BÙ KINH TÊ' TRONG MẠNG ĐIỆN
5.2 TÍNH TOÁN BÙ KINH TẾ
- Dừng công su ât k h án g của phụ tả i trước khi bù sơ bộ lúc cân b ằn g sơ bộ công su ât kháng.
- K hông x ét đên tổn th ấ t tro n g s ắ t của m áy biến áp và công su â t k h á n g do điện dung đường dây sin h ra.
- K hông xét đến th à n h p h ần tổn th ấ t công suâ't tác dụng do p gây ra.
- Chỉ xét sơ đồ điện trở đường dây và m áy biên áp
- Đ ặt công su ất Qbt-Ẻ tạ i phụ tả i làm ẩn số và v iết biểu thức của phí tổn tín h toán z của m ạng điện do việc đ ặ t th iê t bị bù k in h tế.
- Lấy đạo hàm riên g ôZ/ôQbù.t và cho bằn g không.
- G iai hệ phương trìn h bậc n h ấ t tuyên tín h n ẩn sô Qbù
- Nếu giái ra được công su ất Qbù I < 0 th ì phụ tả i th ứ i kh ô n g cần bù, bỏ bớt m ột phương trìn h đạo h àm riên g th ứ i, cho Qou.1 = 0 tro n g các phương tr ìn h còn lại và giãi lại hệ phương tr ìn h n-1 ân
B ù KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN 61 sô Qbù. Lưu ý n ếu có Qbùi < 0 thì p hải g iả i lại.
- C h ỉ n ê n bù đ ến cosọ = 0,95 vì cao h ơn th ì việc bù sẽ k h ô n g có h iệ u quả k in h tế.
V iế t b iểu thứ c chi p h í tín h to á n cho m ộ t số m ạ n g cụ th ể : 1- M ạng d iện hở có m ộ t p h ụ tả i
P + I'q
Qb
\
R
■TZD- + q - Q
b H ì n h 5 . 1
C hi p h í tín h to á n cho bởi:
Z = z Ị + Zo + z 3 (5.1)
t r o n g đó: Z / - p h í tổ n h à n g n ă m do đầu tư t h i ế t b ị bù Qbù
Z ỉ = (avh + atc) k°.Qbù (5.2)
avb -h ệ sô' v ậ n h à n h của t h i ế t bị bù: aVh= 0 ,1
atc - h ệ s ố th u h ồ i v ố n đ ầu tư phụ: alc = 0 ,1 2 5
k° - g iá t iề n m ộ t đơn vị c ô n g s u â t t h i ế t bị bù, đồng/MVAr Z2- p h í tổ n do tổ n t h á t đ iệ n n ă n g cu a t h i ê t bị bù
z2 = c.T.AP*.Qbũ (5.3)
với: c - t iề n 1 MWh tổ n thâ't đ iệ n n ă n g
Ap* - tổ n t h ấ t c ô n g su â t tư ơ n g đ ôi của t h iê t bị bù, vớ i tụ đ iệ n t ĩn h lấ y b ằ n g 0 ,0 0 5 .
T - th ờ i g ia n v ậ n h à n h tụ đ iệ n , n êu v ậ n h à n h su ô t n ăm : T = 8 7 6 0 giò
Z 3 - ch i p h í do tổ n th ấ t đ iệ n n ă n g do t h à n h p h ầ n c ô n g s u â t k h á n g t ả i t r ê n đư ờ n g d â y và m á y b iê n áp sa u k h i đ ặ t t h iê t bị bù. Đ ố i v ớ i m ạ n g đ iệ n h ở cu n g cấp cho m ột phụ tả i
z 3 = C . A P . X (5.4)
Ap = u2
với: R
Ilìĩìh 5.2
zỊ. — (civỊì + a.fC) k .(Qbi + Q bo+...)
Zjọ — C . T . A P * . ( Q i }1 + Q b2 + .. J
z 3 = C . A P . t (5.5)
với AP = 1
ư 2
(Ql - Qbi )“6| ♦- rBỈ) + (Q2 - Qb2 )~rB2 + (ọ3 - Qh3 )2rn3 +((?! + Qz “ Qbl - Q/j2 )2 r2 + (Ql + (?2 + Q3 " (?M " Qb‘2 ~ ^/>3 r3
(5.6) 3- Đ ô i vớ i m ạ n g d iệ n k ín c u n g
c ấ p t ừ m ộ t n g u ồ n
T rìn h tự tín h to á n tương tự nh ư tr ê n như ng để tín h tổn th ấ t AP phái b iế t dòng công s u ấ t đi tr ê n các đoạn đường dây và m áy biến áp. Để đơn g iản, áp dụng p h â n bô công su ất k h á n g theo đ iện trớ tương tự n hư p h ân bô' theo chiều dài đã nêu tro n g p h ần chọn dây tro n g m ạ n g điện kín. Ví' dụ m ạn g điện sau:
N
Qni - (Qi “ Qm)(>2 + r3)+ (Q2 “ ^>2^3
n + r9 4- To (5.7)
(Qi +(Q 2 - Q ỏ2)(r1 + r2)
0 x 2 = -1--- --- --- — (5 .8 )
f\ + r:2 + Suy ra Q ỉ2 = - (Qi - Q 1)
Và tổ n th ấ t công su ấ t tro n g to à n m ạn g đ iện do còng su àt p h án k h á n g sau kh i bù k in h tè:
B ù KINH TẾ TRONG MẠNG DIỆN 63
A P - - ^ - ị i Q ị - Q b \ ) 2 ^Bì + (Q'2 ~ Q b 2 ^ r B2 + Q iV lrl + Q ? 2 r2 + Ộ Ã f2r3 j (5 .9 )
Ví dụ 5.1: Cho m ạ n g đ iện 110 k V có sơ đồ, chiều dài đường d ây và công suâ^t phụ tả i cho tr ê n h ìn h 5.4a.
1. A C .185,30 km 2 AC.95.20 km 3
(20 + j15) MVA (15 + j1 5) MVA
1 5.1ô
I---CHU
r,2
4 5
- Qh, 4 o s - o bu5
b) H ì n h ). í
Dây dẫn AC-185 có = 0,17 íh'kììì. dày AC-95 có = 0,33 íUhm M áy biến áp B 1 ii(i ỉỉVy 31,5 M V A, AP \ = 200 h \v . M áy b iế n áp B2 110/22 * v , \ỈK. \. \P,y = 163 h \v .
T hời gir.p Lốn th ấ t còng i.IL lớn n h ấ t T = 5500 giờỉnăni. T iền đầu tư tụ diện 22 h V là 5000 § ì\íV A r, tiề n điện n ă n g tò n t h ả t là 50 $/MW/i, tổn th ấ t cõng suất tương đối trong tụ bù AP : = 0,005, hệ số (aL.h + atc) = 0,225. Gia thiỏt đóng tụ suốt năm (T --= 8760 giờ/năm).
H ãy xác đ ịn h dung lượng bù tại các n ú t 4 và 5 n h ằ m g iảm tố n th ả t điện năng.
Giải: Đ iện trơ đoạn 12:
/?/, = 0,17. 30 = 5,1 íì Đ iện trỏ’ đoạn 23:
/í > = 0,33. 20 = 6,0 o
Đ iện tr ở d ầy q u ấn m áy b iế n áp B I qui về p h ía 110 kV:
Rb, = 200X1102 3
s2 đm 315002 = 2,44 a
Đ iện trở dây quấn m áy b iế n áp B2:
Rb2 = 1 6 3x 1 1 0 2 1 0 3
200002 = 4,93 ũ
Sơ đồ th a y th ế dùng đ ể tín h bù công su ất k h á n g được vẽ tro n g H .5.4b.
H àm chi phí tín h toán : z = Z ị + Z2 ■+■ z%
% 1 — (Qvh Qtc) K 0.(Qbù4 + Qbùõ)
= 0 , 2 2 5 . 5 0 0 0 x fQ 6 j} 4 + Qbùs) = 1125fQfcù4 + Qbùõ) 2i2 = C.A P*.T.(Q bù4 + Qbùõ)
= 50 X 0,005 X 8760 X (Qbù4 + Qbùõ)
= 2190.(Qbù4 + Qbùõ)
Z 3=^2'[(Q 4 ~Qbù4^2RBì + ^ 5 “ Qbù5^2^ 3 + ^B2^ + (®4 + Q5 - Qbù 4 -Qbù
= Tí 15 - Qbù4 )2.2,44 + (15 -Qbú5)2(6, 6 + 4,93) + (15 + 1 5 - Qbù4 - QbùS)2.5 ,1]
l l ( r L J
= 2 2 ,7 2 7 [2 .4 4 .(1 5 - Ọ 6li4)2 + 11.5 3 .(1 5 -Q fcli5)2 + 5 ,1 .(3 0 -Ọ 6d4- Ọ 6li5)2]
Các phương tr ìn h đạo h àm riên g:
= 1125 + 2190 + 22,7 2 7 [ - 2 x 2 ,4 4 ( 1 5 -Qbù4) -2.5,1(30-Q bù4 - QbùS)] = 0
3 4 2 , 7 2 7 x Q 6u4 + 2 3 1 , 8 1 3 x Q 6li5 = 5 3 0 3 , 1 8 2 ( 1 )
Tương tự:
- = 1125+ 2190 + 22t7 2 7 [ - 2 x l 1,53.(15- C 6|Ì5) - 2 x 5 ,1 .(3 0 - Q 6li4 -Q 6ù5>] = f)Qbù 5
23 1 ,8 1 3xQ6iW + 755,909 xQ itó = 11500,909 (2) G iải hệ phương tr ìn h (1) và (2) có được:
Qb,u = 6,539 M VAr; Qbù5 = 13,209 M V A r
Ví dụ 5.2: Cho m ạng điện 110 k V tro n g H.5.5. với sô liệu n h ư sau:
Đoan N -l: dài 40 k m,.dây AC-120, điện trở r 0 = 0,27 Q/km
B ù KINH TỄ TRONG MẠNG ĐIỆN 65 - Đ oạn N-2: dài 30 k m , d ậy AC-95, đ iệ n tr ơ r 0 = 0,33 QJkm - Đ oạn 1-2: d ài 30 k m , d ây AC-70, đ iệ n trở r 0'= 0,46 í ì / k m - T rạ m b iế n áp Ti', h a i m áy b iế n áp v ậ n h à n h song song, số liệ u m ộ t m áy Sđm - 31500 k V A , 110/22 kV , APn = 180 k w .
- T rạ m b iế n áp Tọ. h ai m áy b iế n áp v ậ n h à n h so ng song, sô liệu m ộ t m áy Sđm = 20000 kV A , 110/22 k V , APn = 160 k w .
- P h ụ tả i n ú t 3: 40 M W , COSIp = 0,8 - P h ụ tả i n ú t 4: 30 M W , cosọ = 0,8
H ãy xác đ ịn h dung lượng tụ bù tạ i các n ú t 3 v à 4 n h ả m ơiam tổ n t h ấ t đ iệ n n ă n g tro n g m ạ n g điện. Cho: a vh = 0,1; atc = 0,125;
Ko = 5%/kVAr = 5000 $/MVAr; AP* = 0,005; c = 0,05 $ /kW h = 50
$/M W h, T = 8760 giờ/năm , T = 5000 giờ/năm .
N
3 0 - Q bu3 22.5 - Q 0u4 2,42 Q . 4 40 MW
C0S(p = 0.8
30 MW
C0S(p = 0,8
H ì n h 5.5: Bù k in h tê trong ví d ụ 5.2 Giải: - Đ iện trở đường dây:
R m = 0 ,2 7 x 4 0 = 10,8 Q R N2 = 0 ,3 3 x 3 0 = 9,9 í l R\2 = 0 ,4 6 x 3 0 = 13,8 a - Đ iện trở m áy b iến áp:
Rb i= ^ V l-ơ * " x l 0 3 = : ữ đ m ì
180x 1102 315002
X103 = 2 ,2 Q = *R 13 = 1,1 a
Rbs = X103 = 160 x n ° 2 X103 = 4,84 =ằ R24 = 2 ,4 2 0
s2 dm2 200002
- Công suất k h án g của phụ tải:
Q3 = p 3.tgọ3 = 40. 0,75 = 30 M V A r Q3 = p 4.tg ẹ 4 = 30. 0,75 = 22,5 M V A r - P h ân bố công suất kháng trong sơ đồ điện trở:
Q t = ~ 8 + 9,9) + (22,5 — Q bù 4 ) ( 9 ,9) = 0687(30- Q b ù 3 ) + 0 ,287(22,5-Q b ù 4 ) 10,8 + 13,8 + 9,9
Qjị = (3Q ~-gfo3>(10> 8) + íggiẼ ~ Qbù 4 )(13>8 ĩ 1Q'8) = 0,313(30 - Qbù s ) + 0,713(22,5 - Qbù4)
11 10,8 + 13,8 + 9,9
K iểm tr a lại:
Q i + Qỉi - (30 - Qbù3) + (22,5 - Qbùd)
Nếu đúng, suy ra Qin theo chiều giả th iế t như tr ê n h ìn h vẽ:
Q m = Qii - (22,5 - Q hù4) = 0,313(30 - Qbù3) - 0,287(22,5 - Q bù4) - T h à n h lập h àm chi phí tín h toán:
z Ị + Z 2 + Z a
với: Z \ = ( &vh + &íc)-K°(Qbú3 + Qbù4) = 0,225x5000(Qbù3 + Ộbù4)
= 1125 . (Q b ũ 3 + Qbú'l)
Z2 = c . A P * . ( Q b ù3 + Q b ú4) - T — 5 0 x 0 ,0 0 5 .( Q b ù3 + Ọ/, , /) 8760
= 2 190 .{ Q b ù 3 + Ộ6,i./>
Z j = C.AP'mạng diện- ^
= 5 0 x 5 0 0 0 x —1-T- x |(3 0 - Q b ù 3 f . l , l + (2 2 ,5 - Q bù4f .2,42 + 110 2
[0 ,6 8 7 (3 0 - Q bú3) + 0 ,2 8 7 (2 2 ,5 - Ọ6lW)]2T 0 x 8 + [0 ,3 1 3 (3 0 - Q bù3) + 0,713(22,5 - Ọfc,w)]2.9,9 + [0,313(30 - Q bù3) - 0,287(22,5 - Q bM ) f . 13,8)
- T ín h đạo h àm riê n g và cho nó b ằn g 0:
—^ — = 1125 + 2190 + 2 0 ,6 6 x l-2 x 1 ,1 X(30 - Qbús) - 2 x 1 0 ,8x dQbù 3
X0 ,6 8 7 X[0,687(30 - Qbù3) + 0,287(22,5 - Qbú4)ì - 2 x 9 ,9 x 0 ,3 1 3 x x [0 ,313(30 - Qbù3) + 0,713(22,5 - Qbù4)ì - X l3 ,8 x 0 ,3 1 3 x
X-(0,3ĨỒ(30 - Qbự3) - 0,287(22,5 - Qộô)]ằ = 0
= 3315 + 20,66{-17,04(30 - Qbù3) - 6,2(22,5 - Q6|M)} = 0
BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN 67
=> 352,04.Q 6li3 + 128,1.Q M4 = 10128,46
=> 2 ,7 4 8. Q bùS + Q bù4 = 79,07 (1)
= 1125 + 2190 + 20,661-2x2,42.(22,5 - Q bù4) - 2 x l 0 , 8 x ơQf>ù4
x 0 ,2 8 7 x [ 0 ,687(30 - Q bù3) + 0,287(22,5 - Q bù4) ] - 2 x 9 ,9 x 0 ,7 1 3 x x [(0 ,313(30 - Qbù3) + 0,713(22,5 - Q bù4)] + 2 x 1 3 ,8 x 0 ,2 8 7 X
X [0,313(30 - Q bù3) - 0,287(22,5 - Q6M)]} = 0
= 3315 + 20,661-6,198(30 - Q bù3) - 18,958(22,5 - £>;,;,)} = 0
=ằ 128,05.Q 6li3 + 391,67.Q ụlW = 9339,15
=> 0,327.Qfcù3 + Q bủ4 = 23,84 (2)
- G iải hệ phương trìn h (1) và (2) có được k ế t quả:
Q bù3 = 22,81 M V A r Qbù4 = 16,38 M V A r - Hệ sô" công su ất tạ i các nút sau khi bù:
qn — 99 81
t g ẹ ’3 = ’ = 0 ,1 8 => cos<p’3= 0,98 40
tg(p’4 = 2 2ĩ = 0,204 => co sọ ’4 = 0,98 30