Luận văn kỹ thuật điện, điện tử khảo sát vận hành đường dây tải điện trên không

Chương 1: Thông số đường dây tải điện trên không Một đường dây truyền tải có thể được mô hình bằng một mạch tương ương để giải những bài toán dưới những điều kiện vận hành khác nhau, k

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT VẬN HÀNH ĐƯỜNG DAY TAI DIEN TREN KHONG

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG DAI HOC DL KY THUAT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN -~ ĐIỆN TU Ko Aerre HO

eK ek He:

NHIEM VU LUAN AN TOT NGHIEP

Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên SV: TRAN PU TU mssv: SIPCIFD

_ Ngành : Điển Ong Nghaep ¬ te tees Lop Loe 00DG2 ¬—

1 Đầu để luận án tốt nghiệp :

- Kha Dé Var hawk ting aay tae lth an

ben khống

2 Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban dâu) :

mt Ake Mirren Abe thong „8 Móng, “le, a in tư tung

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án : O4 /4O/:240H

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 0ð/04|#ơoS

u FSKH lê Đế Lộc %Á cnnnsennine 50 ¬ sienna

TQ c S LH He nà Hà nhu reeereg sang cà

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG ĐẪN CHÍNH

Ngày Ô tháng !Ô năm 200.4¢ : (Ki va ghi ra ho ten)

Trang 3

NHÂN XÉT CUA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày Thấng Năm

Chữ ký giáo viên (Ghi rõ họ và tên)

Le oe Cea

Se

Trang 4

NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Ngay Tháng Năm

Chữ ký giáo viên (Ghi rõ họ và tên)

Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa — hiện đại hóa đất nước, công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng, bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng

rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân

Hệ thống điện ngày càng phức tạp , do đó công tác khảo sát và vận hành

đường dây tải điện cần được làm thường xuyên để có thể cung cấp nhiều thông

tin chính xác trong công việc truyền tải và phân phối điện năng

Hơn nữa việc ứng dụng máy tính để vận hành đường dây tải điện là một việc

làm hết sức cần thiết Do đó phân mềm Matlab được sử dụng với mục đích tính

toán, lập trình, giải quyết các bài toán đường dây tải điện một cách chính xác

và cho hiệu quả cao

Em xin chân thành cầm ơn Thây Hồ Đắc Lộc - Thay Huỳnh Châu Duy đã

hết sức nhiệt tình giúp đỡ em trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp — Xin cảm

ơn toàn thể quí Thầy Cô bộ môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa

TPHCM

Sau cùng Em xin chân thành cảm ơn quí Thầy Cô Khoa Điện - Điện Tử Trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ đã truyền lại cho em những

kiến thức và kinh nghiệm quí báu của mình, cũng như tạo mọi điều kiện thuận

lợi cho em hoàn thành nhiệm vụ Xin chúc các Thầy Cô nhiều sức khỏe để tiếp

tục sự nghiệp trồng người của mình

TPHCM _ ngày 05/01/2005

Sinh Viên Thực Hiện

TRẦN ĐỨC TÚ

Trang 6

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu

Chương I

1.1 Điện trở của đường dây tải điện trên không _ 2

1.1.1 Điện trở dây dẫn . 5-5 nhe ere 2

1.1.2 Khả năng mang tải của dây dẫn trên không 3

1.2 _ Điện cảm của đường dây tải điện trên không . - 5

1.2.2 Điện cảm và bán kính trung bình nhân của dây dẫn . 10

1.2.3 Điện cảm của đường dây một pha . -. +<+<<sssteeieere 11

1.2.4 Điện cảm của đường dây ba pha eseehererrrrve 12

1.2.5 Đường dây đơn ba pha đối xứng .-c-cstsssreieererereree 14

1.2.7 Đường dây ba pha lộ Kép - 2 chi 16

1.3 Điện dung của đường đây tải điện trên không .- 17

1.3.1 Điện dung của đường dây một pha . cs+ieieseseeesee 17

1.3.2 Điện dung của đường dây ba pha đối xứng . 19

Chương 2

MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG 24

2.1 Mô hình đường dây truyền tải ngắn _ - 25

2.2_ Mô hình đường đây truyền tải trung bình -++ 26

2.2.2 Mạch T chuẩn ¿-.+-c+ 2tr1 28

2.3 Mô hình đường dây truyền tải đài - ‹ -c<cec+ccrrereeereee 29

2.3.1 Đường đây tải điện đài cccccc 222tr rrrrie 29

2.3.2 Mạch tương đương của đường dây dài .- se 36

2.3.3 Cách tính hằng số mạch 4,,C,Ð của đường day tai dién dai 39

Chương 3

KHAO SAT VAN HÀNH ĐƯỜNG DẦY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG 43

3.1 Tính toán vận hành đường đây tải điện ngắn .- - 44

3.1.1 Tính toán đường dây ngắn từ các điều kiện về đầu nhận 44

Trang 7

3.1.2 Tính toán đường dây ngắn từ các điều kiện của đầu phát 46 3.2 _ Tính toán vận hành đường dây tải điện trung bình - 49

3.2.1 Giải bằng phương pháp hình IĨ .- -<ccnehnrerrrerree 49

3.2.2 Giải bằng phương pháp hình TT - -‹ -c+-sreneteeerertrerersre 50

3.3 Tính toán vận hành đường dây tải điện đài . - - 51

Chương 4 -

KHAO SAT VAN HÀNH MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY TRUYEN TAI THUC

4.1.1 Điện trở của đường dây trên không .-. -s-++eseenreirsre 57 4.1.2 Cảm kháng và kháng trở của đường dây truyền tải trên không 58 4.1.3 Dung kháng của đường dây trên không -+sreerrrree 59

4.2 Khảo sát đặc tính và vận hành đường dây . -‹ -ceseesee 60

4.2.2 Xác định thông số đặc tính đường đây . -. -eerree 60 4.2.3 Bảng kết quả St tri 62

Chương 5

KHAO SAT VAN HANH ĐƯỜNG DẦY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG VỚI

5.1 Giới thiệu chung về Matlab . . set serrsrerrrrerrrrrrrrrrre 65

5.2 Làm việc với Matlab . . -serhhhHhhhhheHheeride 65 5.3 _ Sử dụng lệnh trực tiếp với Matlab -c ecerrrererrerete 65

5.4 _ Sử dụng lệnh từ các file lệnh -.+-sseheneerrrrrrrrie 67

5.5 _ Dòng nhắc gán giá trị các biến . -e-eccerreeeerrrrrrrrrrrre 67

5.7 Sif dụng hàm có sẵn .- rserrhrerrerrerrrrrrrrrriddred 69

5.9 Lưu và lấy giữ liệu -c+vccctrrtttrtrrtittrirrtrrrrrirrrrrrrrer 70

5.10 Các toán tử logic và các lệnh điểu kiện . -. -: 71

5.10.1 Các toán tử ]OBIC 5 7S nhe, 2 tt Hà 0121111 71

5.10.2 Các câu lệnh điều kiện .-. Sen setetrerrrrrrrirrerirrrirrre 72

Sa .Ô,ÔỎ 73 5.11.1 Vòng lặp FOR 222222vcct 2E tr 73 5.11.2 Vòng lặp WHILE .c-cccccc++tttttrEttreeerrrirrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr 73

5.11.3 Các lệnh break,T€†Urn,©TTOT - << «set hinh tre 73

SP»: cốc na ẽ 74

Trang 8

5.13 Một số hàm toán hỌC -. -c-sssesrsereretrrrrrrerrrrrririrritrrrrrir 74

5.14 Định dạng số -crserrrtererrtrtersrrtrrrrtrdrrrrrirrrrreiririr 75 5.15 Khảo sát vận hành đường dây tải điện trên không bằng phần mềm

Matlab 01 — ẽ 76

5.15.1.1 Để bài toán .c-creeererrrrrrrierirrrrrrrririrrirrririrrrerie 77

5.15.1.2 Thực hiện tính toán bằng tay . ccceneerrerrrerrrtrrre 77

5.15.1.3 Thực hiện tính toán bằng chương trình . -xseersrerere 78 5.15.1.3.1 Chương trình tính toán - -+ secheehehrrhrrrdrHirirrrrrerde 78

5.15.1.3.2 Kết quả tính toán bằng chương trình . cerseeerree 80

5.15.1.4 So sánh kết quả -ò-cchhiieeerhrrerriiriritrdrrdrrrrrrerrrrr 80 5.15.1.5 Phân tích kết quả ch hd nitrrrrer 80

5.15.2.2 Thực hiện tính toán bằng tay -.-cceeeeeerreerrrrrrirrrrre 81

5.15.2.3 Thực hiện tính toán bằng chương trình . -: -+tse+rersr 83

5.15.2.3.2 Kết quả tính toán bằng chương trình -‹-e++rsereretsre 85

5.15.2.5 Phân tích kết quả ¿+ se shsthhthehrrrerreriere 87

5.15.3.1 Thực hiện tính toán bằng tay -.cereeerrererrrrrrrrree 88 5.15.3.2 Thực hiện tính toán bằng chương trình . -c-eeeeeeeeerrr 89

5.15.3.2.1 Chương trình tính toán sex secseeerhrrerrrieridrrrrrerirrtrr 89

5.15.3.2.2 Kết quả tính toán bằng chương trình . cereeerereeen 91 5.15.3.3 So sánh kết quả -+ 5< 94

5.15.3.4 Phân tích kết quả — 94

5.15.4 Bài toán 4- Khảo sát vận hành đường dây dài . - 94

5.15.4.1 Thực hiện tính toán bằng tay . -c-ccsinhehtrrrrererrrrr 94 5.15.4.2 Thực hiện tính toán bằng chương trình - -+-+++xetesete 96

5.15.4.2.1 Chương trình tính toán se ehhherrdrrrrrrrrrrrdrrdrrrrirre 96

5.15.4.2.2 Kết quả tính toán bằng chương trình -. -+ceserserreer 98

5.15.4.3 So sánh kết quả - 55-5 che rertrerrrerrrrrrreiirrrree 100

5.15.4.4 Phân tích kết quả -c-s<sssrrtrtrertirrierrrirrrrrriirrire 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO . -55c- 55s S2stSrrtrrrtertritrrrrrrrrrire 102

Trang 9

Chương 1: Thông số đường đây tải điện trên không

CHUONG 1

THONG SO DUONG DAY

TAI DIEN TREN KHONG

Trang 10

Chương 1: Thông số đường dây tải điện trên không

Một đường dây truyền tải có thể được mô hình bằng một mạch tương ương để

giải những bài toán dưới những điều kiện vận hành khác nhau, khi các thông số đường

dây được tính hay được biết theo đơn vị chiều dài, những thông số chính của đường đây

được yêu câu tính là điện trở, điện cắm và kháng trở tương ứng, điện dụng và dung trở tương ứng Những thông số này phụ thuộc vào loại dây dẫn đã được dùng và khoảng cách giữa các dây dẫn với nhau

1.1.Điện trở của đường dây tải điện trên không:

p = điện trở suất của dây dẫn (O.mm”/km)

= chiều dài dây dẫn (km)

F =tiết diện dây dẫn (mm”)

Trên thực tế, nếu dùng biểu thức (1.1) để tính điện trở của các loại dây dẫn thì kết quả không hoàn toàn giống như ở bảng tra mà thông thường bé hơn vì các lí do sau

đây:

a.Hiệu ứng mặt ngoài của điện xoay chiều khiến cho dòng điện phân bố nhiều hơn ở quanh bể mặt của dây chứ không đều đặn trên các tiết diện của dây như trường hợp

điện một chiều, do đó điện trở suất p tăng lên

b.Nhiều dây mang phụ tải lớn đặt gần nhau làm cho mật độ dòng điện phân bố trong dây dẫn không đều Đó là hiệu ứng ở gần

c.Phân lớn các loại dây đều là dây vặn xoắn nên chiều dài thực tế của nó thường lớn

hơn 2% - 3%

d.Nhiệt độ thay đổi cũng làm điện trở khác nhau Theo tiêu chuẩn của NGA thì nhiệt

độ tính toán là +20 °C Với một phụ tải nhất định khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây

dẫn sẽ tăng và ngược lại Đối với đường dây trên không, do có đối lưu gió toả nhiệt tương đối tốt nên yếu tố nhiệt không cần xét tới Trường hợp cần phải tính điện trở thực tế theo nhiệt độ thực tế thì hệ số nhiệt của điện trở dây đồng và dây nhôm bằng

0,004/°C

Trang 11

Chương I: Thông số đường dây tải điện trên không

Nếu biết điện trở R„ của dây dẫn ở nhiệt độ t1°C thì điện trở R„¿ ở nhiệt độ t2°C

có thể được tính toán theo biểu thức sau:

Với đồng: yoy = 53 ova y= 31,7 ——

& Yeu Qmm Yal Qmn’

Hai yếu tố a và b ảnh hưởng rất nhỏ hầu như không đáng kể

Hai yếu tố c và d ảnh hưởng rất nhiều đến giá trị của R

1.1.2.Khả năng mang tải của đây dẫn trên không:

Công suất toả nhiệt (I?r, WatÐ sinh ra trong dây dẫn được tiêu tán khỏi mặt

ngoài của dây một phân nhờ bức xạ (œbx , Wattcm” ), một phan nhờ đối lưu (œdl,

Watt/cm’ ),

I’r = A( abx + adi ) (1.3) Trong đó:

Trang 12

A là diện tích mặt ngoài của dây dẫn tính bằng cm”

Theo dinh luat Stefan — Boltzmann, tổn hao nhiệt bức xạ là :

œbx =5,7E n -|— Watt/cm? (1.4)

1000 1000

Trong đó:

Tdd và Txq lần lượt là nhiệt độ Kelvin của dây dẫn và của môi trường xung quanh

E là hệ số phát xạ (E=1 đối với thé đen tuyệt đối và E=0,5 đối với đồng bị oxi hoá)

Nếu Tdd — Txq =At độ bách phân là sự gia tăng nhiệt độ của dây dẫn và với At /Tdd < 0,2 ta có thể dùng khai triển nhị thức để được dạng gần đúng sau đây:

1000

3

At =0,35.At.10° Watt/cm? (1.6)

Nhiệt lượng mặt trời làm nhiệt độ dây dẫn tăng lên, nhưng các kết quả thực

nghiệm cho thấy rằng sự gia tăng này chỉ vào khoảng từ 2°C đến 8C, do đó có thể bỏ qua

Sự tiêu tán nhiệt lượng do đối lưu được xác định như sau:

Trang 13

Nhiệt độ cho phép tối đa được giới hạn khoảng 100°C, nếu không thì cả đồng

lẫn nhôm sẽ bị mòn dẫn dưới tác dụng lâu dài của nhiệt độ lớn hơn, do dó muốn được

an toàn khi xét I,„, nhiệt độ dây dẫn chỉ được gia tăng tối đa vào khoảng từ 40°C đến

50°C

Tuy nhiên cân lưu ý là do các diéu kiện tổn hao trên dây, độ sụt áp hay van dé

ổn định tĩnh khiến ta phải vận hành đường dây với một trị số dòng điện nhỏ hơn

nhiều so với trị số cho phép phát nóng Sự phát nóng này chỉ trở thành yếu tố giới hạn

khả năng mang tải trong các đường dây ngắn, đặc biệt là trong các đường dây phân

phối hạ thế,

1.2.Điện cẩm của đường dây tải điện trên không:

1.2.1.Các hệ thức cơ bản của điện cảm :

Định luật Ohm áp dụng cho mạch từ:

Trang 14

Xu, và 1„„ là các giá trị hiệu dụng

Điện áp cảm ứng trên đoạn dây ab:

Trang 15

ab

Eab = j2nf¥,, (V)

Dé don gian, ki hiéu: y val là các trị số hiệu dụng phức

Xét dây dẫn hình trụ, tiết diện đặc dài vô hạn tải dòng điện I Gia thiết mật độ

dòng phân bố đều trên toàn thể tiết diện dây Dòng điện chạy lên từ bên trong tờ giấy

sẽ tạo nên từ thông chạy theo ngược chiều kim đồng hồ trong mỗi phân tử vi cấp như hình sau :

x2 Ý dx

dØ

Hình 1.2.Tiết điện của dây dẫn hình trụ

Từ thông móc vòng tổng gồm từ thông móc vòng bên ngoài ( „ ) từ thông này móc vòng cả và từ thông móc vòng từng phần hay móc vòng bên trong (ự „ ), từ thông này chỉ móc vòng một phần của dòng điện Vậy thì trong phương trình : L= ¥ w ; được chia làm hai phần sao cho:

W = Wer + Woe

* Từ thông móc vòng bên trong : („)

Lấy một ống hình trụ có bể dày vi cấp dx, từ thông móc vòng bên trong w„ là tổng số của các từ thông móc vòng vi cấp ở bên trong

Từ thông mỗi mét chiều dài của hình ống có bể dày dx là:

do, = B,.A, = By.dx.]

Trong d6: 1=1m

Trang 16

do, = u.H,.dx Trong d6: H, = = là từ trường cách tâm dây dẫn một khoảng cách x

I,

`2nz

do, = pL dx Trong đó: I, là tất cả dòng điện chạy phía trong của ống

Nếu giả thiết mật độ dòng điện bằng nhau trên toàn tiết diện thì Ix là một phần của

Nhu vay: w, = 5107 (Wb.vòng/mét )

Nhận xét: yw, không phụ thuộc kích thước dây

* Từ thông móc vòng bên ngoài : („ )

Xét ống hình trụ bán kính x, với x>r ; bể dày dx bao bọc bên ngoài dây dẫn như hình vẽ:

Trang 17

Cường dé ty trudng 6 vitrix: H, = 21Lx (1.17)

Mật từ thông trong ống này là :B, =u.H, = pl 2ILx (1.18)

Từ thông móc vòng từ bể mặt dây cho đến khoảng cách D bên ngoài dây dẫn là:

Phương trình viết cho Wig và Lựự có thể áp dụng để tính từ thông móc vòng và điện

cắm ứng với từ thông đi giữa hai điểm 1 và 2 nếu thay D bằng D, và r bằng D, (2 xa

hơn 1 ) như hình vẽ sau :

Hình 1.4

Trang 18

r` = bán kính tự thân tượng trưng bán kính của một dây rỗng thay thế cho dây đặc khi

kể đến từ thông móc vòng bên trong Dây rỗng có bể dày không đáng kể để có thể bỏ qua từ thông bên trong Điều này có thể được nếu hằng số từ thẩm của dây dẫn và

không khí là như nhau

Đối với dây cáp bện nhiễu sợi , ảnh hưởng của từ thông móc vòng bên trong được xét đến bằng cách dùng bán kính trung bình hình học , hay bán kính trung bình nhân kí hiệu là: GMR hay Ds

Để tiện lợi trong việc tính toán bán kính trung bình nhân GMR hay GMD tự thân

hay Ds của một số dây cáp bện với số sợi khác nhau được cho trong bảng sau: (R là

bán kính ngoài của toàn bộ dây dẫn)

10

Trang 19

1.2.3.Điện cảm của đường dây một pha:

Điện cảm của một đây dẫn đơn cho bởi phương trình: L = 2.10 ” in= phương

r

trình này có thể áp dụng cho đường dây một pha gồm một dây dẫn đi và một dây dan

về ( la = -Ib ), ta có hình sau:

4 w2

Gọi u/, là từ thông móc vòng , chỉ móc vòng dòng điện l,

Điện cảm tương ứng với từ thông móc vòng này là:

Trang 20

Điện cảm của đường dây hai dây bằng tổng số Lụ„, và Lụ, hay:

1.2.4.Điện cảm của đường dây ba pha:

Cho đường dây ba pha bốn dây như hình sau :

Hình1.6.Đường dây ba pha bốn dây

Từ thông móc vòng từ dây pha a đến điểm p do dòng I, là :

Wapc, Wapn cũng có thể viết được Cộng tất cả các từ thông móc vòng này sẽ được từ

thông móc vòng tổng từ pha a đến điểm p như sau :

Trang 21

ian =210"| fad vi I + Ten + Indn—— + la.In—” + Ib.In rien?

Khi điểm p ra xa dây dẫn,ba số hạng cuối ở trong dấu ngoặc của phương trình trên tiến

đến không Từ đó các phương trình đối với từ thông móc vòng các pha a,b,c là :

Nếu biết các giá trị phức của Ïa,Ïb,Ïc thì có thể tim dude cdc dién cdm L,, Ly, L, ngay

cả đối với đường dây không hoán vị; chẳng hạn:

\

Nếu dòng điện ba pha cân bằng thì In =0:

r a ab ac

Trong đó: r„ ,D„, D,„ đổi ra cùng một đơn vị ( mét )

Các kí hiệu sau đây được giới thiệu: (f là tần số của hệ thống)

Trang 22

Tương tự: AU, = —IXpq-la t+ oply — Moe Le (1.41)

AU , =—BKeala — ety + Peete (1.42)

Trị số về cảm kháng dây dẫn và phân cách có thể tính trực tiếp hay bằng cách dùng

bảng

1.2.5.Đường dây đơn ba pha đối xứng:

Đối với đường dây ba pha đối xứng, bán kính các đây dẫn bằng nhau r, = 7, = r„ =r và khoảng cách dây bằng nhau D„; = Du = D„ = D

Như vậy:

Khi đó các điện áp cảm ứng trên dây dẫn trở thành:

1.2.6.Đường dây đơn ba pha hoán vi:

Nếu đường dây ba pha bố trí không đối xứng, các trị số cảm kháng dây dan x,, x¿ , x„ và cảm kháng phân cách x„, x, , x „ sẽ không đối xứng Điểu đó làm cho sụt

áp cảm ứng trên các pha AUat, AUb: ,AUct cũng sẽ không đối xứng ngay cả khi dòng

điện chạy trong các dây dẫn ba pha là đối xứng ( nghĩa là : fa+ib+iIc=0)

14

Trang 23

Để cho điện áp cảm ứng được đối xứng trên đường dây ba pha vốn đã bố trí

không đối xứng thì các pha phải được hoán vị ,nghĩa là mỗi pha của đường dây lần lượt chiếm các vị trí của ba pha trong mối 1/3 chiều dài đường dây Điều này làm cho điện

áp cảm ứng trên toàn chiều đài đường dây được đối xứng

Hình1.7.Đường dây ba pha hoán vị đầy đủ

Nếu đường dây có chiều dài l km thì mỗi đoạn hoán vị dài 1⁄3 km

ầm kháng tương đương mỗi pha của đường dây ba pha hoán vị đối xứng trên mỗi km chiều dài đường dây cho bởi công thức :

3 D

x, = 0,0029 flog 2 2k 24-0 cự + )+ zie +x,,+x,,) (Q/km) (149) sf r

VN yh,

Néu:r=7,=r, a thi x

Nếu dùng dây bén thi thay r’ bing GMR hay Ds

Cam kháng toàn dwdng day : X = Xo.L

Điện áp cảm ứng cho toàn đường dây:

Trường hợp ba pha bố trí nằm ngang cách nhau khoảng cách D thì:

15

Trang 24

Cảm kháng tương đương của mỗi pha đường dây ba pha lộ kép trên mỗi km

chiều đài đường dây khi hoán vị cho bởi công thức:

Trang 25

Xs = 3 | + Xpp + Xeeœ + Xara” + Xpmee + X orgs ) ~ 2(x„„ + Xpụn + Xe" ) a 65)

Trường hợp các dây dẫn giống nhau:

$

1.3.Điện dung của đường dây tải điện trên không:

1.3.1.Điện dung của đường dây một pha:

Xét điện trường giữa hai dây dẫn song song :

Hình 1.9

Để xác định điện thế giữa hai dây dẫn a và b có thể chồng chất hai điện thế từ a đến b:

- Một điện thế chỉ do điện tích của dây a tạo ra

- Một điện thế chỉ do điện tích của dây b tạo ra

Với một điện tích dương trên a, điện thế giữa dây a và b (dây b không mang điện tích)

Trang 26

Kế đó, một điện tích âm trên dây dẫn b; điện thế giữa dây b và a (dây a không mang

điện tích) là:

oe Me Hy ( ) Chồng chất hai điện thế Ư;, va U,, :

Dung kháng của đường dây một pha (với f = 50 H2):

18

Trang 27

1.3.2.Điện dung của đường dây ba pha đối xứng:

Điện áp giữa bất kì hai dây dẫn nào có thể được diễn tả bằng tổng số các điện

áp giữa hai dây dẫn đó do mỗi điện tích trên dây gây ra

Trang 28

Dòng điện dung 7 mỗi pha của đường dây tải điện được tính ra A/km ( hoặc

công suất phản kháng MVAr/km )

20

Trang 29

bạ: dung g: dung dan mỗi dẫn mỗi km đường dây | ——— ng dây s„]

1: chiéu dai đường dây (km)

Đối với đường dây bố trí không đối xứng, đường dây có thể hoán vị để cân bằng dung kháng giống như của đường dây đối xứng trong đó khoảng cách D được thay bằng khoảng cách tương đương Dụ hay Dạ:

Dua = VD, Dye Pog

Trang 30

lo JH„.H,.H„

Š TH HH,

1.3.3.Ảnh hưởng của đường dây lộ kép:

Đối với đường dây ba pha lộ kép có cách bố trí đối xứng và hoán vị, dung kháng

pha tương đương mỗi km đường dây ở tần số 50 Hz cho bởi công thức :

Trang 31

r`.D„„ D,„D,„ ( dùng bán kính r của dây dẫn ) (1.90)

* Tóm tắt trị số phông chừng của đường dây truyền tải ba pha một lộ, tần số 50Hz:

- Cảm kháng của đường day khoang 0,4 (Q/km)

- Dung kháng của đường dây khoảng 0,35 đến 0,4 (MO.km), tức điện dung khoảng

0,008 đến 0,01 (7 /Im),

- Dung dan bp khodng 2,5.10°° | —— | g 0 & (=i |

- Công suất kháng do điện dung phát ra trên ba pha mỗi 100 km đường dây khoảng:

qc =0,25.U? ( kVar/100 km) (1.91) Trong đó:

Đối với dién 4p 110 kV: qc khoảng 3 MVAr mỗi 100 km

Đối với điện áp 230 kV: qc khoáng 13 MVAr mỗi 100 km

23

Trang 32

| Chương 2: Mô hình đường dây tải điện trên không

CHƯƠNG 2

MO HiNH DUONG DAY TAI

DIEN TREN KHONG

24

Trang 33

Chương 2: Mô hình đường dây tải điện trên không

Trong chương này nhằm mục đích mô hình hóa đường dây truyền tải 3 pha cân

bằng với các thông số của đường dây như điện trở, điện cẩm và điện dung đã biết ĐỂ

liên lạc với các đại lượng ở đầu phát Úp, Ip với các đại lượng ở đầu nhận ỦN, Iụ dùng

hằng số mạch À,B,C,D hay mạch z và mạch T tương ứng của mạng 2 của, thụ động và

tuyến tính tượng trưng cho đường dây tải điện và tùy theo mức độ chính xác sẽ đưa ra

mạch tương đương của đường dây ngốn, trung bình và dài

2.1.Mô hình đường dây truyền tải ngắn:

Hiện tại chưa có một ranh giới rõ rệt cho đường dây ngắn, trung bình và dài vì còn phụ thuộc vào mức độ chính xác của bài toán Về mặt giải tích, mô hình tương

đương một đường dây ngắn áp dụng tốt cho đường dây dưới 50 km

Mạch tương đương của đường dây ngắn chỉ gồm tổng trở nối tiếp của đường dây

D=A=1

25

Trang 34

2.2.Mô hình đường dây truyền tải trung bình:

Khi chiểu dài của đường dây tăng lên, nếu chỉ dùng sơ đổ đường dây ngắn sẽ không chính xác vì như vậy đã bỏ qua tổng dẫn rẽ (dung dẫn) của đường dây Ranh giới giữa đường dây dài và trung bình thường vào khoảng 200 — 250 km

Đường dây trung bình có thể thay thế gần đúng bằng mạch tương đương IÍ hoặc T

2.2.1.Mạch II chuẩn:

Tổng trở nối tiếp: Z =y 1 = (fo + jxo).]

Trong đó:

z, : tổng trổ của một đơn vị chiều dai day

1: chiều dài đường dây Tổng dẫn mắc rẽ của mỗi pha đường dây đối với trung tính trên toàn chiều dài đường dây: Y=y.l được chia làm phân nửa và mỗi Y/2 được tập trung ở mỗi đầu đường dây,

y là dung dẫn trên mỗi đơn vị chiểu dài đường dây

26

Trang 35

Điện áp đầu nhận lúc không tải (1, =0):

U wo ==, vì 11I< 1 đối với đường dây chiều đài trung bình nên: lỨxøl>lỮzl do

ảnh hưởng của điện dung đường dây

* Phân trăm thay đổi điện áp đầu nhận:

27

Trang 36

Trong d6: Uw là điện áp đầu nhận khi đường dây đây tải

Phần trăm thay đổi điện áp đầu nhận được hiểu là độ tăng điện áp tính theo phần trăm

của điện áp đầu nhận ứng với đường dây đầy tải khi đường dây trở nên không tải

Trang 37

2.3.Mô hình đường dây truyền tải dài:

2.3.1.Đường dây tải điện dài:

Đối với đường dây dài, việc dùng thông số tập trung không còn chính xác nữa

mà phải xét thông số rải trên toàn đường dây Trước hết xét một đoạn vi cấp của

đường dây và khảo sát ảnh hưởng của điện dung phân bố và mối liên quan của nó với

tổng trở vi cấp của đường dây

Gọi: Z: tổng trở một đơn vị chiều dài

Y: tổng dẫn của một đơn vị chiều dài

Điện áp ngang qua phần vi cấp này:

Trang 38

Chương 2: Mô hình đường đây tải điện trên không

Hai phương trình vi phân này có dạng tương tự nhau với điều kiện ban đầu là x=0, 7 =

U(s) = Unt etn

Cc

Định nghĩa: +/z.y =m là hằng số truyền và:

Z¿: tổng trở đặc tính của đường dây

30

Trang 39

Yo: tong dẫn đặc tính của đường dây

Hay viết dưới dạng ma trận:

7 (x) Yoshmx — chmx In

Phương trình rõ ràng và đúng đắn nhưng khó giải thích ý nghĩa Để giải thích ý nghĩa

trước hết ta thấy hằng số truyền m là số phức: m = u +jv

Biếtrằng: chmx= —— và shmx= ——^

U(x) = “02a ]à °— (0a-Zajs)

Uu+Zo.Iu và Uu—Zo.Tu là các vectơ pha

Thừa số e” và eˆ”“ ảnh hưởng đến biên độ của các vectơ pha, khi x tăng thì e” tăng,

e"“ giảm, u gọi là hằng số biên độ

Thừa số e*“ và e~** làm thay đổi góc pha khi x thay đối, v gọi là hằng số pha

31

Trang 40

Chương 2: Mô hình đường đây tải điện trên không

Điện áp trên một điểm trên đường dây là tổng số của hai điện áp chồng chất

của sóng điện áp tới và phản xạ

tư JjWx

¿ ©

{ YoU wt in) : là sóng dòng điện tới

me git few

SS fin rol): là sóng dòng điện phản xa

Giả thiết u = 0 (đường dây không tổn hao) và đường dây đang không tải (Ix = 0)

Sóng tới “Uy va sóng phản xa .x„ triệt tiêu nhau khi vx = 7 radian ting với

đường dây có chiều đài bằng 1⁄4 độ dài sóng Tuy vậy hiện tượng triệt tiêu điện áp

không là vấn để quan trọng trong tần số công nghiệp

Độ dài sóng ^ là khoảng cách x cần thiết để cho sóng tới (hoặc sóng phản xạ)

thay đổi pha 2II radian

Suy ra: A= 2nhv

Ngoài ra nếu gọi V là vận tốc truyền sóng (V 300.000 km/s) thì:

Như vậy đối với đường dây 300 km thì độ lệch pha do truyền sóng bằng:

A 6000 10

Điều này chứng tỏ đường dây 300 km vẫn còn quá ngắn so với đường dây 1⁄4 độ

dài sóng = 1500 km nên hiện tượng triệt tiêu điện áp trên là không thực tế

8= oh gọi là độ dài về điện của đường dây

* Trường hợp đường dây hở mạch (In = 0):

U(x) = ae el” 4 UH om e™

32

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	2,74 MB