Luận văn Giải pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Giải pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ ĐỖ CƯỜNG GIẢI PHÁP TÍNH TỐN TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 0 4 3 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN VŨ ĐỖ CƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT và TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã ngành : 605250 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT và TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã ngành : 605250 Họ và tên Học viên: KS. VŨ ĐỖ CƯỜNG Người hướng dẫn : TS. NGUYỄN HOÀNG VIỆT Tp.Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005
4. Chân thành cảm ơn Thầy TS. Nguyễn Hoàng Việt đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành bản luận văn này. Em xin cảm ơn Quý Thầy, Cô thuộc Khoa Điện trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã hỗ trợ và góp ý để bản luận văn được hoàn tất đúng thời hạn. Xin chân thành cảm ơn các anh , em bạn hữu trong Công ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh, Điều độ điện lực TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ rất nhiều trong việc tìm kiếm số liệu để thực hiện bản luận văn này. Người thực hiện Vũ Đỗ Cường
5. CƠNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, ngày . . . tháng . . . năm 2005.
6. TĨM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ và tên : Vũ Đỗ Cường Ngày, tháng, năm sinh: 27/ 04/ 1964 Nơi sinh: Saigon Địa chỉ liên lạc : 34 Nguyễn Đình Chính, P.15, Q. Phú Nhuận, Tp.HCM. Quá trình đào tạo: - Từ 1982 đến 1987: học Đại học ở Trường ĐH SPKT Tp.HCM, ngành ĐKC - Từ 2003 đến nay: học Cao học ở Trường ĐH SPKT Tp.HCM, ngành Thiết bị, mạng và nhà máy điện. Quá trình cơng tác: - Từ tháng 10/ 1987 đến nay: GV Bộ mơn Tự Động Hố Cơng Nghiệp thuộc Khoa Điện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM.
7. Giải pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối 6 I. Tổng quan 6 II. Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên đường dây 8 III. Tổn thất công suất trong máy biến áp 14 IV. Tổn thất điện năng trên đường dây và máy biến áp 17 Chương 2: Mô hình hóa các khâu trong mạng điện 24 1. Mô hình tải 24 2. Mô hình đường dây trên không và cáp 28 3. Mô hình máy biến áp 30 4. Mô hình các phần tử phản kháng 31 Chương 3: Vấn đề giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện 34 1. Giới thiệu chung 34 2. Vấn đề thay đổi điện áp trên lưới điện 35 3. Các giải pháp giảm tổn thất công suất 37 4. Cấu tạo bên ngoài của CP 243-1 IT 33 5. Giới thiệu các LED trạng thái 34 Chương 4: Chương trình tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng 62 1. Giới thiệu 62 2. Nhắc lại về các moment thống kê 62 3. Tính toán tổn thất điện năng 63 4. Ví dụ minh họa 68 Chương 5: Viết chương trình tính toán tổn thất điện năng 1. Giới thiệu chung 82 2. Chương trình tính toán tổn thất điện năng 83 3. Tính toán thực tế 87 4. Kết luận 88 Mục Lục
8. Giải pháp tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Mục Lục
9. Chương 1 Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối I. Tổng quan Khi truyền tải điện năng từ thanh cái các nhà máy điện đến hộ tiêu thụ, ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp, nên một phần điện năng sẽ bị tiêu hao do đốt nóng dây dẫn, do tạo nên các trường điện từ và do các hiệu ứng khác. Phần tiêu hao đó gọi là tổn thất điện năng. Trong mạng điện phân phối tổng chiều dài đường dây và số lượng MBA rất lớn, hơn nửa mạng điện phân phối có cấp điện áp thấp nên tổn thất công suất trên mạng điện phân phối là con số không nhỏ. Với những hệ thống phân phối lớn, tổn thất này có thể lên đến 15% công suất truyền tải. Theo một báo cáo của Công ty Dịch Vụ Công cộng tại New Mexico, trong khoảng từ năm 1978 đến 1988 chỉ với mức độ chiếm khoảng 8,71% tổn thất điện năng đã lên đến 299GWh. Tổn thất công suất bao gồm tổn thất công suất tác dụng (chủ yếu là đường dây) và tổn thất công suất phản kháng (chủ yếu là MBA). Tổn thất công suất dẫn đến các thiết bị phát điện phải tăng làm vốn đầu tư nguồn phát cao, gây tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, hiệu suất truyền tải thấp, làm tăng giá thành sản xuất cũng như truyền tải điện và không có lợi cho việc phát triển kinh tế, phục vụ dân sinh. Tổn thất công suất phản kháng tuy không ảnh hưởng trực tiếp đến mức phí tổn về nhiên liệu nhưng dẫn đến tình trạng không đủ công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ, do vậy tại đây cần phải trang bị thêm các thiết bị phát công suất phản kháng như tụ điện, máy bù đồng bộ. Kết quả dẫn đến chi phí đầu tư về thiết bị tăng cao, làm giá thành truyền tải điện cũng tăng cao.
10. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối Trong mạng điện phân phối, tổn thất sinh ra do các nguyên nhân sau: . Tổn thất trên đường dây trong dây dẫn các pha. . Tổn thất trong các dây đất và trong đất. . Tổn thất trong lõi máy biến áp. . Tổn thất tăng do sự suy giảm các phần tử phản kháng. . Tổn thất tăng do các đặc tính của tải. . Tổn thất tăng do sự mất cân bằng giữa các pha trong hệ thống. Việc tính toán, chọn lựa đúng kích cỡ dây dẫn sẽ giới hạn tổn thất trong đường dây. Với các hệ thống điện hai pha và một pha sẽ làm xuất hiện thêm tổn thất trong dây đất và trong đất. Sự mất đối xứng của tải cũng sẽ làm tổn thất trong dây đất và đất tăng thêm. Tổn thất trong lõi máy biến áp phân phối sẽ rất nhạy với giá trị biên độ của điện áp hệ thống. Chất lượng của máy biến áp cũng sẽ ảnh hưởng đến tổn thất này. Do tải tiêu thụ thay đổi giữa ngày và đêm, giữa các mùa nên hệ số công suất của hệ thống cũng sẽ thay đổi. Nếu không có sự chọn lựa, tính toán đúng cho các thiết bị đóng cắt các phần tử bù công suất phản kháng sẽ dẫn đến việc tăng tổn thất trong hệ thống do hệ số công suất quá thấp. Đặc tính của tải cũng đóng vai trò quan trọng trong tổn thất của mạng điện phân phối. Trong chu trình tải đỉnh, điện áp trên đường dây có thể bị giảm xuống dưới giá trị cho phép. Điều này trở nên rất quan trọng trong việc tính toán tổn thất trong hệ thống phân phối. Ví dụ, rất nhiều các động cơ truyền động như máy bơm, máy nén, máy điều hòa nhiệt độ, quạt .v v có đặc tính tải công suất không đổi khi làm việc với điện áp khác hơn so với giá trị danh định từ 80% đến 110%. Điều này sẽ dẫn đến dòng điện chảy trong đường dây sẽ tăng cao hơn khi điện áp giảm, do vậy tổn thất hệ thống cũng sẽ tăng theo. 7
11. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối II. Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên đường dây Để xác định tổn thất công suất trên đường dây ta chỉ xét đường dây có phụ tải tập trung cuối đường dây làm đại diện cho đường dây có nhiều phụ tài tập trung, đường dây phân nhánh, lưới mạch vòng và giả thiết là tải đối xứng. Vì các dạng lưới phân phối này đều có công thức tính giống nhau. Khi tính lưới mạch vòng cũng dùng nguyên lí xếp chồng. Sau đó tính riêng cho trường hợp lưới phân bố đều và lưới có phụ tải không đối xứng. 1. Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải tập trung  Khi có dòng điện ba pha chạy qua đường dây có tổng trở Z R jX sẽ gây ra tổn thất công suất như sau: 2 2 2 2 S P Q P 3* I * R 2 * R 2 * R;(1_1) U 2 U 2 2 2 2 2 S P Q Q 3* I * X 2 * X 2 * X;(1_ 2) U 2 U 2 Với: P, Q, S là của 3 pha U2: điện áp dây P, P [MW]; Q, Q [MVAR]; U2 [KV] ; R,X []; Thông thường khi tính toán có thể có thể chọn Uđm là giá trị định mức của lưới. Khi muốn tăng độ chính xác, tổn thất tính tại đâu sẽ lấy điện áp tại điểm đó. 8
12. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối U U 1 R+jX 2 Hình 1_1 P+jQ 2. Tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều Đây là trường hợp các hệ thống điện phân phối trong thành phố, các đường dây chiếu sáng công cộng, đường dây cung cấp điện cho các xí nghiệp trong C A B dl I Ib L O l L Hình 1_2a khu chế xuất Một cách gần đúng ta có thể xem dòng điện biến thiên dạng tuyến tính dọc theo đường dây dẫn. I *l Lấy một vi phân dl tại B ta được: I b L Tổn thất P trong một vi phân dl là: 2 d P 3* Ib *dr; Gọi r0: điện trở trên một đơn vị chiều dài dây dẫn (/km) dr = r0*dl. I *l 2 Vậy : d P 3* *ro *dl; L Toàn bộ tổn thất công suất dọc đường dây AC là: 9
13. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối 2 L I.l 3.r .I 2 L P 3* *r .dl 0 l 2 .dl r * I 2 * L R * I 2 ;(1_ 3) 0 2 0 0 L L 0 I:dòng tổng của phụ tải phân bố đều. So sánh (1_3) với (1_1) ta thấy tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều bé hơn 3 lần tổn thất trên đường dây có cùng phụ tải nhưng tập trung ở cuối đường dây Ptập trung = 3. Pphân bố đều Từ đó có thể dùng 1 trong 2 sơ đồ thay thế tương đương Hình 1_2 b) hay c) để xác định tổn thất công suất lưới phân bố đều. 1 2 1 2 1 b) Z c) Z I L I 3 3 L Hình 1_2 3. Tổn thất công suất khi tải không đối xứng Khi tải không đối xứng sẽ dẫn đến dòng điện và điện áp cũng không đối xứng cả về biên độ và góc pha. Ở đây chỉ xét sự mất đối xứng về biên độ. Để thuận tiện trong việc tính toán, người ta phân tích các thành phần không đối xứng thành các thành phần đối xứng. Đó là các thành phần thứ tự thuận U , I U , I U , I 1 1 , thứ tự nghịch 2 2 và thứ tự không 0 0 . U ,U ,U , I , I , I Ta có A B C A B C là điện áp và dòng điện của 3 pha A, B, C. Ta có các mối quan hệ sau:  1   2  U1 U A aU B a U C 3  1  2   U 2 U A a U B aU C 3  1    U 0 U A U B U C 3 10
14. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối  1   2  I1 I A aI B a I C 3  1  2   I 2 I A a I B aIC 3  1    I 0 I A I B I C 3 j1200 với a e :toán tử quay pha. Trong thực tế người ta không dùng trị số dòng điện để tính tổn thất công suất mà dùng trị số của công suất để tính toán. Giả sử công suất của nguồn phát S , S , S là đối xứng A B C từ đó công suất của các thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không được phân tích như sau: * 1 S U .I S S S ;(1_ 4) 1 A 1 3 A B C * 1 S U .I S a 2 .S a.S ;(1_ 5) 2 A 2 3 A B C * 1 S U .I S a.S a 2 .S ;(1_ 6) 0 A 0 3 A B C Việc tính toán chế độ phụ tải không đối xứng, cũng như vấn đề tính toán tổn thất công suất. Ta phải lập sơ đồ thay thế của lưới điện ứng với từng thành phần thứ tự. Từ những sơ đồ cụ thể đó ta có thể xác định được tổn thất công suất cho đường dây giống như ở chế độ có phụ tải đối xứng. Để xác định tổn thất công suất trên lưới có tải không đối xứng theo phương pháp xếp chồng ứng với từng thành phần thứ tự phải có các giả thiết như sau: Hệ thống điện áp của nguồn cung cấp phải đối xứng và không phụ thuộc vào phụ tải đang xét. Trị số không đối xứng thường bé nên dòng phụ tải có thể xác định theo điện áp định mức. 11
15. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối Tất cả các phần tử của hệ thống được xem là tuyến tính. Mức độ không đối xứng của các thông số chủ yếu được xác định theo mức không đối xứng. Do vậy giả thiết rằng tất cả các phần tử còn lại của lưới điện (ngoài phụ tải không đối xứng đang xét) có các thông số pha giống nhau. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận dạng thông thường được dùng trong tính toán chế độ đối xứng. Các giá trị của các phần tử trong chế độ thứ tự thuận đều tương ứng với trị số của chúng trong chế độ đối xứng. Vì vậy tổn thất công suất được xác định như trong chế độ đối xứng. Trong sơ đồ thay thế thứ tự nghịch tất cả các phụ tải đều được thay thế bởi các nhánh tổng trở cho trước. Trị số dòng thứ tự nghịch tính toán được dựa vào sơ đồ. Đối với các phần tử của lưới điện có hỗ cảm giữa các pha và không phụ thuộc vào thứ tự pha thì điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch giống nhau như đường dây trên không, cáp, kháng điện, tụ điện, MBA Trong động cơ và máy phát dòng thứ tự nghịch tạo nên từ trường quay của stator ngược chiều với rotor, do vậy điện kháng thứ tự nghịch (X2) được tính khác với điện kháng thứ tự thuận (X1). Đồng thời điện dung của đường dây trên không và cáp có thể bỏ qua trong sơ đồ thay thế. 12
16. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối Sơ đồ thay thế thứ tự không được thành lập tương tự. Đối với lưới điện phân phối, điện áp khoảng 35KV nên sơ đồ đấu dây của MBA thường không nối S S A 1 B 2 C   1 2 U A U dm   a) S B S C A B C  Z 2,1     S 2,1 S 2 B S 2C U 2 b) A B C     Z0,1;S0,1 Z0,2 ;S0,2   S 0 B S 0C  c) U 0 Hình 1_3 a):sơ đồ nguyên lí một sợi; b):sơ đồ thay thế thành phần thứ tự nghịch; c):sơ đồ thay thế thứ tự không đất trung tính và được nối /Y hay Y/ nên dòng thứ tự không rất bé, do vậy tổn thất này thường được bỏ qua. S - Trên sơ đồ nguyên lí ta có công suất truyền từ A là 1 , qua các nút tải S , S không đối xứng B, C có công suất B C . - Lập sơ đồ thay thế theo thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không. - Tổn thất công suất của sơ đồ thứ tự thuận được xác định như phụ tải đối xứng tùy theo loại lưới. - Xác định công suất của thành phần thứ tự nghịch (Hình 1_3b). Z ;Z : 2,1 2,2 tổng trở thay thế của đường dây sơ đồ thứ tự nghịch. 13
17. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối 1 S P jQ (S a 2 S aS );(1_ 7) 2i i 12 i i 3 A B C S , S , S : A B C công suất pha A,B,C. . Tổn thất công suất trên đoạn 2:  S 22 P22 j Q22 ;(1_ 8a) 2 2 P2C Q2C P22 2 * R22 ;(1_ 8b) U dm 2 2 P2C Q2C Q22 2 * X 22 ;(1_ 8c) U dm    . Công suất đầu đoạn 2: S 22 S 2C S 22 ;(1_ 9)    . công suất cuối đoạn 1: S 21 S 2B S22 ;(1_10) . tổn thất công suất trên đoạn 1: 2 2 2 2  P21 Q21 P21 Q21 S21 2 * R21 j 2 * X 21;(1_11) U dm U dm . tổng tổn thất công suất của thành phần thứ tự nghịch:    S2 S21 S22 ;(1_12) S Tổn thất công suất của thành phần thứ tự không 0 được tính cũng giống như cách tính tổn thất của thành phần thứ tự nghịch. Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao thì có thể bỏ qua tổn thất của thành phần thứ tự không bởi dòng thứ tự không rất bé. . Vậy tổn thất do tải không đối xứng gây ra như sau:     S S1 S 2 S0 ;(1_13) Ta thấy tổn thất do tải không đối xứng gây ra trên hệ thống là rất lớn, có thêm cả thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không. Vì vậy cần phải có biện pháp khắc phục sự không đối xứng của tải. Có nhiều biện pháp để khắc phục sự không đối xứng của tải tuy nhiên phạm vi luận văn này không trình bày vấn đề này. 14
18. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối III. Tổn thất công suất trong máy biến áp Tổn thất công suất trên mỗi MBA chiếm vài phần trăm so với công suất biến áp của nó. Trong hệ thống điện nói chung và lưới phân phối nói riêng số lượng MBA áp rất lớn vì thế tổn thất trên phần tử MBA áp là con số không nhỏ. Vậy ngoài vấn đề tổn thất công suất trên đường dây cần phải tính đến tổn thất công suất trong MBA. Tổn thất công suất trong MBA bao gồm tổn thất công suất không tải (tổn thất trong lõi thép hay tổn thất sắt) và tổn thất khi có tải (tổn thất trong dây quấn hay tổn thất đồng). Nhu cầu công suất phản kháng ở MBA công suất nhỏ là 10% Sđm của chúng, MBA lớn là 3% Sđm, còn các MBA ở siêu cao thế có thể từ 8-10% (để hạn chế dòng ngắn mạch). 1. MBA một cuộn dây Thành phần tổn thất trong lõi thép không thay đổi khi phụ tải thay đổi và bằng tổn thất không tải. I %S S P j Q P j 0 dm ;(1_14) 0 0 0 0 100 I0%: dòng không tải so với dòng định mức. Đối với MBA 2 cuộn dây, tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây khi P P ; tải định mức bằng tổn thất ngắn mạch: cddm n Tổn thất công suất phản kháng trong các cuộn dây, nếu để ý đến RMBA << U %.S XMBA thì ta xác định như sau: Q nm dm Q ;(1_15) cddm 100 nm 15
19. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối Unm%:điện áp ngắn mạch phần trăm so với điện áp định mức. S Vì MBA làm việc với phụ tải pt khác với dung lượng định mức nên khi xác S I k pt pt ; t S I định tổn thất trong MBA cần chú ý xét đến hệ số tải: dm dm Khi đó tổn thất trong cuộn dây sẽ là: U %.S S k 2 P jk 2 nm dm ;(1_16) cd t nm t 100 Do vậy, tổn thất trong MBA khi phụ tải bất kì (Spt) sẽ được xác định theo công thức sau: S S P k 2 P j I % k 2U % dm P j Q ;(1_17) MBA 0 t nm 0 t nm 100 MBA MBA 2 S pt PMBA P0 Pnm ; S dm 2 S pt QMBA Q0 Qnm ; S dm S I k pt pt ; t S I dm dm (1_18) 2. MBA ba cuộn dây và MBA tự ngẫu. Trước hết tính tổn thất công suất trong cuộn dây 2 và 3 theo phụ tải tương ứng trung và hạ áp (Hình 1_4). 2 2 2 2  P3 Q3 P3 Q3 S3 .R3 j .X 3 ;(1_19a) U3 U3 2 2 2 2  P2 Q2 P2 Q2 S2 .R2 j .X 2 ;(1_19b) U 2 U 2 U ,U , X , X , R , R ở đây 2 3 2 3 2 3 là các điện áp và tổng trở tương ứng đã quy đổi về điện áp cao. S S S S S S S P jQ Công suất: 1 2 3 2 3 2 3 1 1 16
20. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối Tổn thất công suất trong cuộn 1: 2 2 2  P1 Q1 P1 Q1 S1 2 * R1 j 2 * X1;(1_19c) U1 U1 Tổn thất công suất trong MBA 3 cuộn dây và MBA tự ngẫu cũng có thể tính 2 S2 S’2 Z’1 Z1 S”1 1 S’1 S0 S’3 S3 Hình 1_4 Z’2 3 trực tiếp theo các đại lượng định mức và hệ số tải:  2 2 2 S MBA P0 kt1 Pnm1 kt 2 Pnm2 kt3 Pnm3 U %.S U %.S U %.S j Q k 2 nm1 dm k 2 nm2 dm2 k 2 nm3 dm3 ;(3_ 20) 0 t1 100 t 2 100 t3 100 IV. Tổn thất điện năng trên đường dây và máy biến áp Trên cơ sở tính tổn thất công suất trên đường dây và MBA, bây giờ tính tổn thất điện năng của chúng trong thời gian sử dụng điện năng t. Trị số tổn thất điện năng trên các phần tử của hệ thống điện phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính phụ tải. Nếu phụ tải không thay đổi thì trên phần tử có tổn thất công suất P sẽ gây ra tổn thất điện năng trong thời gian t là: A P*t;(1_ 21) . Song trong thực tế phụ tải luôn luôn thay đổi theo thời gian như biến thiên theo đồ thị phụ tải và tình trạng làm việc của các nhà máy điện. Vì vậy phải dùng phương pháp tích phân để tính tổn thất điện năng: t A P.dt;(1_ 22) 0 17
21. Chương 1: Vấn đề tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện phân phối Tuy nhiên P là một hàm số phức tạp của thời gian t rất khó tích phân. Người ta thường dùng hai phương pháp sau: . Phương pháp dòng điện đẳng trị Xác định tổn thất điện năng trong một năm theo công thức sau: 8760 8760 S 2 (t) A 3R I 2 (t).dt R U 2 (t) 0 0 8760 P 2 (t) Q 2 (t) A R .dt .dt ;(1_ 23) 2 2 0 U (t) U (t) P(t) và Q(t) nhiều khi rất khó biểu diễn được dạng công thức giải tích, khi đó có thể xác định điện năng gần đúng bằng cách bậc thang hóa đường cong P(t) vá Q(t) và lấy trị số bằng điện áp định mức: 2 S m ax Smax max Tmax 8760h Hình 1_5 R n R n A S 2 . t P 2 Q 2 . t ;(1_ 24) 2  i i 2  i i i U i 1 U dm i 1 Trong đó: S[MVA]; R[]; Udm[KV]; tI[h]. Phương pháp này trong nhiều trường hợp không làm được vì ta không biết trước đồ thị P(t) và Q(t). Vì vậy trong tính toán thường dùng phương pháp sau: 18