1 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Họ và tên : ……………………………………… Lớp : ………………………………………………… MSSV : …………………………………………… BÀI 1 DÒNG CÔNG SUẤT VÀ SỰ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI I. MỤC ĐÍCH : ♦ Quan sát dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây truyền tải ba pha đơn giản. ♦ Quan sát sự thay đổi điện áp tại nút tải theo từng loại phụ tải. II. TÓM TẮT LÝ THUYẾT : Đường dây truyền tải: Có nhiều phương pháp để mô hình hoá đường dây truyền tải trong thực tế. Có thể sử dụng mô hình đường dây dài hoặc chia đường dây dài thành nhiều phần có chiều dài tương đối ngắn (dưới 200 km). Khi đó, mỗi một phần tương đương với đường dây trung bình. Khi chiều dài của đường dây tăng lên, nếu chỉ dùng sơ đồ đường dây ngắn sẽ không chính xác vì như vậy đã bỏ qua tổng dẫn ngang (dung dẫn) của đường dây. Ranh giới giữa đường dây dài và đường dây trung bình thường vào khoảng từ 200 – 250 km. Đường dây trung bình có thể thay thế gần đúng bằng mạch tương đương π hoặc T. Mạch π ππ π chuẩn : - Tổng trở nối tiếp : Z=( r 0 +jx 0 ).l - Tổng trở ngang : 2 2 0 lb Y = Trong đó: r 0 : Điện trở trên 1 km đường dây x 0 : Cảm kháng trên 1 km đường dây b 0 : Dung dẫn trên 1 km đường dây l : Chiều dài đường dây (km) Hình1. Mạch π chuẩn của đường dây có chiều dài trung bình Nếu đường dây truyền tải ngắn thành phần dung dẫn ngang có thể bỏ qua. Đường dây tiêu biểu 50 Hz có điện kháng khoảng 0,4Ω/km/pha. Dung kháng ngang khoảng 400 000Ω/km. III. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM : Bộ nguồn (220/380V 3 pha, 0 – 220/380V 3 pha) EMS 8821 Bộ điện trở EMS 8311 Bộ điện cảm EMS 8321 Bộ đường dây truyền tải 3 pha EMS 8329 Z Y/2 Y/2 2 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Bộ điện dung EMS 8331 Bộ đo AC (250/500V) EMS 8426 Bộ đo công suất ba pha (300W/300Var) (2) EMS 8446 Các dây kết nối EMS 9128 Động cơ đồng bộ rotor dây quấn EMS 8241 IV. PHẦN THÍ NGHIỆM : Bước 1: Mắc nối tiếp hai đồng hồ đo công suất đến nguồn 3 pha điều chỉnh, tải cảm 1100Ω như hình 2. Điều chỉnh điện áp nguồn đến 380V. Mục đích của việc mắc mạch này là để kiểm tra thứ tự pha thích hợp áp dụng cho đồng hồ đo công suất. Hình 2. Đọc các đồng hồ, nếu giá trò âm thì kiểm tra lại thứ tự pha. P 1 = _________ W P 2 = _________ W Q 1 = _________ Var Q 2 = _________ Var Bước 2: Sử dụng bộ nguồn AC thay đổi được điện áp, nối mạch như hình 3 và điều chỉnh cảm kháng của đường dây truyền tải đến 400Ω. Nối tải cảm 1100Ω đấu sao và cấp nguồn. Tất cả các thiết bò đo chỉ giá trò dương, nếu đọc giá trò âm thì phải kiểm tra lại thứ tự pha. Hình 3. Bước 3: Để hở mạch (không tải), điều chỉnh điện áp nguồn sao cho điện áp dây E 1 =300V (giữ giá trò này không đổi cho các thí nghiệm tiếp theo). Đo các giá trò E 1 , P 1 , Q 1 và E 2 , P 2 , Q 2 và ghi vào bảng 1. Bước 4: Nối tải cảm ba pha 1100Ω mỗi pha, đọc và ghi số liệu vào bảng 1. Bước 5: Nối tải trở ba pha 1100Ω mỗi pha, đọc và ghi số liệu vào bảng 1. Bước 6: Nối tải dung ba pha 1100Ω mỗi pha, đọc và ghi số liệu vào bảng 1. Bước 7: Nối động cơ không đồng bộ ba pha vào cuối đường dây (dùng động cơ đồng bộ cho hoạt động chế độ không đồng bộ bằng cách không cung cấp nguồn kích từ DC), đọc và ghi số liệu vào bảng 1. Bước 8: Ngắn mạch cuối đường dây truyền tải (có sự giám sát của giáo viên hướng dẫn), đọc và ghi số liệu vào bảng 1. 3 Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm h ệ th ố ng đ i ệ n Bước 9: Tính toán công suất thực (∆P) và kháng (∆Q) do đường dây tiêu thụ trong các bước thí nghiệm 4, 5, 6 và ghi vào bảng 1. Bước 10: Tính toán phần trăm thay đổi điện áp của đường dây truyền tải từ công thức : 100% 0 0 × − =∆ E EE U L Trong đó, E 0 là điện áp E 2 khi tải hở mạch và E L là điện áp E 2 khi mang tải. Ghi kết quả vào bảng 1. Bước Tải E 1 V P 1 W Q 1 Var E 2 V P 2 W Q 2 Var ∆P W ∆Q Var ∆U % 3 Hở mạch 300 4 Tải cảm 300 5 Tải trở 300 6 Tải dung 300 7 Động cơ 300 8 Ngắn mạch 300 Bảng 1. V. CÂU HỎI KIỂM TRA: 1. Một đường dây truyền tải ba pha có cảm kháng 120Ω/pha được nối kết với tải sao có điện trở là 160Ω/pha. Nếu điện áp nguồn là 70 KV (điện áp dây), hãy tính: a) Điện áp pha ____________________________________________________________________________ b) Dòng điện truyền trên đường dây ____________________________________________________________________________ c) Công suất thực và kháng cung cấp cho tải ____________________________________________________________________________ 2. Một đường dây truyền tải ba pha 500 km có cảm kháng 200Ω/pha và dung kháng ngang là 800Ω. Giả sử mạch điện tương đương của đường dây được cho trong hình 4. Nếu điện áp nguồn S là 330 KV, điện áp tại đầu nhận là bao nhiêu khi tải R không được nối kết vào đường dây? ____________________________________________________________________________ Hình 4. Tính toán công suất kháng của nguồn theo kVar. Nguồn cung cấp hay hấp thu công suất phản kháng? ____________________________________________________________________________ R S 100 Ω 100 Ω 800 Ω S R . điều chỉnh điện áp nguồn sao cho điện áp dây E 1 =300V (giữ giá trò này không đổi cho các thí nghiệm tiếp theo). Đo các giá trò E 1 , P 1 , Q 1 và E 2 , P 2 , Q 2 và ghi vào bảng 1. Bước. ngang khoảng 400 000Ω/km. III. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM : Bộ nguồn (220/380V 3 pha, 0 – 220/380V 3 pha) EMS 88 21 Bộ điện trở EMS 8 311 Bộ điện cảm EMS 83 21 Bộ đường dây truyền tải 3 pha EMS. EMS 912 8 Động cơ đồng bộ rotor dây quấn EMS 82 41 IV. PHẦN THÍ NGHIỆM : Bước 1: Mắc nối tiếp hai đồng hồ đo công suất đến nguồn 3 pha điều chỉnh, tải cảm 11 00Ω như hình 2. Điều chỉnh điện