atc)×k0×(Qb5 + Qb6) = (0,1 + 0,125)×5000×(Qb5 + Qb6) = 1125×(Qb5 + Qb6) Z2 = c×t×ΔP*×(Qb5 + Qb6) = 50×8760×0,005×(Qb5 + Qb6) = 2190×(Qb5 + Qb6) Z3 = c×ΔP×τ = 50×3410,934× 1 ⎡ 2 ⎣( 6 Q − Qb 6 ) .RB 6 + ( Q5 − Qb 5 ) RB 5 + ( QVI ) .RN 6 + ( QV ) .RN 5 + ( QV −VI ) .R56 ⎤ = 2 2 2 2 2 × U ⎦ 170546, 7 = × 1102 ⎡( 6, 72 − Q )2 .3,968 + (13,5 − Q )2 .1, 27 + ( 0,545 ( 6, 72 − Q ) + 0,169 (13,5 − Q ) )2 .23 + ⎤ ×⎢ ⎥= b6 b5 b6 b5 ⎢ + ( 0, 455 ( 6, 72 − Q ) + 0,831(13,5 − Q ) )2 .8,538 + ( 0, 455 ( 6, 72 − Q ) − 0,169 (13,5 − Q ) )2 .18,966 ⎥ ⎣ b6 b5 b6 b5 ⎦ Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb5 và cho bằng không: ∂Z = 1125 + 2190 + 14, 095 × ∂Qb 5 ⎧−2 ×1, 27 × (13,5 − Qb 5 ) − 2 × 23 × 0,169 × ⎡0,545 ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,169 (13,5 − Qb 5 ) ⎤ − ⎫ ⎣ ⎦ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨−2 × 8,538 × 0,831× ⎡ 0, 455 ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,831(13,5 − Qb 5 ) ⎤ + 2 × 18,966 × 0,169 × ⎬ = 0 ⎣ ⎦ ⎪ ⎪ ⎪× ⎡ 0, 455 ( 6, 72 − Qb 6 ) − 0,169 (13,5 − Qb 5 ) ⎤ ⎩ ⎣ ⎦ ⎪ ⎭ 3315 + 14,095 × ⎡ −16, 729 (13,5 − Qb 5 ) − 7, 777 ( 6, 72 − Qb 6 ) ⎤ = 0 ⎣ ⎦ 235,795Qb5 +109,617Qb6 = 604,861 2,151Qb5 +Qb6 = 5,518 (1) Lấy đạo hàm riêng hàm chi phí theo Qb6 và cho bằng không: 60 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  7. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN ∂Z = 1125 + 2190 + 14, 095 × ∂Qb 6 ⎧−2 × 3,968 × ( 6, 72 − Qb 6 ) − 2 × 23 × 0,545 × ⎡0,545 ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,169 (13,5 − Qb 5 ) ⎤ − ⎫ ⎣ ⎦ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨−2 × 8,538 × 0, 455 × ⎡ 0, 455 ( 6, 72 − Qb 6 ) + 0,831(13,5 − Qb 5 ) ⎤ − 2 × 18,966 × 0, 455 × ⎬ = 0 ⎣ ⎦ ⎪ ⎪ ⎪× ⎣ 0, 455 ( 6, 72 − Qb 6 ) − 0,169 (13,5 − Qb 5 ) ⎦ ⎩ ⎡ ⎤ ⎪ ⎭ 3315 + 14,095 × ⎡ −7, 777 (13,5 − Qb 5 ) − 32,987 ( 6, 72 − Qb 6 ) ⎤ = 0 ⎣ ⎦ 109.617Qb5 +464,952Qb6 = 1298,303 0,236Qb5 +Qb6 = 2,773 (2) Giải hệ phương trình 1, 2 ta được : Qb5 = 1,43 MVAr Qb6 = 2,435 MVAr - Hệ số công suất tại các nút sau khi bù : 11, 25 − 0 tgϕ1′ = = 0, 75 ⇒ cos ϕ1′ = 0,8 15 12,92 − 2,84 ′ tgϕ 2 = ′ = 0,504 ⇒ cos ϕ2 = 0,89 20 11, 25 − 3,808 ′ tgϕ3 = ′ = 0, 496 ⇒ cos ϕ3 = 0,896 15 11, 25 − 3,806 ′ tgϕ 4 = ′ = 0, 496 ⇒ cos ϕ 4 = 0,896 15 13,5 − 1, 43 ′ tgϕ5 = ′ = 0, 671 ⇒ cos ϕ5 = 0,831 18 6, 72 − 2, 435 ′ tgϕ6 = ′ = 0, 4285 ⇒ cos ϕ6 = 0,92 10 3 - Bảng số liệu sau khi bù kinh tế Phụ P Q Cosφ trước Qbù Q-Qbù Cosφ sau tải (MW) (MVAr) khi bù (MVAr) (MVAr) khi bù 1 15 11.25 0,80 0 11,25 0,80 2 20 17.64 0,75 2,84 14,8 0,89 3 15 13.23 0,75 3,808 9,422 0,896 4 15 11.25 0,80 3,806 7,444 0,896 5 18 13.50 0,80 1,43 12,07 0,831 6 10 8.81 0,75 2,435 6,375 0,92 61 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức