Đề tài Nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối điện áp dụng cải thiện chất lượng điện áp trong lưới phân phối điện Hưng Yên

max điện áp quá thấp. Với các trạm này thay đổi đầu phân áp không đạt kết quả mong muốn do đường đặc tính quá dốc. Kết luận: Đường đặc tính điện áp của các trạm trên cùng đường dây rất khác nhau, không thể áp dụng chung một biện pháp điều chỉnh. Vì vậy cần thiết phải tính toán toàn bộ đường dây 371 Kim Động và phân tích đề ra các biện pháp điều chỉnh phù hợp. 2.4 Đánh giá tình hình vận hành của lƣới điện Hƣng Yên - Nội dung luận văn. Qua các thông số đo đạc ở trên và ở phần phụ lục ta có nhận xét sau: Trạm Xóm Đông Bắc Trạm Thôn Lạc Thuỷ Trạm Thôn Đông Kết -8 % -9 % -7 % -6 % -5 % -4 % d U - 3 % -3 % -2 % -1 % 1 % 0 % Pmin 2 % d U 5 % 4 % + Pmax D U H1 D Trạm Thôn Trung Châu Trạm Thôn Phú Mỹ Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 - Độ chênh lệch giữa Pmax và Pmin trên các đường dây khá lớn. Tỷ số Pmin/Pmax của các đường dây dao động từ 15% ÷ 27% - Chế độ max của các đường dây có tính chất công nghiệp thường trùng với chế độ min của các đường dây có tính chất sinh hoạt, công sở. - Đồ thị phụ tải đầu nguồn các trạm 110kV tương đối bằng phẳng. - Công suất sử dụng cũng như điện năng tiêu thụ vào các ngày nghỉ như thứ 7và chủ nhật có giảm so với các ngày làm việc từ thứ 2 đến thứ sáu nhưng không đáng kể. - Tổn thất điện áp trên đường dây 35kV khá nhỏ. - Chất lượng điện áp tại các điểm cuối đường dây 10 kV khá lớn chất lượng điện áp tại các điểm cuối đường dây 10 kV vào thời điểm max không đạt yêu cầu thể hiện ở đường dây 971 trạm trung gian 35/10 Kim Động, tổn thất điện áp trên lộ 372 Kim Động quá lớn. Các kết quả đo đạc thực tế trên một số đường dây cũng phù hợp với các số liệu thống kê thông số vận hành của toàn bộ lưới điện khu vực Hưng Yên. Ta nhận thấy chất lượng điện năng không đồng đều ở các khu vực khác nhau. Các khu công nghiệp nặng như Phố Nối, khu công nghiệp Sài Đồng hầu hết đạt yêu cầu về độ lệch điện áp nhưng có hiện tượng dao động điện áp, sóng hài trên một số đường dây hoặc trạm. Các khu vực phụ tải sinh hoạt đô thị, công sở như thành phố Thị xã Hưng Yên, trung tâm các thị trấn chất lượng điện năng đạt yêu cầu. Khu vực nông thôn, phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, chất lượng điện năng không đạt yêu cầu, biểu hiện ở độ lệch điện áp thường vượt ra ngoài tiêu chuẩn. Các khu vực sản xuất công nghiệp nặng do vận hành lò hồ quang, lò trung tần, khởi động những động cơ công suất lớn sinh ra dao động điện áp, sóng hài, độ không sin và biến đổi tần số ở một số đường dây và trạm biến áp. Đường dây cấp điện cho các phụ tải này thường ngắn, có sơ đồ hình tia và Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 xuất phát trực tiếp từ các trạm 110kV có điều áp nên độ lệch điện áp đạt yêu cầu. Nhưng cũng do trở kháng đường dây nhỏ, dung lượng máy biến áp không lớn nên dao động điện áp trên các đường dây có phụ tải đặc biệt dễ gây ảnh hưởng đến điện áp của các phụ tải nối chung thanh cái thứ cấp trạm 110kV. Khu vực thị xã Hưng Yên và trung tâm các thị trấn, chất lượng điện năng đạt yêu cầu ở hầu hết các trạm phân phối do đường dây ngắn, phụ tải ít chênh lệch giữa cao điểm và thấp điểm. Các đường dây cấp cho các phụ tải này thường xuất phát trực tiếp từ các trạm 110kV. Tuy nhiên trên một số đường dây hạ áp có hiện tượng dao động điện áp do những phụ tải của các xưởng sản xuất nhỏ gây nên khi sử dụng máy hàn hoặc khởi động động cơ. Những đường dây dài, cấp điện cho các phụ tải hỗn hợp gồm những xí nghiệp sản xuất một ca, sinh hoạt, công sở và các đường dây cấp điện cho các khu vực nông thôn độ lệch điện áp không đạt yêu cầu. Nguyên nhân do điện áp đầu nguồn các trạm 110 kV thường duy trì ở một giá trị cố định nhưng giữa phụ tải chế độ max và phụ tải chế độ min có độ chênh lệch lớn. Đầu phân áp ở các trạm phân phối thường được đặt theo kinh nghiệm nên thường chỉ đạt độ lệch điện áp theo yêu cầu với mức tải trung bình nhưng không đáp ứng được chỉ tiêu độ lệch điện áp trong chế độ max hoặc min. Điều này cũng xảy ra cả với những trạm biến áp cấp điện cho phụ tải đô thị và công nghiệp. Ở các đường dây có sử dụng máy biến áp trung gian không có điều áp dưới tải 35/10kV thì độ lệch điện áp hầu hết không đạt yêu cầu. Với những đoạn đường dây vận hành ở cấp điện áp 35kV thì tổn thất điện áp trên đường dây không lớn, độ lệch điện áp không đảm bảo chủ yếu do giá trị điện áp đầu nguồn các trạm có điều áp dưới tải 110kV không phù hợp ở các chế độ max, min, nhưng với cấp điện áp 10kV tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị đáng kể, đặc biệt với với những đường dây dài. Hơn nữa, máy biến áp trung Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 gian tạo thành một trở kháng tương đương khá lớn nối tiếp trên đường dây làm tăng tổng trở tương đương của đường dây dẫn từ trạm khu vực có điều áp (220kV hoặc 110kV) đến phụ tải 0.4kV, vì vậy làm trầm trọng hơn độ chênh lệch điện áp tương đối giữa chế độ max và min. Để đảm bảo chất lượng điện năng cần phải nghiên cứu chi tiết rất nhiều vấn đề. Trong các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng thì độ lệch điện áp ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế của lưới điện. Với cấu trúc phức tạp của lưới điện phân phối và những diễn biến đa dạng của độ lệch điện áp cần phải có sự nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi tiến hành những hiệu chỉnh cần thiết để nâng cao chỉ tiêu chất lượng, tiết kiệm kinh phí đầu tư. Đáp ứng những đòi hỏi xuất phát từ thực tế vận hành lưới điện phân phối, luận văn này sẽ nghiên cứu các phương pháp đánh giá chất lượng điện năng của lưới điện, xây dựng chương trình tính toán trên máy tính, áp dụng nghiên cứu chất lượng điện áp ở lưới phân phối có nhiều cấp điện áp ( 110kV; 35kV 10kV; 0.4kV) và đề xuất các biện pháp cải tạo để nâng cao chất lượng điện áp. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 CHƢƠNG 3 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH CLĐA - CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN Tính toán điều chỉnh điện áp bao gồm kiểm tra chất lượng điện áp ở một trạm hạ áp nào đó, chọn đầu phân áp cố định ở máy biến áp phân phối, tính các biện pháp điều chỉnh cần thiết khác để đảm bảo độ lệch điện áp ở giá trị tối ưu. 3.1 Tính toán các chỉ tiêu tổng quát Việc kiểm tra độ lệch điện áp cho phép đánh giá chất lượng điện áp tại một phụ tải nào đó có đạt tiêu chuẩn hay không nhưng không cho phép đánh giá tổng quát toàn bộ một xuất tuyến và không xác định được giá trị điện áp tối ưu. Vì vậy ta phải tính chỉ tiêu tổng quát. Áp dụng tiêu chuẩn (5) và gán cho trục dọc giá trị Y1 phụ thuộc UB1 bằng hàm số sau: 2 1 1 1 1 2 2 2                                UUU UUU U Y B (6) Từ biểu thức trên ta nhận thấy rằng đây là hàm Hyperbol có các tính chất sau: - Nếu UB1 nằm trong miền chất lượng điện áp thì Y1<1 và có giá trị nhỏ nhất ở chính giữa miền này, đó là điểm UB0: 2 1 0 UUU UB     - Nếu UB1 bằng đúng giới hạn chất lượng điện áp (   1UU ) và (  U ) thì Y1=1. - Nếu UB1 nằm ngoài miền chất lượng điện áp thì Y1 >1 và tăng nhanh theo bậc 2 khi chất lượng điện áp suy giảm. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 Với các tính chất này Y1 có thể sử dụng làm tiêu chuẩn tổng quát để đánh giá chất lượng điện áp ở chế độ max và tương tự với chế độ min ta có: 2 2 2 2 2 2 2 2                                UUU UUU U Y B (7) Nếu U+ và U- có giá trị đối xứng qua điểm 0 như tiêu chuẩn chất lượng điện áp ở Việt Nam đã quy định trong nghị định 45CP thì: 2 1 1 1 1 22 2 2                          UU U U Y B , 2 1 2 2 2 22 2 2                           UU U U Y B (8) Trong biểu thức (8) ÄU2 được thay bằng ( .ÄU1: là hệ số tải của máy biến áp hạ áp). Từ biểu thức này ta có thể xây dựng tiêu chuẩn tổng quát cho chế độ bất kỳ: 2 22 2 2                          X X BX x UU U U Y (9) Trong lưới hạ áp hai chế độ max và min có ý nghĩa quyết định, nếu đảm bảo chất lượng điện áp ở hai chế độ này thì sẽ đảm bảo chất lượng điện áp ở tất cả các chế độ còn lại, do đó khi xét chung toàn lưới hạ áp phải xét đồng thời hai chế độ này. Tiêu chuẩn tổng quát chung cho toàn lưới hạ áp là: Y = Y1 + Y2 (10) Các tiêu chuẩn (6)(7) và (8) là các hàm giải tích nên khắc phục được các nhược điểm của tiêu chuẩn (1) Ý nghĩa của các tiêu chuẩn (6) và (7) như sau: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 Xét chế độ max, giả thiết rằng ở B giữ được độ lệch điện áp tối ưu UB1 = U1/2 như vậy ở điểm cuối lưới hạ áp, điểm A, độ lệch điện áp sẽ là: 2 1 111 U UUU BA    Như vậy ở chính giữa lưới hạ áp độ lệch điện áp là (UB1 = 0), tức là điện áp tuyệt đối có giá trị định mức. Theo chứng minh bằng thực nghiệm của Besnertnui [xxx] thì đại bộ phận điện năng sẽ được tiêu thụ với điện áp định mức, điều này cũng đúng với các chế độ còn lại. Đối với lưới phân phối được cung cấp bởi một trạm khu vực có nhiều máy biến áp hạ áp thì tiêu chuẩn chất lượng điện áp chung được tính như sau:  N IYIY 1 )()( Trong đó Y(I) là tiêu chuẩn tổng quát của máy biến áp hạ áp được tính theo (7) hoặc (8); ((I) là hệ số trọng:   )( )( )( IA IA I hoặc   )( )( )( IP IP I với P(I): Công suất phụ tải max. A(I): Điện năng tiêu thụ trong thời gian xét. 3.2 Điều chỉnh tối ƣu độ lệch điện áp Khi đã biết cấu trúc của lưới phân phối, phụ tải của các máy biến áp hạ áp ở hai chế độ max và min hoặc phụ tải ở chế độ max và hệ số tải ( Điện áp đầu lưới phân phối E1, E2 có thể đảm bảo được bởi điều áp dưới tải ở trạm khu vực, khả năng các đầu phân áp cố định của các máy biến áp, ta cần chọn đầu phân áp cố định cho từng máy biến áp hạ áp sao cho chất lượng điện áp thoả mãn tốt nhất hai chế độ max và min, tức là sao cho hàm mục tiêu đạt min: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45       min .2)().(.2 2/)().()(2 .2)(.2 2/)()(2 )()()()( 2 1 12 1 2 1 11 1 21                                 IUIU IUIIU IUU IUIU IIYIYIY B N B N (14) Các biến ở đây là số thứ tự của các đầu phân áp của từng máy biến áp hạ áp thể hiện qua độ tăng thêm điện áp ở máy biến áp hạ áp Ep:   )(.1)( 0 IEINE pp  (15) trong đó Np(I) là số thứ tự đầu phân áp của máy biến áp hạ áp I, E0(I) là độ tăng thêm điện áp giữa hai đầu phân áp. Np(I) phải thoả mãn các hạn chế: )()(1 max ININ pp  (16) Npmax(I) là số đầu phân áp của máy biến áp hạ áp. Tại Hưng Yên cũng như hầu hết mọi nơi ở nước ta dùng 2 loại máy biến áp với Npmax = 3; E0 = 5% và Npmax = 5; E0 = 2,5% . Như vậy các biến là rời rạc và nguyên với bậc là 1. Hơn nữa mọi biến của Np(I) chỉ có tác dụng đến chất lượng điện áp của riêng từng máy biến áp hạ áp. Bài toán này có các đặc điểm: - Không có dạng hàm tường minh mô tả trực tiếp quan hệ giữa hàm mục tiêu và các biến. - Các biến là rời rạc và nguyên. - Hàm mục tiêu là lồi dạng Hyperbol chỉ có 1 nghiệm tối ưu. Với bài toán này ta giải bằng cách tìm kiếm dần trên cơ sở đánh giá liên tục hàm mục tiêu. 3.3 Tính toán các thông số của các phần tử lƣới phân phối 3.3.1 Tính toán thông số dây dẫn. 3.3.1.1 Điện trở của dây dẫn. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 Điện trở một chiều của dây dẫn ở 200C được xác định theo biểu thức:   0 F L R  Trong đó ( : là điện trở suất (.mm2/km, F là tiết diện dây dẫn mm2, L chiều dài km ). Khi nhiệt độ khác 200C thì điện trở có giá trị:      2010 tRRt  Do hiệu ứng bề mặt nên điện trở đối với dòng điện xoay chiều có giá trị lớn hơn, song với tiết diện dây sử dụng trong lưới điện trung, hạ áp không quá lớn nên sự khác biệt không đáng kể, ta có thể sử dụng sử dụng giá trị điện trở một chiều để tính toán cho lưới điện xoay chiều. Số liệu điện trở suất sẵn có trong các sổ tay tra cứu hoặc trong bảng đặc tính kỹ thuật của nhà sản xuất. 3.3.1.2 Điện kháng của dây dẫn: Điện kháng của dây dẫn được tính theo công thức:       kmrDfLX / 0,0157D/r0,145log1005,0/log46,050.14,3.22 -30  với r : bán kính dây dẫn mm, D là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn:  mmDDD D 132312 Khoảng cách trung bình D phụ thuộc cấp điện áp, với điện áp 6kV - D =1,5m; điện áp 35kV - D = 3,5m. 3.3.1.3 Sơ đồ thay thế của dây dẫn. Ngoài các thông số nêu trên, dây dẫn còn có điện dẫn tác dụng do hiện tượng vầng quang điện và điện dẫn phản kháng do điện dung của các dây dẫn đối với nhau, nhưng với lưới trung áp điện áp, các giá trị này rất nhỏ, có thể bỏ qua nên sơ đồ thay thế của dây dẫn trên không lưới trung áp như sau: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 Hình 3-1 Sơ đồ thay thế của dây dẫn 3.3.2 Tính toán thông số Máy biến áp. Trong lưới trung áp hầu hết chỉ sử dụng máy biến áp hai cuộn dây, vì vậy ta chỉ phân tích các thông số của loại máy biến áp này. Máy biến áp hai cuộn dây được thay thế bằng sơ đồ hình ( với các tham số Rb, Xb, Gb, Bb ) theo sơ đồ trên hình vẽ: Hình 3-2 Sơ đồ thay thế hình  Theo cấu trúc sơ đồ hình3 - 2 ta có: Zb = Rb + jXb Yb = Gb + jBb Các thông số được xác định như sau: 3.3.2.1. Điện trở tác dụng Rb Tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây máy biến áp được xác định từ thí nghiệm ngắn mạch: bdmRI 2 N 3P  . k R b D S 0 = D P 0 + j D Q 0 X b Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 Với Rb - tổng trở tác dụng của cuộn dây sơ và thứ cấp đã quy đổi về phía điện áp cao ( ' 21 rrRb  ). Công suất định mức của máy biến áp : dm dm dm U S IIUS 3 3 dmdmdm  Vậy  kVAkV,kW,, 103 2 2    dm dmN b S UP R 3.3.2.2. Điện kháng Xb. Điện áp giáng trên điện kháng của máy biến áp tính theo phần trăm điện áp định mức: %100 2 x f bdm U XI U  Trong đó Xb - tổng điện kháng của bên sơ cấp và thứ cấp đã quy đổi về phía điện áp cao ( ' 21 XXX b  ). Uf - điện áp pha định mức phía cao áp. Vậy ta có:  kVAkV,, 10 2  dm dmx b S UU X Điện áp ngắn mạch phần trăm so với điện áp định mức được xác định từ công thức: 22 N xr UUU  Nhưng với các máy biến áp công suất lớn, thành phần điện áp giáng trên điện trở rất nhỏ so với thành phần điện áp giáng trên điện kháng ( Ur  Ux), do đó thường không xét đến Ur và lấy Ux = UN. Vì vậy điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây là: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49    2 10 ,kV,kVAN dm b dm U U X S 3.3.2.3. Điện dẫn tác dụng Gb. Tổn thất tác dụng khi không tải của máy biến áp là: bdm GUP . 2 0  Vì vậy, điện dẫn tác dụng của máy biến áp là:  kVkW,, 10 13 2 0     dm b U P G 3.3.2.4. Điện dẫn phản kháng Bb Vì điện dẫn tác dụng Gb rât nhỏ so với điện dẫn phản kháng nên có thể cho rằng dòng điện không tải I0 chỉ chạy qua điện dẫn phản kháng Bb. Khi đó công suất từ hoá máy biến áp bằng:  kVA SI Q dm ,kV 100 .0 0  Trong đó I0 là dòng điện không tải phần trăm so với dòng định mức. Hơn nữa, công suất từ hoá bằng: bdm BUQ , 2 0  Nên:  kVkW,, 10 15 2 0   dm dm b U SI B Điện áp trong mạng điện sai lệch không nhiều so với điện áp định mức nên ta có thể dùng sơ đồ thay thế của máy biến áp hai cuộn dây như hình3 - 3 : . k R b D S 0 = D P 0 + j D Q 0 X b Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 Hình 3 - 3 Sơ đồ thay thế của máy biến áp 2 cuộn dây Trong đó (S0 là là phụ tải đặc trưng cho tổn thất không tải của máy biến áp, Rb, Xb là điện trở và điện kháng của máy biến áp, phần tử còn lại là một máy biến áp lý tưởng không có tổng trở nhưng có tỷ số biến áp k bằng tỷ số biến của máy biến áp thực, hay bằng tỷ số giữa điện áp danh định cao áp và điện áp danh định hạ áp: Tỷ số biến áp của máy biến áp lý tưởng này có thể được thay đổi bằng cách thay đổi bằng tay đầu phân áp cố định trên máy biến áp khi máy biến áp không vận hành. Máy biến áp phân phối thường có 2 loại: 3 nấc với mỗi nấc đạt độ thay đổi điện áp 5% và 5 nấc với mỗi nấc có độ thay đổi 2.5% điện áp. Điện áp tại điểm x là điện áp tại thanh cái hạ áp đã quy đổi về phía điện áp cao. Khi tính được điện áp tại điểm x ta sẽ tính được điện áp thực trên thanh cái hạ áp là: k U U xB . .  3.4 Sơ đồ tính toán lƣới phân phối, phƣơng pháp tính toán. 3.4.1 Sơ đồ lưới phân phối Lưới điện hiện tại vận hành chủ yếu là các thiết bị 3 pha hoặc nếu là phụ tải một pha thì cũng được phân bố tương đối đều trên cả 3 pha, vì vậy ta giả thiết lưới điện được vận hành trong chế độ đối xứng. Trong chế độ đối xứng dòng điện trong dây trung tính bằng 0, dòng điện, điện áp trên cả 3 pha như nhau, tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng là như nhau. Vì vậy sơ đồ thay thế để tính toán lưới điện đối xứng là sơ đồ một sợi. Lưới điện phân phối khu vực Hưng Yên cũng như hầu hết các khu vực khác đều sử dụng hệ thống điều áp dưới tải ở các trạm 110 (220)kV nên ta coi mỗi U HAđd CAđd U k = Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 xuất tuyến của trạm 110kV ( hay còn gọi là một lộ, một đường dây) là một đơn vị lưới phân phối độc lập để tính toán vì sự biến đổi dòng điện, điện áp của các xuất tuyến độc lập với nhau. Lưới phân phối được mô phỏng bằng thông số nút và thông số nhánh. Thông số nút chứa đựng điện áp nút và công suất cấp từ nút cho các phần tử ngoài lưới. Thông số nhánh bao gồm thông số điện trở, điện kháng, dòng điện, tổn thất điện áp của nhánh. Số nhánh được lấy theo số nút cuối. Trong một xuất tuyến của lưới phân phối thực tế thường gồm nhiều cấp điện áp như 35kV, 22kV, 10kV và 0.4kV. Để thuận tiện cho tính toán ta quy đổi thông số lưới về một cấp điện áp cơ sở, thường chọn quy đổi về cấp điện áp đầu nguồn của xuất tuyến theo công thức: + + Trong đó Z’ij: là tổng trở quy đổi về điện áp cơ sở của các phần tử nối giữa nút i và nút j; Zij: là tổng trở thực của phân tử đó; (k): là tích các tỷ số biến áp của các máy biến áp nối giữa cấp điện áp cơ sở và cấp điện áp thực của phân tử. Do điện áp thay đổi không nhiều so với giá trị định mức nên ta có thể lấy(k) _ bằng tỷ số điện áp định mức giữa hai cấp: Với Uđm thực: điện áp định mức thực của phân tử. Uđmcs: là điện áp định mức của điện áp cơ sở. Từ những kết quả phân tích trên, ta mô phỏng lưới phân phối như ví dụ dưới đây, Si là công suất tiêu thụ tại nút i (Do các phần tử ngoài lưới, bao gồm cả các phụ tải cao áp như động cơ cao áp, các thiết bị tiêu thụ điện áp cao) 2' ).( kZZ jjj  ).(' kUU jjij U P = đmcs U k đmthực Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Hình 3- 4 Sơ đồ lưới thực: 3.4.2 Tính toán tổn thất điện áp theo công suất. Hình 3 – 5 Sơ đồ thay thế của lưới thực: Xuất phát từ các số liệu có thể thu thập được, trong thực tế tính toán, thường dùng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất tác dụng và công suất phản kháng ở phụ tải ký hiệu là P2, Q2, . 2S , ở đầu nguồn là P1, Q1, 1.S ; U là điện áp dây. Hình 3- 6: Sơ đồ thay thế và đồ thị véc tơ. S 5 S 2 35/0,4kV 10/0,4kV 10/0,4kV 35/10kV 6 T 3 5 T 2 8 7 4 3 T 1 2 9 T 4 1 S 7 S 8 S 9 S 7 S 8 S 5 S 2 kT2 RbT2 XbT2 6 5 4 X 6 R 6 kT3 D S T2 RbT3 XbT3 X 5 D S T3 R 5 2 3 kT1 D S T1 RbT1 X 3 R 3 kT4 XbT4 RbT4 XbT1 S 9 7 8 1 X2 R 2 9 D S T4 d U D U . . . U 1 D . I U 2 0 . 2 I . U 2 P 2 + jQ 2 . 1 U 1 P 1 + jQ 1 Z U . . Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 Ta có: 222 cos3 IUP  222 sin3 IUQ  222 . jQPS  111 cos3 IUP  111 sin3 IUQ  111 . jQPS  222 QPS   PQarctg / Vì đường dây đồng nhất nên 1 = 2 = . Từ các công thức trên ta tính được: 1 1 2 2 33 cos U P U P I   kV , kVA, kV, 10U 3   U QXPR 310U    U QXPX Thành phần (U được sử dụng như độ sụt áp, có thể tính theo phần trăm của Uđm như sau:  2U% 100 %, kVA, , kV10dm dm U PR QX U U       (17) Trong lưới trung áp đến 35kV, tính gần đúng ta lấy U = Uđm của lưới điện, công suất lấy ở cuối đường dây phía phụ tải, (U tính theo (17) 3.4.3 Chế độ tính toán tổn thất điện áp trong lưới phân phối. 3.4.3.1 Các công thức áp dụng trong tính toán. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 Trong lưới phân phối đến điện áp 35kV do thành phần dung dẫn và điện dẫn rất nhỏ, có thể bỏ qua. Điên áp cũng dao đông không lớn quanh giá trị định mức nên thành phần U của tổn thất điện áp cũng rất nhỏ có thể bỏ qua. Do đó một đoạn lưới nằm giữa hai phụ tải liên tiếp có công suất đi qua là P và Q (hình dưới) có các công thức tính toán như sau: Hình 3 – 7.  kV , kVA, kV, 10U 3   U QXPR Hoặc.  kV , kVA, %, 10 U% 2    dmU QXPR Và 1, 2 là hai điểm đầu và cuối của đoạn lưới, dòng công suất đi từ 1 đến 2.  kV , kVAr,kW, kW, 10. 3 2 22    R U QP P dm  kV , kVAr,kW, kVAr, 10. 3 2 22    X U QP Q dm .maxPA  3.4.3.2. Các chế độ cần tính toán, phương pháp tính. Ta tính toán điện áp tại các phụ tải trên lưới ở hai thời điểm phụ tải cực đại và phụ tải cực tiểu. Chế độ tính toán này là tính ở chế độ max chung và min chung của lưới phân phối. Tức là lấy công suất của các phụ tải trong chế UU  21 U12 U 2 R, X U 1 2 1 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 độ này thay cho công suất max (min) của chúng để tính. Sử dụng phương pháp này để tính toán tổn thất điện áp ta sẽ xác định được điện áp trên phụ tải tại các thời điểm max và min của lưới phân phối. Theo các số liệu đo đạc thực tế ở trên ta nhận thấy rằng công suất tiêu thụ tại các phụ tải ở các thời điểm max và min tỷ lệ với điện năng tiêu thụ của phụ tải. Điều này là hợp lý bởi vì phụ tải liên tục tăng trưởng. Các máy biến áp phân phối khi thiết kế thường được tính để đáp ứng được mức độ tăng trưởng của phụ tải ít nhất là sau 5 năm, thường là sau 10 năm. Nếu chỉ tính sau 5 năm với mức tăng trưởng trung bình tại Hưng Yên là khoảng 18% mỗi năm thì sau 5 năm công suất yêu cầu của phụ tải đã tăng gần 2 lần. Như vậy công suất sử dụng khi mới đóng điện vận hành chưa tới 50% dung lượng tính toán. Trong lưới điện luôn bao gồm cả máy biến áp mới xây dựng và máy biến áp đã vận hành lâu năm vì vậy giữa dung lượng định mức của máy biến áp và công suất max, min không có tỷ lệ như nhau ở các máy biến áp khác nhau. Với giả thiết biểu đồ phụ tải gần như nhau trong cùng khu vực thì công suất tỷ lệ với điện năng tiêu thụ. Ta tính phân bố công suất trên các nhánh bằng cách lấy công suất tại thời điểm max (min) tại đầu nguồn phân chia cho các nhánh theo tỷ lệ điện năng tiêu thụ đã biết ở các thời gian gần với thời điểm tính toán. 3.4.4 -Ví dụ tính toán. Ví dụ tính tổn thất trên một đường dây có sơ đồ như sau: A T2 = 150 kWh T 1 35kV-T1 0kV-T1 6 7 T 2 4 T 3 5 1800-35/10,5kV 180-10/0,4kV 320-10/0,4kV S 4 TC35kV 3 2 1 AC50/8 4 km 3 km 3 km A T3 = 300 kWh A S4 = 400 k