Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
Chơng 5 Tính toán chính xác chế độ vận hành của
mạng đIện
Trong tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện, ta phải xác định
trạng thái vận hành điển hình của mạng điện, cụ thể là phải tính chính xác
tình trạng phân bố công suất trên các đoạn đờng dây của mạng điện trong
ba trạng thái:
- Chế độ phụ tải cực đại.
- Chế độ phụ tải cực tiểu.
- Chế độ sau sự cố.
Trong mỗi trạng thái điều chỉnh phải tính đầy đủ các tổn thất thực tế
vận hành đồng thời cũng phải kể đến công suất phản kháng do đờng dây
sinh ra.
Đối với mạng điện khu vực cần phải tính toán chính xác nghĩa là công
suất ở đâu thì lấy điện áp ở đó (điện áp thực tế vận hành chứ không phải
điện áp định mức của mạng điện ).
Sơ đồ thay thế của mạng điện để tính tóan :
5.1 - Chế độ phụ tảI cực đại :
5.1.1 - Đờng dây N3.
Sơ đồ thay thế :
S
pt3
= 38 + j18,24 MVA Z
D3
= 8,2 + j12,8
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
34
U
3
-JQ
cd

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện

2
B
=2,199 x
10
-4
(S) S
BA3đm
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
3
B
= 110
2
. 2,199. 10
-4
= 2,66 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA3:
S
BA 3

0
.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
24,1838 +
=42,15 MVA.
S
BA3
=



S
N3
= S
pt3
+ S
BA3

= 38 + j18,24 + 0,205 + j3,31 = 38,205 + j21,55 MVA
* Công suất sau tổng trở Z
D3
là :
S
N3
= S
N3
- jQ
cc
= 38,205 + j21,55 - j2,66 = 38,205 + j18,9 MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D3
là :
S
D3
=
( ) ( )
( ) ( )
8,122,8
110
9,18205,38
""

Công suất đợc cung cấp từ nguồn N là :
S
N3
= S
N3
- jQ
cd
= 40,192 + j20,79 - j2,66 = 40,192 + j18,13 MVA
5.1-2. Đờng dây N4.
Sơ đồ thay thế :
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
35
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
S
pt4
= 40 + j19,2 MVA Z
D4
= 7,87 + j12,3

2
B
=1,568 x
10
-4
(S) S
BA4đm
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ












+
0
max
2
2
max
0
.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n







+ 24,0.2
32.100.2
36,44.5,10
32
36,44
.145,0.5,0035,0.2
2
2
j
= 0,209+j3,7MVA.
* Công suất tại thanh cao áp ở trạm biến áp 4 là :
S
N4
= S
pt4
+ S
BA4

= 40 + j19,2 + 0,209 + j3,7=40,209 + j21,64 MVA
* Công suất sau tổng trở Z
D4
là :
S
N4

NN
+
+
=+
+
= 1,386 + j1,726 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D4
là :
S
N4
= S
N4
+ S
D4

= 40,209 + j21,33 + 1,386 + j1,726 = 41,59 + j23,05 MVA
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
36
U
4
-JQ
cd
S
N4
S
N4
Z
D4
S

cd
= 41,59+ j23,05 - j1,568 = 41,59+ j21,48 MVA
5.1-3. Đờng dây N5.
Sơ đồ thay thế :
S
pt5
= 38+ j18,24 MVA Z
D5
= 8,2+ j12,8

2
B
=2,199 x
10
-4
(S) S
BA5đm
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
5
B



+
0
max
2
2
max
0
.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=

32
1,42
.145,0.5,0035,0.2
2
2
j
= 0,205 +j3,31 MVA.
* Công suất tại thanh cao áp ở MBA 5 là :
S
N5
= S
pt5
+ S
BA5

= 38 + j18,24 + 0,205 + j3,31 = 38,205 + 21,55 MVA
* Công suất sau tổng trở Z
D5
là :
S
N5
= S
N5
- jQ
cc
= 38,205 + j21,55 - j2,66 = 38,205 + 18,9MVA
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
37
U
5

/2
5N
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D5
là :
S
D5
=
( ) ( )
( ) ( )
8,122,8
110
9,18205,38
""
2
22
55
2
2
5
2
5
jjXR
U
QP
DD
dm
NN
+


2
B
= 1,202 x
10
-4
(S) S
BA6đm
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
6
B
= 110
2
. 1,202. 10
-4
= 1,45 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA6:
S
BA6
=

.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
2,1940 +
= 44,36 MVA.
S
BA6
=




38
U
6
-JQ
cd
S
N6
S
N6
Z
D7
S
N6
S
o
S
N6
Z
BA6
S
pt
=40+j19,2
S
D6
S
BA6
B
6
/2
-JQ

( ) ( )
( ) ( )
4,96
110
45,21209,40
""
2
22
66
2
2
6
2
6
jjXR
U
QP
DD
dm
NN
+
+
=+
+
= 1,059+ j1,213 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D6
là :
S
N6

* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
7
B
= 110
2
. 1,519. 10
-4
= 1,837 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA7:
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
39
U
7
-JQ
cd
S
N7
S
N7
Z
D7





++
















+
0
max
2
2
max
0
.
.100.


++














+ 24,0.2
32.100.2
15,42.5,10
32
15,42
.145,0.5,0035,0.2
2
2
j
= 0,205 +j3,31 MVA.
* Công suất tại thanh cao áp ở trạm biến áp 7 là :
S
N7
= S

2
2
7
2
7
jjXR
U
QP
DD
dm
N
+
+
=+
+
= 1,693 + j1,763 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D7
là :
S
N7
= S
N7
+ S
D7

= 38,205 + j19,71 + 1,963+ j1,763 = 39,89 + j21,47 MVA
Công suất đợc cung cấp từ nguồn N là :
S
N7


H8
S

H8
S

N8
S

N8
S
N8
NĐHT
Z
D8
Z
N8
S

N8
S

S
o
Z
BA8
-jQ
cđ
S







∆++














∆+∆
0
max
2
max
0
.
.100.
%.






++














+
Tæng c«ng suÊt ph¸t trªn thanh gãp cao ¸p cña nhµ m¸y ®iÖn.
ΣS
N§
= ΣS
BA
- Σ ∆S
BA
= 216 + j134 - (1,18 + j20 )
=214,82 + j114 (MVA)

= 11,7 + j7,25 (MVA)
+ Phô t¶i 8:
S
pt
= 40 + j19,2 (MVA) S
®m
= 32 ( MVA)
2
8
B
= 1,295.10
-4
(S) Z
D8
= 11,5 + j11 Ω
- C«ng suÊt ph¶n kh¸ng do dung dÉn cña ®êng d©y sinh ra:
Q
c®
= Q
cc
= U
2
®m

.
2
8N
B
= 110
2

.1,295.10
-4
= 1,56 MVAr
S
max
=
22
2,1940 +
= 44,36 MVA
+ Tổn thất trong máy biến áp 8:
S
BA8
=






++











S
ba8
=
( )
MVAjj 7,3209,024,0.2
32.100.2
36,44.5,10
32
36,44
145,0.
2
1
35,0.2
2
2
+=






++








DN8
=
dm
NN
U
QP
2
2
8
'2
8
'
)()( +
.(R
D8
+ jX
D8
) =
2
22
110
81,87,11 +
.(11,5 + j11)
= 0,2 +j0,19 MVA.
- Công suất đầu vào tổng trở Z
D8
là :
S
N8
= S

S
H8
= S
H8
- jQ
ccH8

= 28,7 + j12,73 - j1,56 = 28,7 + j11,17 MVA

- Tổn thất công suất trên tổng trở đờng dây từ phụ tải 8 tới hệ thống là:
S
DH8
=
( )
)(
)(
88
2
2"
8
2
"
8
DHDH
dm
HH
jXR
U
QP
+
Sơ đồ thay thế :
S
pt1
= 38 + j18,24 MVA Z
D1
= 7,3 + j11,37

2
B
=1,447 x
10
-4
(S) S
BA1
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
1
B
= 110

S
BA1
B
1
/2
-JQ
cd
B
1
/2
1H
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
S
BA 1
=






++









dm
n

S
max
=
22
24,1838 +
= 42,15MVA.
S
BA 1
=






++












cc
= 38,195 + j21,635 j1,75 = 38,1958 + j19,884
MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D1
là :
S
D1
=
( ) ( )
( ) ( )
37,113,7
110
884,191958,38
""
2
22
11
2
2
1
2
1
jjXR
U
QP
DD
dm
HH
+

D2
= 6+ j9,4
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
44
U
2
-JQ
cd
S
H2
S
H2
Z
D2
S
H2
S
o
S
H2
Z
BA2
S
pt
=40+j19,2
S
D2
S
BA2
B

= 110
2
. 1,202. 10
-4
= 1,45 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA2:
S
BA 2
=






++















22
2,1940 +
= 44,36MVA.
S
BA2
=






++














+ 24,0.2
32.100.2
36,44.5,10

D2
=
( ) ( )
( ) ( )
4,96
110
45,21209,40
""
2
22
22
2
2
2
2
2
jjXR
U
QP
DD
dm
HH
+
+
=+
+
=1,059+ j1,213 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D2
là :

B
=1,345 x
10
-4
(S) S
BA9
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
9
B
= 110
2
. 1,345. 10
-4
= 1,62 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA9:
S
BA 9
=



%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
2,1940 +
=44,36MVA.
S
BA9
=






pt9
+ S
BA9

= 40 + j19,2 + 0,209 + j3,7 = 40,209 + j22,9 MVA
* Công suất sau tổng trở Z
D9
là :
S
H9
= S
H9
- jQ
cc
= 40,209 + j22,9 - j1,62 = 40,209 + j21,28 MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D9
là :
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
46
U
9
-JQ
cd
S
H9
S
H9
Z
D9

57,1075,6
110
49,20209,40
""
2
22
99
2
2
9
2
9
jjXR
U
QP
DD
dm
HH
+
+
=+
+
= 1,236 + j1,357 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D9
là :
S
H9
= S
H9

=28 + j13,44 (MVA)
S
2
= 28 + j13,44 (MVA) S
7
= 26,6 + j12,76 (MVA)
S
3
= 26,6 + j12,76 (MVA) S
8
= 28 +j13,44 ( MVA)
S
4
= 28 + j13,44 (MVA) S
9
= 28 + j13,44 (MVA)
S
5
= 26,6 + j12,76 (MVA)
Xác định chế độ vận hành của máy biến áp.
Chế độ làm việc hợp lý về kinh tế của các máy biến áp trong trạm biến
áp là một giải pháp hiệu quả để giảm tổn thất công suất và tổn thất điện
năng trong hệ thống điện. Khi làm việc độc lập mỗi một máy biến áp đợc
nối vào một phân đoạn thanh góp riêng biệt vì giảm đợc
NM
sau các máy
biến áp. Do đó giảm nhẹ sự làm việc của thiết bị và dụng cụ đóng cắt, nhng
chế độ này không kinh tế so với chế độ vận hành song song của chúng.
ở chế độ phụ tải cực tiểu ta có thể cắt bớt một máy biến áp, nếu thoả
mãn điều kiện sau :

gh
= 32
( )
MVA23,22
145
35.2
=
-Tr¹m MBA1 :
S
1
=
22
76,126,26 +
= 29,5 MVA > S
gh
= 22,23 (MVA)
-Tr¹m biÕn ¸p 2 :
S
2
=
22
44,1328 +
= 31,05 (MVA) > S
gh
=22,23 (MVA)
-Tr¹m biÕn ¸p 3
S
3
=
22

=
( )
MVA05,3144,1328
22
=+
>
( )
MVA
S
gh
23,22=
- Tr¹m biÕn ¸p 7
S
7
=
22
76,126,26 +
= 29,5 (MVA) > S
gh
=22,23 (MVA)
- Tr¹m biÕn ¸p 8
S
8
=
( )
MVA05,3144,1328
22
=+
>
( )

=170.0,62 = 105,4 (MVAr)
S
tdmin
=0,1( 170+ j105,4 ).
2
3
= 25,5 + j15,81 (MVA)
( vì lợng tự dùng lấy bằng 10% của cả 3 tổ
máy )
- Lợng công suất đầu vào của máy biến áp tăng áp là:
S
HA
= S
Fmin
- S
tdmin
= 170 +j105,4 - (25,5 +j15,81 )
= 144,5 +j89,59 (MVA)
5.2-1 Đờng dây N3
Sơ đồ thay thế :
S
pt3
= 26,6 + j12,76 MVA Z
D3
= 8,2 + j12,8

2
B
=2,199 x
10

N3
Z
D3
S
N3
S
o
S
N3
Z
BA3
S
pt
=26,6+j12,76
S
D3
S
BA3
B
3
/2
-JQ
cd
B
3
/2
3N
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
* Tổn thất công suất trong MBA3:
S

max
0
.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
76,126,26 +
= 29,5 MVA.
S
BA3
=


* Công suất tại thanh cao áp ở trạm biến áp 3 là :
S
N3
= S
pt3
+ S
BA3

= 26 + j12,76 + 0,178 + j1,98= 26,77 + j14,74 MVA
* Công suất sau tổng trở Z
D3
là :
S
N3
= S
N3
- jQ
cc
= 26,77 + j14,74 - j2,66 = 26,77+ j12,08 MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D3
là :
S
D3
=
( ) ( )
( ) ( )
8,122,8
110
08,1277,26

= 26,77 + j12,08 + 0,413 + j0,83 = 27,18 + j12,91 MVA
Công suất đợc cung cấp từ nguồn N là :
S
N3
= S
N3
- jQ
cd
= 27,18 + j12,91 - j2,66 = 27,18+ j10,25 MVA
5.2-2. Đờng dây N4.
Sơ đồ thay thế :
S
pt4
= 28+ j13,44 MVA Z
D4
= 7,87 + j12,3

2
B
=1,56 x
10
-4
(S) S
BA4đm
= 32 MVA
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
50
U
4
-JQ

4N
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
4
B
= 110
2
. 1,56. 10
-4
= 1,88 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA1:
S
BA4
=






++

j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
44,1328 +
= 31,05 MVA.
S
BA4
=






++




* Công suất sau tổng trở Z
D4
là :
S
N4
= S
N4
- jQ
cc
= 28,14 + j15,36 - j1,88 = 28,14 + j13,48 MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D4
là :
S
D4
=
( ) ( )
( ) ( )
3,1287,7
110
48,1314,28
""
2
22
44
2
2
4
2
4

5.2-3. Đờng dây N5.
Sơ đồ thay thế :
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
51
U
5
-JQ
cd
S
N5
S
N5
Z
D5
S
N5
S
o
S
N5
Z
BA5
S
pt
=26,6+j12,76
S
D5
S
BA5
B

đm
.
2
5
B
= 110
2
. 2,1`99. 10
-4
= 2,66MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA5:
S
BA5
=






++










n

S
max
=
22
76,126,26 +
= 29,5MVA.
S
BA5
=






++













= 26,77 + j14,74 - j2,66 = 26,74 + j12,08 MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D5
là :
S
D5
=
( ) ( )
( ) ( )
8,122,8
110
08,1274,26
""
2
22
55
2
2
5
2
5
jjXR
U
QP
DD
dm
NN
+
+
=+

= 6 + j9,4

2
B
=1,202 x
10
-4
(S) S
BA6đm
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
6
B
= 110
2
. 1,202. 10
-4
= 1,45 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA6:
S
BA6

0
.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
44,1328 +
=31,05 MVA.
S
BA6
=



S
N6
= S
pt6
+ S
BA6

= 28 + j13,44 + 0,14 + j1,92 = 28,14 + j15,36 MVA
* Công suất sau tổng trở Z
D6
là :
S
N6
= S
N6
- jQ
cc
= 28,14 + j15,36 - j1,45 = 28,14 + 13,91 MVA
* Tổn thất công suất trên tổng trở Z
D6
là :
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
53
U
6
-JQ
cd
S
N6
S

=
( ) ( )
( ) ( )
4,96
110
91,1314,28
""
2
22
66
2
2
6
2
6
jjXR
U
QP
DD
dm
NN
+
+
=+
+
= 0,93 + j0,753 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D6
là :
S

= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
7
B
= 110
2
. 1,519 10
-4
= 1,83 MVAr
* Tổn thất công suất trong MBA7:
S
BA7
=






++


S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

S
max
=
22
76,126,26 +
= 29,5 MVA.
S
BA7
=






++





54
U
7
-JQ
cd
S
N7
S
N7
Z
D7
S
N7
S
o
S
N7
Z
BA7
S
pt
=26,6+j12,764
S
D7
S
BA7
B
7
/2
-JQ

77
2
2
7
2
7
jjXR
U
QP
DD
dm
NN
+
+
=+
+
= 0,559 + j0,88 MVA
* Công suất ở đầu vào tổng trở Z
D7
là :
S
N7
= S
N7
+ S
D7

= 26,77 + j12,23 + 0,559 + j0,88 = 27,32 + j14,1 MVA
Công suất đợc cung cấp từ nguồn N là :
S

++














+
0
min
2
min
0
.
.100.
%.
1
Qn
Sn
SU
j
S


H8
S

H8
S

N8
S

N8
S
N8
NĐ
Z
D8
Z
N6
S

N8
S

6
S
o
Z
BA8
S
pt8







++














+
Tæng c«ng suÊt ph¸t trªn thanh gãp cao ¸p cña nhµ m¸y ®iÖn.
ΣS
N§
= ΣS
BA
- Σ ∆S
BA
= 144,5 + j 89,59 – (0,68 + j13,48 )

S
N8
= 4,3 + j2,67 (MVA)
+ Phô t¶i 8:
S
pt
= 26,6 + j12,76 (MVA) S
®m
= 32 ( MVA)
2
8
B
= 1,295.10
-4
(S) Z
D8
= 11,5 + j11 Ω
- C«ng suÊt ph¶n kh¸ng do dung dÉn cña ®êng d©y sinh ra:
Q
c®
= Q
cc
= U
2
®m

.
2
8N
B

-4
= 1,56 MVAr
S
max
=
22
8,126,26 +
= 29,5 MVA
+ Tæn thÊt trong m¸y biÕn ¸p 8:
∆S
BA8
=






∆++












56
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện
S
ba8
=
( )
MVAjj 8,1269,024,0.2
32.100.2
5,29.5,10
32
5,29
145,0.
2
1
35,0.2
2
+=






++







.
S
DN8
=
dm
N
U
QP
2
2
8
'2
8
'
)()( +
.(R
D8
+ jX
D8
) =
2
22
110
23,43,4 +
.(11,5 + j11)
= 0,018 +j0,017 MVA.
- Công suất đầu vào tổng trở Z
D8
là :
S

H8
= S
H8
- jQ
ccH8

= 22,58 + j8,79 - j1,56 = 22,58+ j7,23 MVA

- Tổn thất công suất trên tổng trở đờng dây từ phụ tải 8 tới hệ thống là:
S
DH8
=
( )
)(
)(
88
2
2"
8
2
8
DHDH
dm
H
jXR
U
QP
+
+
Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ

1 Sơ đồ thay thế :
S
pt1
= 26,6 + j12,76 MVA Z
D1
= 7,3+ j11,37

2
B
=1,447 x
10
-4
(S) S
BA1
= 32 MVA
* Công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra:
Q
cđ
= Q
cc
= U
2
đm
.
2
1
B



+
0
max
2
2
max
0
.
.100.
%.
1
. Qn
Sn
SU
j
S
S
P
n
Pn
dm
n
dm
n

Nguyễn Anh Tuấn H7B HTĐ
58
U

1
/2
1H