CHƯƠNG V

TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

10/10/2015 1

5.1 . KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

• Điện năng được truyền tải từ thanh cái các nhà máy điện tới hộ tiêu thụ qua các máy biến áp trung gian và đường dây . Các phần tử này có điện trở và điện kháng nên sẽ gây tổn thất công suất tác dụng trên điện trở và tổn thất công suất phản kháng trên điện kháng .

• Năng lượng điện tổn hao do tổn thất công suất tác dụng gây phát nóng dây dẫn và máy biến áp . Mặc khác , để bù đắp vào số năng lượng bị tổn hao , cần đầu tư xây dựng thêm nguồn phát . Kết quả là vốn đầu tư vào nguồn tăng , đồng thời với việc tổn thất điện năng cao sẽ làm tăng giá thành sản phẩm , không đảm bảo các yêu cầu về kinh tế .

• Tổn thất công suất phản kháng tuy không ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí nhiên liệu nhưng sẽ gây tình trạng thiếu công suất phản kháng , làm điện áp tại các nút trong hệ thống giảm thấp , cần đầu tư nguồn phát công suất phản kháng …Do đó cũng làm tăng giá thành tải điện .

• Cần tính toán đúng các đại lượng tổn thất trong quá trình thiết kế cũng như vận hành để có biện pháp điều chỉnh , khắc phục nhằm giảm tổn thất tới mức thấp nhất .

10/10/2015 2

5.2 . TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY

5.2.1 Tổn thất công suất trên một đoạn của đường dây phân phối

1. Đường dây có một phụ tải

Đối với mạng phân phối , có thể bỏ qua điện dung đường dây , điện áp tại các nút có thể lấy bằng định mức .

1 pha 2 dây

3 pha 3 dây

10/10/2015 3

2. Trường hợp đường dây liên thông

10/10/2015 4

3. Đường dây kiểu phân nhánh

10/10/2015 5

4. Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều

Đường dây có phụ tải đặt ở các khoảng cách gần bằng nhau với công suất gần bằng nhau ( ví dụ các máy biến áp phân phối 15 / 0,4 kV ở khu vực thành phố ), có thể coi là phụ tải phân bố đều . Dòng điện Ix tại vị trí cách đầu đường dây A một khoảng x

Xét một đoạn dx của đường dây , điện trở của đoạn dx là R0dx , R0 là điện trở trên một đơn vị chiều dài đường dây

10/10/2015 6

4. Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều

• So sánh trường hợp tải tổng có giá trị bằng I nhưng tập trung ở cuối

đường dây và tải tổng I nhưng phân bố đều dọc suốt đường dây

P tải tập trung =3 P tải phân bố

Mạch tương đương để tính tổn thất công suất khi mạng có tải phân bố đều

10/10/2015 7

5. Đường dây có phụ tải tập trung và phân bố đều

• Itt : dòng điện của tải

tập trung

• Ipb : dòng tổng của tải

phân bố

• L: chiều dài tổng

đường dây

10/10/2015 8

5. Đường dây có phụ tải tập trung và phân bố đều

Sơ đồ thay thế tương đương

10/10/2015 9

Điện năng tiêu thụ của phụ tải

Điện năng tiêu thụ A

Tmax: thời gian công suất cực đại, trong khoảng thời gian đó phụ tải cực đại Pmax tiêu thụ lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng phụ tải thực tế tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T

10 10/10/2015

5.2.2 - Tổn thất điện năng trên đường dây

 Nếu công suất tải không đổi thì tổn thất điện năng trong thời gian t

được xác định

 Thực tế tải thay đổi vì vậy tổn thất điện năng sẽ phải tính gần

đúng,có thể dựa vào phương pháp đồ thị phụ tải

 (h/năm) : thời gian tổn thất công suất cực đại

11 10/10/2015

Bài tập

Bài tập 1

Xác định tổn hao công suất tác dụng, phản kháng và tổn hao điện năng của đường dây 15kV chiều dài 2km, R01=0.208/km X01=0.079 /km. Thông số tải S=3+j1.3(MVA) và Tmax=2900h .Tính AP%

Bài tập 2 Xác định tổn thất điện năng hàng năm trong mạng điện ba pha điện áp định mức 15 kV. Đoạn N –1 dùng dây A –150 có điện trở r0 = 0,21 /km, đoạn 1-2 dùng dây A-50 có r0 = 0,63 /km. Chiều dài các đoạn đường dây và phụ tải cực đại cho trên hình vẽ. Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 2900 giờ/năm. Xác định phần trăm tổn thất điện năng theo điện năng tiêu thụ.

A

2 km

1

1 km

2

(3+j2)MVA

(2+j1)MVA

12 10/10/2015

5.3 Tổn thất công suất trong máy biến áp

5.3.1 Máy biến áp hai dây quấn

Tổn thất sắt gần như không đổi và lấy bằng tổn hao không tải

Tổn thất công suất phản kháng trong sắt coi như không đổi

Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây phụ thuộc vào công suất tải

10/10/2015 13

5.3.2 Máy biến áp ba dây quấn

10/10/2015 14

5.3.3 Máy biến áp tự ngẫu

10/10/2015 15

5.4 Xác định tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tính Tmax và  năm nếu không có ĐTPT

 : thời gian tổn thất công suất cực đại, trong khoảng thời gian đó dòng cực đại Imax gây ra tổn hao điện năng đúng bằng lượng tiêu hao do dòng thực tế gây ra trong suốt thời gian khảo sát T

 (h/năm) : thời gian tổn thất công suất cực đại

Nếu thời gian khảo sát nhỏ hơn 1 năm

16 10/10/2015

5.4 Tổn hao điện năng trong một MBA

5.4.1 Máy biến áp hai dây quấn

Tổn hao điện năng tác dụng

Tổn hao điện năng phản kháng

Smax là công suất tải cực đại

t : thời gian khảo sát

10/10/2015 17

5.4.2 Tổn hao điện năng trong n MBA

Tổn hao công suất trong n-MBA giống nhau làm việc song song

Tổn hao công suất tác dụng

Tổn hao công suất phản kháng

10/10/2015 18

5.4.3 Tổn hao điện năng trong máy biến áp ba dây quấn

10/10/2015 19

5.4.4 Tổn hao điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

10/10/2015 20

Bài tập 1

Bài tập

Cho một TBA có 2 MBA thông số 110/22 kV Sdm_MBA=16MVA, tải tính toán

Pmax=20MW, cos=0.9, Tmax=5000 giờ. PNM=85 kW, P0=18 kW, I0=0.7%,

UNM=10.5%. Xác định tổn hao công suất tác dụng, phản kháng và điện năng

trong năm

Bài tập 2

Đường dây 6 kV cung cấp điện trong mạng phân phối, có sơ đồ trong

hình BT4.3. Tất cả các phụ tải trong mạng điện có cos=0,8 và đồ thị phụ tải

hoàn toàn giống nhau. Toàn bộ ba phụ tải mỗi năm tiêu thụ 720000 kWh. Xác

định tổn thất điện năng toàn mạng điện.

c

120 kW

b

A

2km A-25

400 kW

d

180 kW

21 10/10/2015

Bài tập 3

Cho MBA 15/0.4 kV Sdm_MBA=400 kVA, tải cực đại là 295 kVA,

cos=0.8, Tmax=3500 giờ. PNM=5.5 kW, P0=1.08 kW, I0=2.1%,

UNM=4.5% .

1. Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suất phản

kháng cực đại MBA

2. Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phản kháng

trong một năm của MBA.

3. Tính phần trăm tổn hao điện năng tác dụng của trạm biến

áp .

10/10/2015 22

Bài tập 4

Cho trạm hạ áp chính gồm 2 MBA 15/0.4 kV vận hành song song Sdm_MBA=560 kVA, tải cực đại của trạm là 1000 kVA, cos=0.8. Thông số máy biến áp PNM=9.4 kW, P0=2.5 kW, I0=6%, UNM=5.5% . 1. Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suất phàn kháng khi tải cực đại 2. Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phản kháng trong một năm

của MBA (bằng 2 cách )

10/10/2015 23