Giáo trình thiết kế hệ thống điện

Giáo trình thiết kế hệ thống điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

GIÁO TRÌNH

THIET KE HE THONG DIEN

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Diện

CHUONG 1 TONG QUAN VE THIET KE HE THONG ĐIỆN

1.1 GIỚI THỊ

Thiết kế hệ thống là quá trình xem xét hệ thống như một tổng thể và lựa chọn

các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng yêu cẩu kỹ thuật vận hành an toàn và kinh tế

Trong tình huống như vậy, toàn hệ thống đều có tính kinh tế không loại trừ một phan tử nào (sản xuất, truyền tải và phân phối) Các yêu cầu vận hành hệ thông điện được xem xét và thực hiện trên nền tảng của các phần tử trong hệ thống điện

Can nghiên cứu các yếu tố sau trong hệ thống điện

thiết kế chỉ tiết các bị nhà máy

7 Phác họa lưới điện và kết hợp chúng để có thiết kể tốt hơn

8 Chọn cầu trúc hệ thống thanh cái

9 Thiết kế bảo vệ hệ thống: bảo vệ sự cố, bảo vệ chồng sét

Sử dụng máy tính và các công cụ phân tích lưới điện AC để tính toán các chế dô vận hành hệ thông nhà máy và đưa ra chế độ vận hành hiệu quả nhất

Ngoài các yếu tố kỹ thuật thống còn được thiết kế và lên kế họach đề cỏ sự vận hành đáng tin cậy và kinh

1.2 CHỌN CÔNG SUÁT VÀ VỊ TRÍ NHÀ MÁY ĐIỆN

1.2.1 Công suất tổ máy phát điện

Khi trong nhiệm vụ thiết kế phải chọn số lượng và công suất máy phát điện cản

chú ý các điểm sau đây:

-_ Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư tiêu hao nhiên liệu dẻ sản xuất ra một đơn vị điện năng và chỉ phí vận hành hằng năm càng nhỏ

-1-Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

~ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện

ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó sẽ dễ dàng chọn các khí cụ điện lớn hơn

Do đó, ngày nay có khuynh | hướng tăng công suất tổ máy để phù hợp với hệ thống điện lớn Công suất của mỗi tổ máy lớn sẽ làm giảm giá thành trên mỗi đơn vị công suất phát ra, và hiệu suất nhà máy tăng lên trong hệ thống diện có tổn thất lớn

có thể thiết kế công suất tổ máy lớn hơn, công suất tổ máy lớn nhất không được

vượt quá 5% tải đỉnh của hệ thống

Hình bên giới thiệu quan hệ giữa công suất tố máy lớn nhất đặt theo hệ thống

với điện thế truyền tải

Hình

1.2.2 Vị trí các nhà máy điện

4 Vị trí các nhà máy điện được quyết định bởi các nguồn nước, nhiên liệu hệ

thống giao thông có sẵn và chỉ phí của nhà máy, Các nhà máy cỡ lớn khó đặt hoặc xây dựng ở gần hoặc ngay trung tâm tải Nhà máy hơi nước thường đặt gần ở các

mỏ than và truyền điện năng đi xa nhờ đường dây cao áp Điều này làm phát triển đường dây cao áp

Các nhà máy thủy điện phải được đặt ở những nơi có trữ lượng nước củo

nên cũng cẩn hệ thông truyền tải để đưa công suất về trung tâm tải

1.3 CHỌN DUONG DAY VA DAC TINH KY THUAT DUONG DAY

Thiết kế đường dây cần chon cấp điện áp phù hợp để truyền công suất cân thiết qua khoảng cách cho trước, duy trì độ sụt áp và tổn hao trong giới hạn cho

phép

Lựa chọn cỡ dây, cách bố trí, khỏang cách các dây dẫn pha, lọai sứ, phối hợp

cách điện phải được xét trước Các đặc tính nêu trên sẽ là van đề cần xem xét kỹ

trong việc thiết kế đường dây truyền tải EHV và UHV khi truyền công suất lớn

1.4 CONG SUAT VÀ VỊ TRÍ CÁC TRAM BIEN AP

Vị trí của trạm truyền tải, trạm nhận và trạm phân phối được quyết định bơi công suất được phân phối trên từng đọan cho trước, điện áp hệ thống, điện áp rơi và

độ sụt áp Công suất máy biến áp được quyết định bởi công suất của mỗi mạch

1.4.1 Chọn máy biến áp:

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng, Trong hệ thống điện tông công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khỏang 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện

vi vay, vốn dầu tư cho máy biến áp cũng vất, nhiều Người ta mong, muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mả vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại số lượng

công suất định mức và hệ số máy biến áp

1.4.2 Vị trí các trạm phụ

Giáo Trình Thiết KẾ Hệ Thông Diện -2-

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

Các điểm sau cần phải được xem xét khi chọn vị trí trạm:

1 Càng gần trung tâm tải càng tốt

2 Đặt ở vị trí sao cho các tải tiềm năng trong tương lai được đưa đến thuận lợi không phụ thuộc vào độ sụt áp

3 Tiếp cận đễ dàng với đường dây truyền đến và đường dây phân phối đi ra

Các trạm ngoài trời thì hd biến, các thiết bị sắp xếp bên ngòai và có thể chịu được thời tiết xấu nhất Ưu điểm của chúng chỉ phí các thiết bị máy cắt và máy biến

áp rẻ hơn các trạm trong nhà Ngoài ra, các điều kiện kiểm tra và bảo trì của trạm ngòai trời phải tốt hơn trạm trong nhà

1.4.3 Các thiết bị chính ở các trạm

- Đường dây đến: cung cắp điện năng cho các trạm lấy từ nguồn máy phát hay các

đường dây cao áp

- Thiết bị đồng cắt cách a cách ly các đường dây, cho phép sữa chữa, bảo trì hay kiểm tra thiết bị khi cần thiết Dao cách li được khóa liên động với máy cắt dẻ ngăn hoạt động có tải dao cách li vận hành bằng tay từ mặt đất

- Thanh cái ngoài trời: làm bằng các ống nhôm hay đồng rồng ruột Đôi khi các

doan dây dẫn mềm được sử dụng làm thanh cái

- Máy cắt: Có thể là máy cắt nén khí hay máy cắt đầu các máy cắt có thế là máy cát

một pha, được kết nối về cơ khí và họat động đồng thời bởi một cuộn dây từ tính

mạch điều khiển điện áp DC 115V hay 230V Trong một SỐ trường hợp máy cắt 3

pha được sử dụng cho các cấp điện áp thấp hơn

- Máy biển áp: là 3 méy bién ap 1 pha hay chỉ một máy biến áp 3 pha phụ thuộc vào công suất và yêu cầu của trạm Có thể sử dụng máy biến áp làm mát bằng dầu hoặc bằng, không khí Sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây hay 3 cuộn dây tùy thuộc vào yêu cầu

- Máy biến áp nối đất và tự aang may bién áp có cuộn nối sao nối vào các pha va

có cuộn thứ ba dành cho các thiết bị tự dùng trong trạm Trung tính cao áp hay hạ

áp được nối đất Máy biến áp được nối nhu vậy để tạo ra điểm nồi đất hệ thông

- Các máy BŨ và BỊ: dùng đề sử dụng đo lường và bảo vệ role

- Đường dây ra: sau khi hạ áp xuống cấp điện áp yêu cầu, các đường dây sẽ di ru khỏi trạm Với các trạm trong nhà, việc đóng cắt sẽ qua các thiết bị đóng cắt cao áp

và hạ áp, các đường vào và ra phải là đường dây cáp

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện

-3-Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

- Phòng điều khiển: có các bàng thiết bị, điều khiển các mạch họat động khác

nhau

- Bộ chống sét: bảo vệ các thiết bị điện chính khỏi các ảnh hưởng nguy hiểm từ các xung bất thường trong hệ thống và các động sét

1.5 LIÊN KÉT TRONG HỆ THÓNG ĐIỆN

Nối kết một số nhà máy tạo ra nhiều ưu điểm Nối kết hai hay nhiều nhà máy

điện làm giảm công suất phát yêu ‹ cầu so với công suất yêu cầu khi không nối kết

Các ưu điểm này được vận dụng tốt khi toàn bộ hệ thống được nối kết đặc biệt hơn

khi đỉnh tải mỗi hệ thống xảy ra vào những thời điểm khác nhau

Những ưu điểm của việc liên kết trong hệ thống

suất có thể được cung cắp từ hệ thống kết nối khác

iét kiệm công suất dự trữ

1.6 SỬ DỤNG MÁY TÍNH VÀ CÔNG CỤ PHÂN TÍCH LƯỚI AC

Tính toán vận hành hệ thống với tải và việc kết nối các phần tử hệ thống cho

trước, các phân tích chỉ tiết được tính toán nhanh chóng do sử dụng máy vi tính và các công cụ phân tích lưới AC Các công cụ này giúp tải vận hành hệ thống trong

các điều kiện hoạt động với các lọai thiết bị của hệ thống

Với các thiết bị công cụ hiện đại để điều khiển hệ thống và trợ giúp tính toán

nhanh, hệ thống được vận hành với các ưu điểm tốt nhất và họat động tốt đến toàn

nền kinh tê

Thiết kế hệ thống là một chủ đề lớn, phạm vì giáo trình chủ yếu là tính toán đường dây Các nghiên cứu kinh tế và kỹ thuật được thực hiện đề giải bài Joan mang, bằng máy tính để tìm ra cách phân phối tải hợp lí nhất, lựa chọn kinh tế các phân tử của hệ thống

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện

-4-Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

CHƯƠNG 2 DAC TINH PHY T

2.1 PHAN TICH PHY TAI

Phy tai dign 1a s6 liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp kinh t

kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện Xác định phụ tải điện là giai đọan dầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ lựa chọn và kiêm tra các phân tứ của mạng điện như: máy phát, đường dây, máy biển áp và các chỉ tiêu kinh tế kỳ thuật

Phụ tải phân thành 3 loại:

~ Loại hai: Bao gồm những phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mắt điện chỉ gây giảm sút về số lượng sản phẩm

- Loại ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng việc mắt điện không gây ra hậu

quá nghiêm trọng

Tủy theo yêu cầu sử dụng mà ta có các loại đồ thị phụ tái khác nhau: đỗ thị phụ ! tác dụng P(), đồ thị công suất phản kháng Q() đồ thị điện năng tiêu thụ A() Nếu phân theo thời gian để khảo sát thì ta có đỗ thị phụ tải hằng ngày hang thang, hing

Pam = Page - Nee

Pay: La cong suat dat cia dong co

Tạ : Là hiệu suất của động cơ 2.2.2 Phụ tải trung bình P„,

Phụ tải trung bình là một đặc trưng của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó Tông của phụ tải trung bình của các thiết bị sẽ được đánh giá giới hạn của phụ tải tính toán Công thức đùng để tính phụ tài trung bình là:

W

t Trong đỏ: W là điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát

+ là thời gian khảo sát (h)

Po

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điền

Đối với một nhóm thiết bị, phụ tải trung bình của nhóm thiết bị tính theo

công thức sau:

ty ~Šb,

_ Từ các giá trị của phụ tải trung bình ta có thể xác định dược phụ tai tinh toán tinh tổn thất điện năng Phụ tải trung bình được xác định ứng với một ca lam việc một tháng hoặc một năm

2.2.3 Phụ tải cực đại P„.,

Phụ tải cực đại chia ra làm 2 nhóm:

a> Phụ tải cực đại P„„„ : Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời sian tương đối ngắn, thời gian được tính khoảng 5-10 đến 20 phút tương ứng với một ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày Phụ tải cực đại đôi khi cũng dược dùng như phụ tải tính toán

Phụ tải cực đại dùng để tính tốn thất công suất lớn nhất, để chọn thiết

đây dẫn

b> Phụ tải đình nhọn Pạ, : Là phụ tải cực đại xuất hiện từ 1-2s Phụ tải định nhọn được dùng để kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ dùng dé kiém tra cau chì Phụ tài định nhọn thường xây ra khi động cơ khởi động

2.2.4 Phụ tải tính toán P„

Là thành phần chủ yếu để chọn thiết bị trong cung cấp điện

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi và được xem như là tương

đương với phụ tải thực tế Khi chọn phụ tải tính toán phải đảm bảo an toàn

Sự phát nhiệt của các thiết bị thường dao động trong khoảng 30 phút vì vậy

thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất trong khoảng thời gian 30 phút đẻ

làm phụ tải tính toán ( còn gọi là phụ tải nửa giờ)

Công suất định mức của hệ thống có thể được chọn theo trị số nhỏ nhất trong

các công suất tính theo điều kiện phát nóng và điều kiện sụt áp

> Hé sé phy tai ky

Hệ số phụ tải là tỉ số giữa công suất tải trung bình trên công suất tải cực dại

trong khoảng thời gian khảo sát

Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian XÉL

Hệ số cực đại tính với một ca làm việc có phụ tải lớn nhất Hệ số cực đại phụ thuộc bị hiệu quả và hệ số sử dụng Kạ¿ Số thiết bị hiệu quả được dịnh nghĩa

là số thiết bị có củng chế độ

Kms= Pu/P

>_ Hệ số nhu cầu kạc

Hệ số nhụ cầu là tỉ số giữa công suất tiêu thụ tải cực đại trên tổng công suat dink

mức nổi với hệ thống Hệ số nhu cẩu tiêu thụ của tải có thể tính từng phần của hệ thống như trong phụ tải công nghiệp và thương mại Kạc < Ì

Nếu trong nhóm thiết bị mà hệ số cos của các thiết bị khác nhau thì ta phải tính

coso trung bình theo công thức sau:

Nhược điểm: chủ yêu là kém chính xác vì hệ số nhu cầu kiểm tra trong số (ax

1ä một số liệu cho trước cố định, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị

trong nhóm theo công thức xác định như cầu: K„; = Ka « Kins

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán theo sông suất phụ tải

Truong Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện Giá trị Po có thể tra trong số tay Giá trị Pạ của từng hộ tiêu thụ do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có

Phương pháp này chỉ cho kết qủa gần đúng, vì vậy nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kê Sơ bộ Nó cũng được dùng để tính phụ tái các phân xưởng có mật

độ máy móc sản xuất tương đối đều,

Vidu Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội của nhà máy

cơ khí Cho biết sọ = 0.3 KVA/mể, diện tích phân xưởng F = 13.000m”

Phụ tải tính toán: S„ = Sạ.F = 03 x 13.000 = 3900kva

2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị

M số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm(sản lượng)

wụ suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh Tinax thoi gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ

Ứ điểm: cho kết quả tính tương đối chính xác

Nhược điểm: chỉ giới hạn cho một số thiết bị điện Phương pháp này dược tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như : quạt gió bơm nước

„máy nén khí

2.3.4 Xác định oun tải theo hé sé cure dai kmay Va công suất định mức Pạ„,

Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương dối don giản đã nêu ở trên, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thi nên dùng theo phương pháp tính theo hệ số cực đại

Công thức tính

Pu = Kinax + kya» Pam

Trong đó

Pam công suất định mức, kW;

Kmax Ksa hé 86 cực đại và hệ số sử dụng,

Ưu điểm: Phương pháp này cho kết quả có độ chính xác cao vì khi xác định

số thiết bị điện hiệu quả chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như: ảnh hưởng của các thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như số thiết bị khác nhau về chế độ làm việc

Hệ số kạu trong số tay hoặc tỉnh bằng công thức đã được nêu ở phản trước, Khi sử dụng công thức này trong một số trường hợp cụ thể ta có thể sử dụng công thức gần đúng sau:

Trường hợp l: ` Khin <3 và mạ <4

P, ee Pay

Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Điện

-§-Trường Đại Học Công Nghiệp how Di

0.875 Trường hgp2: n >3 vé mq <4 phu tải tính toán được xác định theo công thức

Py DP

Trong đó: kụ, là hệ số phụ tải từng may

Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như

-9-Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Di

CHUONG 3

CAC THONG SO DUONG DAY TRUYEN TA!

3.1 ĐƯỜNG DAY TRUYEN TAI TREN KHONG

Một đường day truyền tải trên không bao gồm một bộ dây dẫn kích thước thích hợp được bố trí hợp lí trong không gian, được cách điện, treo trên cột hoặc trên trụ điện Phần chính của đường dây là dây dẫn điện

Dây dẫn điện thường dùng để truyền tải điện là dây đồng hay dây ACSR (dây nhôm lõi thép) Đôi khi dây dẫn tòan nhôm được dùng làm dây pha cỏn dây thép được dùng như đây nỗi dat

Các thông số chính của đường dây được yêu câu tính là điện trở, diện cảm và kháng trở tương đương, điện dung và dung trở tương ứng Từ đó có thế mô hình đường dây để giải quyết các bai toán dưới những điều kiện vận hành khác nhau 3.1.1 Điện trở đường dây truyền tải trên khong

Điện trở là thông số quan trọng của đường dây, nó ảnh hưởng dến hiệu quả tài, nó là nguyên nhân sinh nhiệ

Điện trở của dây dẫn tròn đồng nhất được xác định theo biểu thức

với: p: là điện trở suất của dây dẫn

1: Chiều dài dây dẫn

A: Tiết diện dây dẫn

Điện trở của dây dẫn chịu ảnh hưởng của ba yếu tố:

độ

Khi dẫn dòng điện xoay chiều điện trở của dây dẫn tăng lên so với dẫn dòng diện một chiều; điều này là do ảnh hưởng của hiệu ứng mặt ngoài Ví dụ ở tẫn số 60H điện trở tăng 2% do với dòng điện một chiều

tân số, mức độ xoắn vả nhiệt

Điện trở của dây cũng tăng lên khi nhiệt độ tăng với mỗi liên hệ như sau:

Vi: Ry, Rạ là điện trở ứng với nhiệt độ tụ tạ

T là hằng số nhiệt phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn,

ví dụ với nhôm T gần bằng 228

Chính vì những ảnh hưởng như vậy nên trong thực tiễn tốt nhất là dựa vào thông số của nhà sản xì

3.1.2 Điện cảm và cảm kháng của đường dây TTTK

+ Điện cảm của dây đơn

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện ~10-

Trường Đại Học Công Nghiệp, Khoa Bién

Trong phần nảy chủ yếu chúng ta đi tìm biểu thức xác định điện cảm L của đường dây đơn Điện cảm của đường dây dơn gồm điện cảm trong và điện cảm ngoài (do từ thông móc vòng giữa các đây dẫn tạo ra- chúng ta hay gọi là hỗ cảm)

“Xét một dây dẫn hình trụ, tiết điện đặc dài võ hạn tai dòng điện I Tự cám L cho bởi:

Bang các chứng mỉnh đơn giản ta có được:

Điện cảm bên trong:

Lig He = 1 107 (Him) Sr 2 Điện cảm bên ngoài:

Leg 210" In (Hm)

Điện cảm tổng cộng của đây dẫn là:

D 1=[1xanÐ :

Hay 1Z2.10”In 2 (H/m)

Với r° là bán kính trung bình hình học tự thân của dây dẫn

r=0779r

Nếu xác định theo bán kính trang bình nhân giữa các đây cùng pha (GAR) và qui

về điện cảm trên một km chiều dai day thì:

Le

2 p(t

Trong trường hợp nay D,=r

Đối với dây cáp bên nhiều sợi, trong công thức trên sử dụng bán kinh trung binh nhan ki higu GMR (Geometric Mean Radius) Ds - hay can gọi là khoảng cách trưng bình hình học tự thân

Truong Dai Học Công Nghiệp Khua Điện

Dn, là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn (kí hiệu GMD) gọi là

GMD hỗ tương

GMD tự thân hay GMR của dây dẫn nhiều sợi;

Stt |Số sợi trong một bó dây GMR

1 |1 sợi (Dây tròn đặc ruột) 0.779R

Điện cảm của đường dây một pha:

> Đường đây một pha gồm một dây dẫn đi và một dây dẫn về

- Nếu rị= rạ= r thì Lị=Lạ=L

L=2.107In 2» 5 ” (H/m)

Trong đó: D_ là khoảng cách giữa hai dây dẫn

D, la bán kinh trung bình nhân

(tuỳ theo số sợi trong một dây )

- Nếu rị #r; thì Lị # Lạ

> Điện cảm của mạch một pha với nhiều dây dẫn

Đề tăng khả pang tai dong điện, dùng, dây có nhiều sợi Một đường dây đơn pha bao

gồm 2 dây dẫn cung cấp tải và 2 dây dẫn cho mạch về

a Dax x

Dav Duy

¢ b Dạy ¥ Điện cảm của dây dẫn cho bởi công thức trên 1 m chiều dài là:

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

===

> Nếu X lớn ảnh hưởng không tốt đến quá trình tải điện và làm giảm khả năng tải nên Để giảm X người ta tăng bán kính dây dẫn bằng cách phân dây dẫn của } pha thành nhiều sợi đặt trên một khung định vị Như vậy tiết diện đây không thay dồi

mà bán kính dây dẫn tăng lên

Hình 3.2: Mô hình đường dây pha kép (một pha đi nhiều sợi)

Một số giá trị GMR tương đương của đường dây một pha được tạo từ nhiều bó dây

phổ biến trong thực tiễn (hình 3.2)

nếu gọi d, là bán kính trung bình nhân tự thân của mỗi dây và D, là bán kính trung bình nhân lộ đây thì:

ở hình 3.2a: D.=4, xe

ở hình 3.2b: D,=4,xa?

ở hình 3.2c: Dy= 1,1094/d, xd?

s* Diện cắm của đường dây ba pha:

»> Ba pha đặt đối xứng tại ba đỉnh của tam giác đều

Nếu một đường dây truyền tải 3 pha cân bằng, điện thế giữa mỗi pha bằng nha không có sự chênh lệch nào Một trong những cách bố trí thông dụng nhất là bế trí hình tam giác đều

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Di

> Ba pha dat không đối xứng trong không gian

Do đó để đâm bảo cân bằng điện cảm trên các dây, trong thực

thực hiện việc hoán đổi pha như sai

Hình 3.5: Đường dây ba pha có hoán đổi pha

$* Điện cảm của đường dây ba pha lộ kép:

Hình 3.6: Đường dây ba pha lộ kép

Đường dây 3 pha lộ kép chứa 2 dây dẫn song song trong mỗi pha của dườn,

dây và dòng điện trong mỗi pha được chia đều nhau giữa 2 đây dẫn song song pha đó Đồng thời để cho sụt áp cảm ứng trên toàn bộ chiều dải đường day duge dé xứng ở cả ba pha thì các pha phải hoán vị lẫn nhau và hoán vị đẩy đủ trên cả chiết dai đường đây

Và GMD tương đương mỗi pha được xác định:

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện ~14-

với D, là bán kính trung bình nhân trong mỗi lộ pha

Khi đó GMR tính toán trong mỗi dây pha đối với trung tính là:

GMR =YD.,DyDy liện cảm mỗi pha tính trên mỗi km đường dây được xác định:

** Cảm kháng của đường dây truyền tải:

Cảm kháng mỗi pha cho bởi

X=2mf.L Với L là điện cảm mỗi pha trong đường dây 3 pha

Ví dụ 1: Một đường dây truyền tải được sắp xếp theo dạng hình tam giác đều với mỗi cạch là 6 em Đường kinh mỗi dây là 1,27cn, chiều dài đường dây là 25km

"Tìm điện cảm trên mỗi pha

3.1.3 Điện dung và dung kháng của đường dây TTTK

s* Điện dung của đường dây

Một thông số đặc trưng của đường dây truyền tải là điện dung C Điện dung của đường dây ngắn ảnh hưởng không đáng kể đến sự làm việc của đường dây Tuy nhiên khi đường dây dài, điện dung có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất đường dây

độ sụt áp, và hệ số công suất trong điều kiện bình thường cũng như ảnh hưởng đến

sự làm việc quá độ của đường dây

dung sẽ dùng trị số bản kính thật của dây dẫn r thay vì GMR

như trường hợp tính toán điện cảm

qa

> Dign dưng của đường dây một pha

Hình 3.7: Đường dây một pha

4

Điện dung giữa hai đây dẫn được xác định theo biểu thức:

1H3.8a- Mô hình điện dung đây đến dây 'H3.§b:Điện dung day dén trung tinh

Hình 3.8: Mô hình điện dung đường dây

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

thế số vào chúng ta có giá trị tính theo mỗi km đường dây như sau:

C=29556 (wF/km) In D : Các biểu thức trên chưa xét đến ảnh hưởng của bó dây Trong trường hợp xét dén ảnh hưởng của bó dây chúng ta cũng xác định tương tự như phân điện cảm Khi dó:

với r là bán kính của mỗi sợi dây

> Điệu dung của đường dây ba pha

Hình 3.9: Mô hình đường dây ba pha có hoán đối pha

Trong trường hợp nảy chủ yếu chúng ta xác định điện dung giữa các dây pha với trung tính (đất) Trở lại với cách chứng minh tương tự ta có công thức xác định điện dung giữa dây pha với trung tính như sau (chú ý chúng ta xét trong mạng đường dây có hoán đôi pha):

276, GMD

-I?-Trưởng Đại Học C Ông Nghiệp Khoa Điện

0.0556

C —GMD (uF/km)

In - -,

F

> Điện dung của đường đây ba pha lộ kép

Tương tự như vậy chúng ta xác định điện dung của đường dây ba pha lò kép như sau:

2£, GMD

In GMR,

Ví Dụ 2: Tính toán điện dung trên một km đường dây, trên một pha của đây chùm

2 sợi như hình vẽ Đường kính mỗi đây là Š (cm)

-18-Trường Đại Học Công Nghiệp, Khoa t 3.2 TINH TOAN CAC THAM SO DUONG DAY TRUYEN TAL

Đường dây truyền tải mang công suất từ các nhà máy phát điện tới trạm nhận hay các trạm truyền tải Nhiệm vụ chính của đường đây là truyền công suất qua a é tột cách kinh tế Những thông sổ chính được khảo sát là điện

công suất và hệ số công suất ở đầu gửi và đâu nhận Những yêu câu

đầu nhận sẽ được xác định bởi phụ tải Sự khác nhau về điện áp giữa đầu gửi và dâu nhận được định nghĩa là độ sụt áp trên đường đây truyền tải

+ Phần trăm sụt áp cho bởi:

Với R 1a điện trở của đường dây mỗi pha,

1 là dòng điện pha đầu nhận

« Hiệu suất của đường dây = Công suất đầu nhận/ công suất đầu gửi

* Tên thất trên đường dây truyền tải la: AP

Đường dây truyền tải được chọn để tốn thất thấp nhất và hiệu quả cao trong điều kiện vận hành Độ sụt áp pha nằm trong giới hạn cho phép

„._ Sự làm việc của đường dây phụ thuộc chủ yếu vào cách bố trí mạch và thông

số mạch Các thông số mạch là điện trở, điện cảm L và cảm kháng Xí điện dung C

va dung khang X

Nếu thông số được giả định cho toàn thể đường đây và gắn ở vị trí thích hợp

để giải bài tóan mạch, chúng được gọi là thông số tập trung Nếu các trị số khác nhau của các thông số này trên từng đơn vị chiều dài từ điểm nảy đến điểm khác của đường đây gọi là thông số rải

Đường dây truyền tải phân thành ba loại: đường đây truyền tài ngắn trung bình và đường đây truyền tải dải

Đường dây ngắn hơn 80 km được gọi là đường dây ngắn Trong trưởng hợp đường đây truyền tải ngắn, hiệu ứng điện dung được bỏ qua và không cần tinh toán lúc làm việc

Đường dây có chiều đài từ 80 km đến 240km được coi là đường dây trung bình Trong trường hợp đường dây trung binh, hiệu ứng điện dung được khảo sát bằng cách giả thuyết điện dung C của đường dây đặt tập trung ở giữa dường dây

hay C/2 ở tại mỗi đầu của đường dây

Đường dây đài hơn 240km được xem như đường dây dài và trong trường hợp này các thông số rải trên từng đơn vị chiều đài được khảo sát để tính toán chế độ lâm việc của đường dây

‘HUNG BIEU THUC TỎNG QUÁT PHÂN TÍCH DUONG DAY TRUYEN

TAI

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Điện

Khảo sát một đường dây dài, nó được coi như là một mạch có thông số rải Các thông số là điện trở, cảm kháng trên đơn vị chiều dài đường đây tạo thành mạch nói tiếp Điện dung và điện dẫn do rò rỉ tạo thành mạch song song trên ting don vi chiều dài đường dây,

V, và l„ là điện áp và dòng điện ở đầu nhận, những thông số này được lấy ra từ đặc tinh tai V, va I, là điện áp và dòng điện ở đầu phát, những thông số này bị ánh hướng bởi các thông số đường đây

Mach thay thé thông số rải đường dây dài được biểu diễn ở hình 3.10

Điện áp và đông điện ở bắt cứ điểm nào của đường đây cũng có thể tìm được bằng cách triển khai các phương trình mô tả các quan hệ giữa một điêm so với các trị số

ở đầu nhận hoặc đầu gửi

Hình 3.11: Mô hình mạng hai cửa

của đường dây truyền tai

Z=R+jX

v Hình 3.12: Mô hình đường dây ngắn

'Thông thường các giá trị điện trở và điện cảm của đường đây dược cho trên mỗi km chiều đải dây dẫn nên tổng trở được xác định:

Z= (ty +)xo)l = R+jX

ở đây rạ và xe là điện trở và điện kháng trên mỗi km chiều dài đường dây: | 1a

đài đường dây

Từ hình vẽ ta xác định được mối liên hệ giữa dòng điện,

-Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Dié,

Dòng điện đầu nhận: Tp=7

3V

Điện áp pha đầu gởi: Vs= Vạ+Zlạ

Dòng điện đầu gởi bằng đầu nhận: Is=lạ

(do không có thành phần điện dung)

Kết hợp hệ phương trình tổng quát và điều kiện đường dây ngắn ta có:

A=1;B=Z; C=0; D=l Nhận thấy rằng đối với đường dây ngắn khi cuối đường dây không mang tải thì điệt

áp đầu phát bằng điện áp đầu nhận Độ sụt áp của đường dây phụ thuộc vào công

suất, thuộc tính của tải và được minh họa ở giản đổ vectơ hình (3.13)

(a): Tải thuần trở (b): Tải sớm pha (e): Tải trễ pha

Hình 3.13: Giản đồ veetơ điện áp của đường dây ngắn Công suất ở đầu phát được xác định theo biểu thức:

Ñsạp = 3ý I, Tén that công suất trên đường dây truyền tải:

a) Điện áp đầu gửi

b) Dòng điện đầu gửi

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Điện

-21-Truong Dai Hoc Cong Nghiệp nh Khoa Điện

e) Hệ số công suất đầu gửi

d) Góc lệch pha giữa đầu nhận và đầu gửi

Điện áp pha đầu nhận là: Vụ=3Ÿ 19.052,55 ⁄0(V)

Đường dây ngắn, dòng điện đầu gửi bằng đòng điện pha cuối đường dây là:

Sự lệch pha giữa điện áp đầu nhận và điện áp đầu gửi là 8,346° , khi chọn véctơ Vụ

là véctơ chuân thì góc lệch ‘ad giữa điện áp đầu gửi và đồng điện dầu gửi là :

= 8,346° + 36,87 = 45,216

Hệ số công suất ở đầu otis là : cos ®, = cos45,216° = 0,7 ; Suy ra sin ®, = 0,709

Công suất đầu gửi

‘ Ss = 3, 1, = 3*23.500*437,386 (0,7+j0,709).10 (KVA)

= 21,752 +j21

Độ lớn điện áp dây đầu phát là |⁄¿„|= v3|1⁄4| = 137.66(kV)

Dòng điện pha đầu đường dây:

Hình 3.14: Mô hình đường dây trung bình

Trên hình vẽ (3.14) Y được gọi là tổng dẫn của đường dây và được xác dinh theo biểu thức:

Y

(g+j@C)I Phương trình dòng điện và điện áp tại đầu phát được viết theo đầu nhận trong mô hình đường dây trung bình như sau:

Vs = VatZh

Y

Is= het Vs với l, la dòng điện nối tiếp được xác định theo định luat Kirchhoff 1a:

I= Tet Ves thay gia tri I vào ta được:

Với các phần tử trong mạng hai cửa được xác định như trên, mối liên hệ gii

áp, dòng điện đầu nhận và phát vẫn được viết như phương trình -Nhận th:

trong mạng hai cửa này luôn có quan hệ:

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điệm -24

Truong Dai Hoc Công Nghiệp = — Khoa Điện

>

A=D= (14+ 2"), B=Z(1+T c=y

Mạch tương đương hình T của đường dây truyền tải trung bình như hình vẽ

Độ dẫn điện G của đường dây không đáng kể Điện áp ở giữa đường dây V, là tổng vectơ điện áp của đầu nhận và sụt áp qua một nửa tổng trở của đường dây

Một khi các hằng số mạch của đường dây được xác định và mạch tương đương

được thành lập thì độ sụt áp, tổn thất, hiệu suất, độ lệch pha, có thể được tính toán,

Ví dụ 4.4

Một đường dây tải điện dài 100km, điện ap đường dây là 220kV; điện trớ trên mỗi pha của đường dây là 0.04@/km; điện cảm trên mỗi pha là 0.00075H/km; điện dung của đường dây là 0.01.10'(F/km); bỏ qua điện dẫn Đường dây cung, cấp cho một tải có công suất 250MVA, cos@=0.75(trể), điện áp 210kV Tần số của lưới diện là 50Hz; dùng mô hình đường dây trung bình hãy xác định: điện áp, công suất đầu phát, hiệu suất truyền tải và độ sụt áp

Dién 4p pha dau nhén la: Va= an = 121.2436 20 (kV)

Công suất biểu kiến đầu nhận:

Srsp 250 Z(arccos(0.75)) =(187.50+j165.36)MVA

Dòng điện pha cuối đường dây (áp dụng công thức (4.60)) là:

lạ= Suse (0.5155 - j0.4546)kA 3H,

Thay các giá trị trên vào phương trình (4.62) ta được:

lý = (0.5139 - j0.4146)kA

Vs = (133.57 +j10.404)kV Ssap = (192.97 +j182.17)MVA

-25-Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điềo

Hiệu suất truyền tải (áp dụng công thức (4.68)):

CHƯƠNG 4

THIET KE DUONG DAY TRUYEN TA

4.1 NHUNG YEU CAU CUA DUONG DAY TRUYEN TA!

Đường dây truyền tải phải truyền công suất qua một khoảng cách kinh tế và

an toàn Đường đây tải lượng công suất có cosø cho trước, độ sụt áp qua nó nằm trong giới hạn cho phép và hiệu suất cao

Đường dây cũng phải chịu đựng được khi thời tiết thay đồi, chịu được áp lực gió nhiệt độ môi trường, nói cách khác phải chịu nôi lực tác động cơ học Tôn that vằng quang hợp lý, dòng điện điện dung dẫn đường đây không vượt giới hạn cho phép Nói tóm lại, đường dây phải có khả năng tải công suất yêu cât tục và không hư hỏng do các nguyên nhân về cơ

hệ thông với nhau Hệ thống truyền tải bao gồm các thiết bị từ đầu phát, đường dây truyền tải các trạm, trang thiết bị ở đầu nhận cho tới đầu vào của mạng phân phối

4.2 CHỌN LỰA CÁP ĐIỆN THẺ CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN CAO THẺ

Khi tải công suất cảng lớn trên đường dây càng dài thì điện thế đường dã truyền tải phải cảng cao Tuy nhiên việc chọn lựa điện thế dựa theo cấp đi

chuẩn của từng quốc gia Điện thế được chọn phải kinh tế, phụ thuộc vào gi:

đường dây, trang thiết bị như máy biến áp,máy cắt, sứ cách điện Giá cả các thiết

bị này cũng sẽ tăng nhanh từ cấp điện thế 230kV trở lên Để chuyên tải công suất lớn có thể dùng điện thế 230kV kết hợp với đặt tụ bù trên đường dây thay vì dùng điện thế cao hơn Các điện thế chuẩn thường được dùng là 1IkV.22kV.35kV cho đường đây ngắn, 66kV và 110kV cho đường dây trung bình và 132kV cho đường

cua

Trong việc lựa chọn điện thế của đường dây truyền tải, điện thể hiện tại và tương lai của các đường dây khác nhau cần phải được lưu ý Yêu cầu trong tương lai có thể liên kết các đường dây với nhau Trong trường hợp cân thiết có thể chọn

cấp điện thế cao hơn cắp điện thế kinh tế

'Việc chọn lựa điện thế kết hợp với tiết diện dây dẫn để tổn thất công s

sụt áp của đường dây nằm trong giới hạn cho phép Công suất được truy:

khoảng cách tải cùng quyết định điện thế yêu cầu Sơ bộ để chọn điện thể có thể dùng bảng 4.1 hướng dẫn sau

Trường Đại Học Công Nghiệp, Chow Did

Việc chọn dây dẫn, giới hạn tổn thất, độ sụt áp, cách bố trí dây dẫn cũng ảnh

hưởng đến việc chọn điện thế đường dây Phương pháp tốt nhất quyết định chọn

điện thế đường dây là tìm giá thành đầu tư trang thiết bị và vận hành tương ứng với

các cấp điện thể khác nhau Thiết kế đường đây, do đó thường phải khảo sát hai hay

ba cấp điện thế và hai hay ba cỡ dây dẫn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật của

4.3 CHON DAY DAN:

Dây dẫn có thể là dây đồng cứng nhiều sợi hay dây nhôm lõi thép Đối với dường dây ngắn, điện thể dưới 33 kV, dây đồng thường được dùng Đồi với dường dây cao thé, khoảng vượt và trọng lượng dây tăng, dây dẫn nhôm lõi thép(4SC#) được dùng

Kích cỡ đây dẫn thường được chọ tùy theo chiều đài đường dây, tải và điện thé đường dây Đối với lượng tốn thất năng lượng cho trước ( thường được tính theo % của năng lượng truyền tải ), tiét điện cũng như trọng lượng dây dẫn thay dỗi ty lệ nghịch với bình phương điện thế đường dây Tổn that la 37° r/km là điện trở mỗi km Dòng điện trên đường dây tuỳ thuộc vào điện thế và hệ

tải, Khi điện thể tăng lên.tiết diện dây dẫn giảm, điện thế cao hơn làm giảm

Tuy nhiên ở điện thế cao ( >130kV) các tôn thất khác phải được quan tâm như dộ

rò rỉ cách điện, tổn thất vằng quang Dòng điện điện dung cũng tăng lên khi điện thẻ

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện -28-

Trường Đại Học Công Nghỉ Khoa Dig

4.3.1 Dây dẫn chuẩn đùng cho đường dây truyền tải

Bảng 5.3 cho kích cỡ gần đúng, trọng lượng, điện trở và lực căng đây của đây dẫn đồng nhiều sợi

Tiết diện | Số sợi và đường kính Đường j Điệntrở | Trọng | Luc din

tương | Nhôm(em?) | Thép(em”)| kính mỗi lượng | của dây

đồng ngoai(em) | km(@) | tổng mỗi | dẫn tông

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện -29

Trường Đại Học Công Nghiệp

Tiết điện tương đương _ [ Đông điện an toàn (A)

4.4 BO TRI DAY DAN:

Cách bố trí các dây dẫn phụ thuộc điện thể đường dây vả khoảng vượt Day di không được chạm nhau đo độ võng khi có gió hay nhiệt độ thay đỏ đây dã lây dẫn cũ phải cần độ tin cậy để khi có sóng truyền do sét Điện cảm và cảm kháng của dười dây phụ thuộc vào cách bố trí và phải thỏa mãn yêu cầu kỳ thuật

Bố trí đây có thể theo chiều ngang, dọc hay tam giác đều Bảng 5.6 cho khoái

cách gần đúng giữa dây dẫn theo điện thé

Khi điện thế xoay chiều giữa hai dây dẫn song song tang t6i giéi han sé xuat hi¢

trên bề mặt đây dẫn ánh sáng màu tím nhạt và âm thanh Hiện tượng này gọi lả và

quang Trong không khí chứa những phần tử tích điện hay ion dòng điện ch¿

—_———_—

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện 30

Truong Dai Hoc Ce Ong Nghiệp Khoa Điện trong dây dẫn làm cho những phần tử đó di chuyến và va chạm với những phan tur không tích điện trong không khí Khi gradient điện thế đủ cao, những phần tử này sẽ

xả điện do va chạm của điện tử và như thế ion hóa những phản tử không tích d Hiệu ứng này tiếp tục như phản ứng dây chuyền Khi hiệu điện thế giữa các đây dễ đạt tới lúc bắt đâu ion hóa được gọi là ; “điện thế phá vỡ tới hạn “, La tạo thành vàng quang Khi điện thế đây lớn hơn điện thế tới hạn này, vằng, quang xuất hiện nhưng không thấy được Để thầy được ánh sáng điện thế cần phái cao hơn và điện thế lúc này là : “điện thế thấy được tới hạn *, #„ Gradient điện thế làm hư hỏng, diện, môi hoàn toàn được gọi là sức phá vỡ điện môi của vật liệu đối với không, khi trị số điện thế này là 30kV ( tối đa ) trên mỗi em ở 76 cm ap suat va 25°C, Điện thế này tỷ lệ này đối với mật độ không khí Mật độ không khí ở ö cm(Hg) áp suất và t°C được tính bởi :

E, =2t, bem r dino (kV) (4.3) với m- hệ số bề mặt

Đối với dây bóng láng,m=];

đối với dây bề mặt nhám:0,92<m<0,94, đối với dây dẫn nhiều sợi m=0,82

Điện thế pha tới han thay được tính là:

E, ~2IIxm, xðxr[1* vs vê)

với m, =m, hệ số bề mặt của dây 0,72< m, <0,82

mn (kV) (4.4)

4.5.1 Điện thế tới hạn và các loại dây dẫn :

Loại đây dẫn nhiều sợi hay loại bó có n dây dẫn đồng nhất bồ trí thành day cham

(phân pha) có điện thé téi han thay duge cao hon loại đây dẫn đơn có cùng tiết diện

Vì điện áp tới hạn đối với một dây dẫn có đường kính lớn thì nhỏ hơn điện áp tới hạn đối với dây có đường kính nhỏ hơn Do đó, có thể dùng điện thể cao hơn khi dùng day dan nhiều, sợi sẽ ít bị ảnh hưởng hiện tượng vâng quang hơn so với dây dẫn đơn một sợi Đối với dây dẫn hai sợi, gradient lớn nhất ở bẻ mặt dây dẫn được tính :

Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Điện 1s

tòng Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện

thế phí vỡ có thể được tìm bằng cách thay thế trị số này vảo biểu thức t

Từ phương trình 5.4 thấy rằng £, tang lén tdi da và sau đó giảm Xưởng khi

đường kính dây điện tăng lên.Tăng đường kính dây dẫn tăng tối đa £, không

cho phép vì trọng lượng dây dẫn.Do đó dũng các loại dây dẫn rỗng để tăng F,

ma không được tăng trọng lượng dây dẫn.Nếu dây dẫn cứng đường kính khoảng 125cm và cách nhau giữa các day dan là S,5em thì £, là 142kV diện thể pha trong khi đó đây dẫn rỗng ruột cùng tiết diện thì Z, là 226kV Khi dùng đây chùm, #, của đây có cùng tiết diện là 140,158,173 và 240kV, điện áp pha lần lượt cho dây dẫn có 2.3,4 và 9 dây dẫn con Như vậy phân pha làm tang GMR, 1 mỗi pha giảm vả điện thể phá vỡ tăng nghĩa là giảm bớt ảnh hưởng vằng quane

4.5.2 Tén that vang quang:

„ Khi vằng quang Xảy ra sẽ gây tổn thất năng lượng.Công thức tồn thất do vẳng quang đưới điều kiện thời tiết tốt được cho bằng công thức kinh nghiệm

với E- điện thế pha.kV; f-tan sé, Hz

¿-hệ số mật độ không khí; r- bán kính dây dẫn,cm D-khoảng cách giữa dây dẫn,cm E,-điện thế phả vo (kV) Khi có bão, tổn thất vằng quang được tính bằng cách lấy trị số E„ bảng 0,8 lần

giá trị của nó lúc thời tiết tốt Hạn chế của công thức là :

25 <f< 120hz R>0,25cem

Khou Bigs

Công thức chỉ áp dụng cho thời tiết 161 Nhiéu tac gia khde khi gia thiét ring 1,

tỷ lệ với ở?2 thay vì với ở và thay vào phương trình (4.3)

Khi tỷ số Esl, công thức Peterson được tính :

“=GS—~x# kW/km mỗi dây dẫn (một pha) (4.9)

Nếu điện thế phá vỡ môi trường được giữ khoảng 10% cao hơn điện thế vậ hành, thi ton thất vằng quang không đáng kế ngay cả lúc bão Điều nài yêu

về khoảng cách pha lớn hơn và trụ to hơn so với khi điện thê phá vỡ môi trưởng nhỏ hơn điện thể vận hành đường đây, dây dẫn bện nhiều sợi â

dây rồng có thể dùng ở đường đây cao thế để hạn cÍ

cho phép một mức độ tốn thất vắng quang, điện thị

bình thường và giá thành đâu tư đường dây sẽ thấp

Khi thiết kế đường dây, dây dẫn sẽ dược chọn với tổn thất vằng quang cho phép va thoả mãn diều kiện kỹ thuật và kinh tế Tổng quát tổn thất vẳng quang giới hạn 0,6kW/km dưới thời tiết bình thường.Dây dẫn nhiều sợi phân pha được dùng cho đường dây cao thế,nhất là trên 220KV Dây dẫn nhiều sợi phân pha là

phương án dây dẫn tốt nhất để giảm tổn thất vằng quang khi truyền công suất trên đường dây cao thế

Những đặc tính chính của đường dây là: công suất 3 pha được truyề

công suất ở đầu nhận, khoảng cách tải điện km, điện thể đường dây độ sụt áp cho phép khi đây tải, tốn thất công suất cho phép,giới bạn tỏn thất vằng quang mỗi km.hiệu suất truyền tải, ảnh hưởng đo nhiệt độ lên đường dây khoảng cách

Trường Đại Học Công Nghiệp — Khoa i

an toàn dây dẫn tới mặt đất, sức gió Đường dây thiết kế phải chịu được lự: cho các trường hợp tải nặng, trung bình hay nhẹ

Sau khi thiết kế, các dữ liệu sau được dùng cho cầu trúc xây dựng

Kích cỡ dây dẫn, khoảng cách giữa các dây, loại trụ, khoảng vượt giữa các

số bát sứ, cỡ dây nối đất ( dây chống sét ), vị trí dây nối đất trên trụ lực c cho phép của dây dẫn, độ võng đối với các khoảng vượt khác nhau

4.7 TAL CUA TONG TRO SONG CUA DUONG DAY TRUYEN “

(SIL):

Khi đường dây truyền tải được hoà hợp tải ( phối hợp trở kháng giữa tông tải và tông trở sóng đường dây ) thì dòng điện đầu nhận có giá trị

Ie = Đối với đường day khéng tén hao, Z, 1a thuan tro Tai tương ứng với tổng sóng ở cấp điện áp định mức và được gọi là tổng trở song (Surge Impedance

Loading) và ký hiệu là SIL được cho bởi

giá trị cụ thể của tải tương ứng với đường dây được thiết kế sao cho những ảnl

hưởng trên đường dây là nhỏ nhất Nếu tải có công suất lớn hon SIL, thi phai

gắn thêm tụ bù ở hai đầu đường đây nhằm làm giảm sụt áp và duy trì sự cân bằng điện áp hai đầu dây.Và ngược lại, khi công suất tải nhỏ hơn SIL, thì phải

gắn cuộn kháng hai đầu đường dây nhằm hạn chế dự công suất dung và quá di

áp đầu nhận.Nói chung, trên thực tế công suất đường dây khi đây tái thường lẻ

hon SIL

Gido Trinh Thiét Ké Hé Thong Dién -34-

Trường Đại Học Công Nghiệp, Khoa 4.8 THIET KE PHAN DIEN CUA DUONG DAY TRUYEN TAI:

Thiết kế phần điện của đường dây ( truyền tải được khảo sát ở các chương tru

Thiết kế mẫu một đường dây truyền tải trên không sẽ được làm sáng tỏ bằng bài tập sau

VÍ DỤ :

Thiết kế đường dây ba pha 50Hz truyền công suất 85.000kW có cos¿=( qua khoảng cách 160km Độ sụt áp đường đây nhỏ hơn 12.5% diện th nhận, hiệu suất 95%, và tén thất vâng quang không qúa 0.6kW/km

a/ Chon dign thé, bán kính dây dẫn, khoảng cách giữa các dây

b/ Tính các hằng số đường dây và độ sụt áp

©/ Tìm hiệu suất khi đầy tải

d/ Tinh tồn thất vằng quang mỗi km đường dây và toàn bộ đường dây e/ Tìm dòng điện điện dung khi đường dây không tai

Tải trên đường dây 85.000x160=13,6x10° kW.km

‘Tir bang 5.1, điện thế đáp ứng cho tải này từ 132kV trở lên

Tir bang 5.2, khi chiều dài của đường dây là 160km, thì điện thê đường d phải lớn hơn 132kV.Do đó điện thế sẽ được chọn từ 132 KV 166kV hay nếu

thiết kế 230kV để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật

Đối với đường dây 132kV, dòng điện ở đầu nhận

Điện trở đường dây méi km 6 20°C = 0,1091 2/km

Điện trở đường dây 160km mỗi pha = 17.456 ©

——————ï-———- Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Điện -3

Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Di Điện thể đầu nhận VR mỗi pha ~ 132/V3 kV = 76,420" kV duge cho là vectơ điện thế có gốc pha chuẩn

Khoảng cách tương đương giữa các dây Dm:

GMD ty than day 37 sợi =0,76§r ( tir bang 3.2)

Bán kính ngoài dây dan : r = 2,347/2 cm= 1,1735 em

Ds = 0,768x1,1735= 0,9 cm

im 600cm,

L

Điện cảm mỗi pha mdi met 1=2x10-7x Ð: H/m

Điện cảm mỗi pha của đường dây 160km

L=3.2x23x 107 x2,9494 = 0,217H

Cam khang méi pha X = 27 fL = 3,14x0,208 ~ 65,4 2

Téng tro méi pha Z = 17,456+)65,4 = 67,8 275

Điện dung mỗi pha mỗi met

Dung dan mdi pha

Yoni pha = 2a Cy = 314%1,425 x10 = 0,000448 290" (Siemens)(1/ 2)

Để quyết định chọn cắp điện thé, co day dan cén thiết phải kiểm tru độ sụt ap Vi thế cân tính các hãng số đường dây A, B, C và D

Trường Đại Học Công —=——_:`-—' Nghiệp _

Độ sụt áp AU% = f*— P2 xịogw,= 26:299—56-49) , 1ogs, = 2s, g, v, 76.400

_ Tr s6 nay cao hon trị số cho phép, vì thế phải chọn cấp điện thể cao hơn Lông kết số liệu tính toán đường dây 132kV

Điệnthế | Dôngđiện | Khoảng | Tiétdign Đông DO sut ap |

'Độ sụt áp này vẫn còn cao hơn mức cho phép, do đó cần thiết tiếp tục tính với

mức diện thể cao hơn

“Tóm tắt kết quả tính đối với cấp 166kV

Điện thể đây | Dòng điện | Khoảng cách Ï Tiết diện đồng | Dong Độ sụt áp |

Thiết Kẻ Hệ Thông Điện -38-

Giáo Trình