Maûng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn Chỉång CẠC THÄNG SÄÚ CA ÂỈÅÌNG DÁY TRUƯN TI ÂIÃÛN 1.1 ÂỈÅÌNG DÁY TRUƯN TI ÂIÃÛN TRÃN KHÄNG Kóỳt cỏỳu õióứn hỗnh cuớa mọỹt õổồỡng dỏy truyóửn taới õióỷn trón khọng (hỗnh1.1) gọửm coù: cọỹt, dỏy dỏựn, sổù vaỡ caùc phuỷ kióỷn, dỏy chọỳng seùt Hỗnh 1.1: Kóỳt cỏỳu õióứn hỗnh cuớa õổồỡng dỏy truyóửn taới õióỷn (coù phán pha) Cạc cäüt ca âỉåìng dáy trãn khäng âỉåüc sỉí dủng âãø giỉỵ cạc dáy dáùn åí âäü cao nháút âënh so våïi màût âáút v màût nỉåïc, âm bo an ton cho ngỉåìi v cạc phỉång tiãûn giao thäng hoảt âäüng, âãø cho âỉåìng dáy lm viãûc tin cáûy Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Mảng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn Caïc cäüt ca âỉåìng dáy trãn khäng âỉåüc chãú tảo tỉì gäù, thẹp, bã täng cäút thẹp v håüp kim nhäm Cạc âỉåìng dáy trãn khäng mäüt mảch v hai mảch âỉåüc sỉí dủng phäø biãún Hai mảch ca âỉåìng dáy trãn khäng cọ thãø bäú trê trãn cng mäüt cäüt Ngoaỡi õổồỡng dỏy coù Uõm>230 kV thỗ nón phán pha dáy dáùn âãø hản chãú täøn tháút váưng quang Trong thỉûc tãú, âäúi våïi cạc âỉåìng dáy truưn ti âiãûn cao ạp, ngỉåìi ta thỉåìng sỉí dủng cạc loải dáy dáùn nhỉ: dáy nhäm li thẹp AC, dáy nhäm li thẹp tàng cỉåìng ACSR (aluminum conductor steel-reinforced), dáy toaìn nhäm AAC (all aluminum conductor), dáy toaìn håüp kim nhäm AAAC (all aluminum alloy conductor), v dáy nhäm li håüp kim nhäm ACAR (aluminum conductor alloy reinforced) Såí dé, cạc loải dáy nhäm ny âỉåüc sỉí dủng phäø biãún laỡ vỗ giaù thaỡnh thỏỳp vaỡ chuùng nheỷ hồn nhióửu so våïi dáy âäưng Ngoi ra, tỉû nhiãn nhäm l kim loải däưi hån so våïi âäưng Âãø tiãûn theo di nhỉỵng pháưn tiãúp theo v dãù dng vióỷc qui õọứi, dổồùi õỏy trỗnh baỡy sọỳ âån vë âo chiãưu di phäø biãún åí säú nỉåïc Bàõc M v Cháu Áu 1mile = 1609 m inch = 2,54 cm feet (ft) = 12 inch = 30,48 cm mil = 0,001 inch =10-3 inch Âãø âo tiãút diãûn dáy dáùn cn sỉí dủng âån vë: cmil (circular mil) = 5,067.10-4 mm2 cmil laỡ dióỷn tờch cuớa hỗnh troỡn coù õổồỡng kênh l 1mil hay 10-3 inch 1.2 ÂIÃÛN TRÅÍ TẠC DỦNG CA ÂỈÅÌNG DÁY Âiãûn tråí mäüt chiãưu ca mäüt dáy dáùn trn tải mäüt nhiãût âäü nháút âënh âỉåüc xạc âënh båíi cäng thỉïc: R = ρl F (1.1) Trong âọ: ρ : âiãûn tråí sút ca dáy dáùn l : chiãưu di dáy dáùn F : tiãút diãûn ca dáy dáùn Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Maûng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn Âiãûn tråí ca dáy dáùn chëu nh hỉåíng ca cạc úu täú nhỉ: táưn säú, âäü vàûn xồõn ca dáy dáùn v nhiãût âäü Khi dng âiãûn xoay chiãưu chảy dáy dáùn, sỉû phán phäúi ca dng âiãûn l khäng âãưu trãn tiãút diãûn dáy dáùn v máût âäü dng táûp trung låïn nháút åí bãư màût cuớa dỏy dỏựn Vỗ vỏỷy, õióỷn trồớ xoay chióửu coù pháưn cao hån so våïi âiãûn tråí mäüt chiãưu Hiãûn tỉåüng ny âỉåüc gi l hiãûu ỉïng bãư màût (skin effect) Khi dáy dáùn âỉåüc chãú tảo åí dảng vàûn xồõn, mäùi såüi vàûn xồõn s di hån såüi ban âáưu Kãút qu, âiãûn tråí ca dáy dáùn vàûn xồõn s cao hån so våïi giạ trë toạn tỉì biãøu thỉïc 1.1 Âiãûn tråí ca dáy dáùn s tàng lãn nhiãût âäü tàng lãn theo qui luáût gáön l tuún v cọ thãø âỉåüc theo cäng thæïc: R2 = R1 T + t2 T + t1 (1.2) Trong âọ: R v R l âiãûn tråí dáy dáùn tỉång ỉïng våïi nhiãût âäü t ( C ) vaì t ( C ) T l hàịng säú nhiãût âäü phủ thüc vaỡo vỏỷt lióỷu dỏy dỏựn ọỳi vồùi dỏy nhọm thỗ T ≈ 228 1.3 ÂIÃÛN CAÍM CUÍA DÁY DÁÙN ÂÅN 1.3.1 ÂIÃÛN CM BÃN TRONG DÁY DÁÙN Dng âiãûn I chảy qua dáy dáùn s sinh tỉì trỉåìng bãn v bãn ngoi dáy dáùn Âiãûn cm L l tè säú giỉỵa täøng tỉì thäng mọc vng λ v dng âiãûn I chảy qua dáy dáùn, âỉåüc xạc âënh theo cäng thỉïc: L= λ I (1.3) Xẹt mäüt dáy dáùn trn våïi bạn kênh r, mang dng âiãûn I nhổ trỗnh baỡy ồớ hỗnh 1.2 Bión soaỷn: inh Thnh Viãût Trang Mảng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn rrrrr ds r x dx Ix I Hỗnh 1.2: Tổỡ thọng moùc voỡng cuớa dỏy dáùn Gi O l tám ca màût càõt ngang dáy dáùn Xẹt vi phán ds chiãưu di ds, chiãưu räüng dx cạch tám O mäüt âoản x Gi H x l cỉåìng âäü tỉì trỉåìng tải nhỉỵng âiãøm cạch tám O mäüt âoản x Theo âënh lût Ampere vãư quan hãû giỉỵa H x v I x , ta cọ: Πx ∫H x ds = I x (1.4) Ix 2πx (1.5) Hay Hx= Våïi I x laì doìng âiãûn khẹp mảch tải bạn kênh x Âãø âån gin, ta b qua hiãûu ỉïng màût ngoi v gi thiãút máût âäü dng phán bäú âãưu ton bäü màût càõt ngang ca dáy dáùn, ta cọ biãøu thỉïc: Ix I = 2 πx πr (1.6) Thay I x tỉì (1.6) vo (1.5) ta âỉåüc: Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Maûng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn Hx = I x 2πr (1.7) Cm ỉïng tỉì tải vë trê x âỉåüc xạc âënh båíi: B x = µH x = µI x 2πr (1.8) Trong âọ: (1.9) µ = µ0 µr µ = âäü tỉì tháøm ca khäng khê, µ = 4π 10 −7 , H/m µ r = âäü tỉì tháøm tỉång âäúi Âäúi våïi kim loải mu µ r = Do âoï: Bx = µ I I x = 2.10 −7 x 2πr r (1.10) Xẹt mäüt âoản âỉåìng dáy cọ chiãưu di meùt nhổ hỗnh 1.3 d Hỗnh 1.3 Tổỡ õỏy ta toạn âỉåüc vi phán tỉì thäng dΦ x gỉíi qua pháưn tỉí vi phán dx cọ Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Mảng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn diãûn têch dx.1 (m2) : dΦ x = B x dx.1 = 2.10 −7 I xdx , (Wb/m) r2 (1.11) Vi phán tỉì thäng dΦ x ny chè mọc vng våïi pháưn ca dáy dáùn tỉì tám πx âãún bạn kênh x Gi thiãút máût âäü dng âiãûn l âãưu, chè cọ pháưn ca dng πr õióỷn tọứng cọỹng laỡ õổồỹc moùc voỡng, vỗ vỏỷy tỉì thäng mọc vng trãn âån vë di ca dáy dáùn tỉì tám âãún bạn kênh x l: πx dλ x = πr I dΦ x = 2.10 −7 x dx r (1.12) Suy tỉì thäng mọc vng ca c dáy dáùn båíi têch phán dλ x tỉì âãún r r λtrong = ∫ dλ x dx = 2.10 −7 = 2.10 −7 r I x dx r ∫0 I r −7 = 10 I , (Wb/m) r4 (1.13) Âiãûn caím bãn dáy dáùn: Ltrong = λtrong I = 10 −7 , (H/m) (1.14) Nháûn xẹt: Âiãûn cm bãn ca dáy dáùn Ltrong khäng phủ thüc vo bạn kênh r ca dáy dáùn 1.3.2 TỈÌ THÄNG MỌC VOèNG GIặẻA HAI IỉM BN NGOAèI DY DN Xeùt cổồỡng âäü tỉì trỉåìng H x bãn ngoi dáy dáùn tải baùn kờnh x > r nhổ hỗnh veợ 1.4 Bión soản: Âinh Thnh Viãût Trang Mảng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn D1 dx x I r D2 I2 Hỗnh 1.4: Tổỡ thọng moùc voỡng giỉỵa âiãøm D1 v D2 Xẹt vi phán dx (hỗnh ọỳng daỡy dx, daỡi m) caùch tỏm O mäüt âoản x Theo âënh lût dng âiãûn ton pháưn: ∫H Hay x dx = I 2πx.H x = I Suy Hx= I (1.15) 2πx Cm ỉïng tỉì tải vë trê x: µ0 I 2πx Tỉì thäng xun qua màût càõt ngang dx: (1.16) Bx = µ H x = dΦ x = B x dF = B x dx.1 = µ I 2πx dx (1.17) Tỉì thäng mọc vng: dλ x = dΦ x = µ I 2πx dx , (Wb.vng/m) (1.18) Tỉì thäng mọc vng åí giỉỵa âiãøm D1 v D2 l têch phán ca dλ x tỉì D1 âãún D2: λ12 = λngoai = µ I 2π D2 ∫ x dx = µ D1 D I ln 2π D1 (1.19) Âiãûn cm giỉỵa âiãøm bãn ngoi dáy dáùn tỉì thäng mọc vng λ12 gáy nãn: Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Mảng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn λ12 L12 = Lngo = I = µ0 D ln , (H/m) 2π D1 (1.20) Våïi µ - âäü tỉì tháøm ca khäng khê, µ = 4π 10 −7 , (H/m) Do âoï: L12 = 2.10 −7 ln D2 , (H/m) D1 (1.21) 1.4 ÂIÃÛN CM CA ÂỈÅÌNG DÁY MÄÜT PHA GÄƯM DÁY DÁÙN Xẹt âoản âỉåìng dáy pha di mẹt gäưm dáy dáùn cọ baùn kờnh r1 vaỡ r2 nhổ trỗnh baỡy ồớ hỗnh veợ 1.5 I2 I1 r1 r2 D Hỗnh 1.5: Âoản âỉåìng dáy mäüt pha dáy dáùn di mẹt Hai dáy dáùn cạch mäüt khong D Dáy dáùn (1) mang doìng âiãûn I âi vaìo, coìn dáy dáùn (2) mang doìng âiãûn I âi ngoaìi (I = - I ) Âiãûn cm ca dáy dáùn (1) mang dng âiãûn I gäưm thnh pháưn: mäüt pháưn tỉì thäng bãn dáy dáùn, mäüt pháưn tỉì thäng bãn ngoi dáy dáùn L1 = 10 −7 , (H/m) D L1 ngoai = ∫ dλ12 =2.10 −7 ln r1 (1.22) D , (H/m) r1 (1.23) Âiãûn caím täøng cäüng ca dáy dáùn (1) l: Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Maûng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn L1 = L1 + L1 ngoai D = 10 −7 + 2.10 −7 ln r1 1 D = 2.10 −7 + ln r1 4 D = 2.10 −7 ln e + ln r1 D = 2.10 −7 ln − , (H/m) r1e Ta goüi r1 ' = r1e −1 (1.23) = 0,7788.r1 l bạn kênh tỉång âỉång ca dáy dáùn bạn kênh r1 (r1' cn âỉåüc gi l GMR - Geometric Mean Radius, âỉåüc xem l bạn kênh ca dáy dáùn tỉåíng tỉåüng gi thiãút khäng cọ tỉì thäng bãn nhỉng cọ cng âiãûn cm dáy dáùn bạn kênh r1) Tọm lải: L1 = 2.10 −7 ln D , (H/m) r1 ' (1.24) Tæång tæû, âiãûn cm ca dáy dáùn (2) l: L2 = 2.10 −7 ln D , (H/m) r2 ' (1.25) Âiãûn caím cuía ton bäü mảch âiãûn dáy l: L = L1 + L2 = 2.10 −7 ln D2 D = 4.10 −7 ln , (H/m) r1 ' r2 ' r1 ' r2 ' (1.26) Nãúu dáy dáùn l nhau, r1 = r2 = r vaì L1 = L2 = L , âọ âiãûn cm cho mäùi pha trãn mẹt chiãưu di âỉåìng dáy âỉåüc xạc âënh theo cäng thæïc: L = 2.10 −7 ln D , (H/m) r' (1.27) 1.5 TỈÌ THÄNG MỌC VNG CA MÄÜT DÁY DÁÙN TRONG MÄÜT NHỌM DÁY DÁÙN Xẹt trỉåìng håüp täøng quạt nhọm dáy dáùn gäưm n dáy dáùn v coù tọứng doỡng õióỷn I = nhổ hỗnh v 1.6 Cạc dáy dáùn 1, 2, , n cọ bạn kênh tỉång ỉïng r1, r2, , rn mang dng âiãûn láưn lỉåüt l I1, I2, In Gi khong cạch tỉì cạc dáy dáùn âãún âiãøm P nàịm bãn ngoi láưn lỉåüt l D1p, D2p, , Dnp Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang Mảng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn D1 p I1 r1 P D2 p D3 p I2 I3 r2 r3 Dnp In n rn Hỗnh 1.6: Nhoùm dáy dáùn X gäưm n dáy dáùn Nhỉ â gi thiãút åí trãn: (1.28) I + I + + I i + + I n = Tỉì thäng mọc vng λ1 p1 ca dáy dáùn sinh dng I kãø c tỉì thäng bãn dáy dáùn (xẹt khong dáy -> P, khäng xẹt âãún tỉì thäng xa hån P) 1 4 λ1 p1 = 2.10 −7.I + ln = 2.10 −7.I ln D1 p r1 ' D1 p r1 , (Wb.vng/m) (1.29) Tỉì thäng mọc vng våïi dáy dáùn dng âiãûn I2 gáy (khäng xẹt âãún tỉì thäng xa hån P) s bàịng tỉì thäng I2 sinh giỉỵa P vaì dáy dáùn λ1 p = 2.10 −7.I ln D2 p (1.30) D12 Täøng tỉì thäng mọc vng: λ1 p = λ1 p1 + λ1 p + + λ1 pn D1 p D2 p Dnp = 2.10 −7 I ln + I ln + + I n ln r1 ' D12 D1n Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 10 A = cos α l + j R0 α l sin α l = D 2X R R B = Z S 1 − j α l cos α l + j sin α l ≈ X X R ≈ Z S (λ cos λ + j sin λ ) 2X (3.5) R α l cos α l + j sin α l ≈ R 2X Z So 1 − j X R0 (λ cos λ + j sin λ ) ≈ ZS0 2X C= Tính sơ đồ thay Khi lập sơ đồ thay chung hệ thống tải điện đờng dây đợc thay sơ đồ thông số tập trung hình Khi đờng dây cỡ 200 km trở lại thay mạng cực, nhng đờng dây lớn phải chia làm nhiều đoạn nối tiếp không sai số lớn, đoạn mạng cực độc lập Z=R+jX Y/2=jB/2 Y/2=jB/2 Hình 2.11a I1 I2 Z=R+jX U1 Y1 U2 Y2 H×nh 2.11b Để tính toán thông số A, B, C, D ta sử dụng sơ đồ thay (hình 2.11b) ,trong tổng dẫn không đối xứng Phơng trình Kirchhoff I cho nót vµ : I − I = U Y I − I = U Y (3.6) Phơng trình Kirchhoff II cho điện áp pha U1 U2 : I Z + I − I I1 − I − =0 Y2 Y1 (2.7) Rót I tõ (3.7) so với phơng trình dới (3.6) ta ®−ỵc : I= I Y + I Y = I + U Y Y + Y + Z Y Y Trang 32 Từ phơng trình ta rút : I = I (1 + Z Y ) + U (Y + Y + Z Y Y ) = D.I + C.U (2.8) Nh− vËy : C = Y + Y + Z Y Y D = + Z Y (2.9) Thay I1 theo (3.8) vào phơng trình (3.6) ta đợc : U1 = I1 I (I + I Z Y + U Y + U Y + U Z Y Y − U I − I ) = Y1 Y1 = U (1 + Z Y ) + I Z + A.U + B.I A = + Z Y rót : B=Z (3.10) NÕu Y1 = Y2 =Y/2 th× : D = + Z Y / C = Y + Z Y / 4 A=D B=Z (3.11a) Nếu không tính đến dung dẫn thay Y = vào : D=1,C=0,A=1,B=Z (3.11b) Ví dụ Đờng dây 220 kV pha chiều dµi l = 80km cã z = 0,05+j0,45 Ω/km vµ y= 3,4.10-6/1 pha (s/km) Dùng mô hình hình xác định: a) A B C D b) Tìm áp dòng, công suất đầu đờng dây hiệu suất truyền t¶i khi: S2 = 200MVA ; cosϕ2 = 0,8 ; U2 = 220kV Bài giải: Xác định điện áp đầu ®−êng d©y: Tỉng trë cđa ®−êng d©y: Z = z.l =(0,05+j0,45).80 = 4+j36 k Tổng dẫn đờng dây Y = y.l =j3,4.10-6.80 = j2,72.10-4 Ta cã: cos ϕ = 0.8,nªn ta cã: sin ϕ = − cos ϕ = − 0.8 =0,6 Công suất cuối đờng dây: P2 = S2.cos = 200 0,8 =160 ( MW) Q2 = S2.sin ϕ = 200 0,6 = 120(MVAR) Nªn S2 = P2+ jQ2 =160 + j120 (MVA) Dòng điện cuối đờng dây: I2 = S * / (3.U2) = (160 - j120 )/(3.220) = 0.2424 - j0.1818 (kA) Xem đờng dây có chiều dài trung bình , nên ta có thông số mạng hai cửa: A=1+Z.Y/2 =0.9951 + j0.0005 ; B = Z = 4+ j36; C =Y(1+Z.Y/4) = -7.3984.10-8 + j2.7133.10-4; D =A Trang 33 VËy : Điện áp đầu đờng dâylà: U1 = A.U2+B.I2 = 226,44 + j8,1197 (KV) Dòng điện đầu đờng dây: I1 = C.U2+D.I2 = 0,2413 - j0,1211 (KA) Công suất đầu ®−êng d©y: S1=3U1 I 1* =P1+jQ1 =3( 226,44 + j8,1197 )(0,2413 - j0,1211) = 166,882 - j76,388 (MVA) VËy: P1= 166,882 (MW) Hiệu suất truyền tải đờng dây: = P2 = 160/ 166,882 = 0,9588 P1 Chơng trình kết tính toán phần mềm MATLAB phụ lục U1 3.Thông số thiết bị bù 3.1.Thiết bị bù dọc tụ điện Sơ đồ: U2 U1 I1 I1 I2 C ,XC a) H×nh 2.12 U2 I2 YK b) Theo sơ đồ hình a) ta có : U = U + 3.I (− jX C ) I1 = I ®ã : AT = + j B T = − jX C C T = + j0 D T = AT (3.12) ®ã: XC = 1 = BC ω.C [Ω] (3.13a) C : ®iƯn dung cđa tơ ®iƯn ,[ F ] Cịng tinh XC biết công suất phản kháng QC Uđm , : QC = U2đm / XC nên : XC = U2đm / QC (3.13b) Trong thực tế ngời ta sản xuất tụ điện đơn vị với Uđm Qđm Tụ Nga có loại : 0,66 KV : 40 80 KVAr , 0,69 KV : 40 80 KVAr 3.2.Thiết bị bù ngang kháng điện Trang 34 Trên sơ đồ h×nh 2.12b ta cã : U = U ; I = I + U (− jYK ) / ®ã A K = + j 0; B K = + j 0 C K = − jYK ; D K = A K ®ã : YK = XK XK = U dm SK (3.14) 1 Ω [Ω, kV , MVAr ] (3.15) (3.16) SK : công suất kháng ,MVAr 4.Thông số A , B , C , D cđa c¸c m¸y biến áp Đối với máy biến áp hai dây quấn ,có thể áp dụng sơ đồ hình (hình 2.13 ) ta cã : ZB =RB + iXB YB = GB -j BB H×nh 2.13 A = , B = ZB , C = YB , D = 1+ YB ZB (3.17) Công thức đợc rút từ công thức (2.103) (2.104) thay Y1 = YB Y2 = Với máy biến áp ba dây quấn đợc trình bày phần sau 5.Th«ng sè A , C , B , D cđa hệ thống tải điện 5.1.Tính trực tiếp từ sơ đồ thay hệ thống tải điện Các phần tử hệ thống điện đợc thay sơ đồ riêng chúng , tạo thành sơ đồ thay hệ thống điện Phụ tải đợc thay tổng trở cố định (xem mục ) ,đờng dây dài đợc chia làm nhiều đoạn để tính, máy biến áp ba pha đợc thay sơ đồ hình T Sau đ lập đợc sơ đồ hệ thống ,dùng phép biến đổi tơng đơng đa dạng hình T tính A , B , C , D Xác định A , B , C , D cho sơ đồ hình T: Theo ®Þnh luËt Kirchhoff II ,ta cã : U − (I − I ) / Y − I Z = U − (I − I ) / Y + I Z = ta đợc : (3.18) Lấy I1 từ phơng trình dới thay vào phơng trình , rút gọn U Y Y (U + I Z + I / Y ) + I − Y (U + I Z + I / Y )Z Y = Rót U1 : U = U (1 + Z Y ) + I (Z + Z + Z Z Y ) = AU + B.I Từ ta có : B = Z + Z + Z Z Y A = + Z 1Y (3.19) Tõ phơng trình dới (3.18) ta có : I = I (1 + Z Y ) + U Y = D.I + C.U suy : C =Y D = + Z 2Y (3.20) Trang 35 Nếu sơ đồ đối xứng th× Z1 = Z2 = Z ta cã : A = + Z Y = D B = 2.Z + Z Y C =Y (3.21) Nếu sơ đồ cuối hình thông số giống thông số đ tính mục trớc Các thông số A,B,C,D dạng sơ đồ đợc cho bảng 5.2.Ghép nối mạng cực Các mạng cực phần tử đợc ghép nối tiếp thành sơ đồ chung với thông số tổng quát A , B , C , D A1 , B1 C1 , D1 A,B C,D A2 , B2 C2 , D2 Các thông số hàm thông số sơ đồ thành phần AJ , B J , C J , DJ Ta sử dụng phơng pháp ma trận để tính thông số hệ thống theo phơng pháp thông số chung tích thông số thành phÇn : A B A1 C D = C B1 A D C B2 D Các loại ghép nối tơng tự tra bảng (2.2) 5.3 Quan hƯ gi÷a A, B , C , D với thông số đặc trng khác sơ đồ Ngoài dạng phơng trình dạng mạng cực , thực tế hệ thống điện có dạng phơng trình khác, mạng tổng dẫn m¹ng tỉng trë I = −Y 12 U − Y 22 U U = Z 11 I − Z 12 I U = Z 12 I − Z 22 I I = Y 11 U + Y12 U (3.22) (3.23) Các thông số đợc tính bảng( 2.3) Trong bảng cho biết quan hệ thông số mạng cực thông số tổng trở tổng dẫn Trang 36 Bảng 2.2 : Các thông số A , B , C , D sơ đồ : Sơ đồ A B C D Z Z 1 Y 1+Z1Y Z1+Z2+Z1Z2Y Y 1+Z2Y 1+Y2Z Z Y1+Y2+Y1Y2Z 1+Y1Z Y Z1 Z2 Y Z Y1 Y2 Trang 37 Bảng 2.3 :Ghép nối sơ đồ A B Sơ đồ A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A1 A1A2+B1C2 A1B2+B1D2 B1+B2 B1 + B2 B1 + B2 A B C D A + Z.C B + Z.D C D Z A B + Z.A C D + Z.C A + Z1.C B+Z1D+Z2A +Z1Z2C C D + Z2.C A B C + Y.A D + Y.B A + Y.B B C + Y.D D A + Y2.B B C+Y1A+Y2D+ + Y1Y2B D + Y1.B C D2 A1A2 + B1C2+ + A2B1Y A1B2 + B1D2+ + B1B2Y A2C1 + C2D1 + + A2D1Y B2C1 + D1D2 + B2D1Y A2 A1A2 + B1C2+ + A1C2Z A1B2+B1D2+ + A1D2Z A2C1 + C2D1+ + C1C2Z B2C1 + D 1D +C1D2Z B2 Z B D A C Z2 D1D2+C1B2 C + C2 + + (A1-A2)(D2-D1) C D2 A C1A2+D1C2 B1.B2 A1B2+B1A2 C D B1 C1 D1 A2 C B D Z2 A C B D Y B1D2+D1B2 A B C D Y A B C D Y A1 Y B1 A2 C1 D1 B2 Y A1 B1 C1 D1 Z B2 C D2 Trang 38 Bảng 2.4 : Quan hệ thông số sơ đồ Tổng dẫn Thôn A B riêng g sè C D t−¬ng hỉ Y − 22 A Y 12 B Tổng trở riêng tơng hổ Y 12 C Z 11 Z 22 − Z 12 Z 12 Y1 Y1 Y2 − Z 12 Z 12 Z 11 Z 22 − Z 12 B − A B Z 11 Z 11 Z 22 − Z 12 Z1 Z2 D −1 B + Y Z Z Z1 + Z2 + Z1 Z2Y Y + Z Y Y1 + − Z Y2 + − I1 =Y11.U1 +Y12.U2 Z1 + Z2 + Z1 Z2Y I =−Y U −Y U 12 22 1+ Y Z Z1 + Z + Z1 Z 2Y Z Y 12 Y 11 Y 22 − Y 12 Y + Y + ZY 1Y Y Y 11 Y 11 Y 22 − Y 12 Y + ZY Y + Y + ZY 1Y − Z2 + − Z 12 Z 11 Z 22 − Z 12 Z 11 Z 22 − Z 12 Z 12 Z B Y2 A −1 C Z1 Y 22 + Y 12 A −1 Y 11 Y 22 − Y 12 C Y Z2 U2 = Z12I1 − Z22I Y Y.Z Z1 + Z + Z1 Z 2Y Z 11 − Z 12 ZY Y + Y + ZY 1Y C Y 11 Y 22 − Y 12 Y 12 Z 12 Y + Y + Z Y 1Y D −1 C Y 11 + Y 12 Y 11Y 22 − Y 12 Z 22 − Z 12 Z.Y Y + Y + ZY 1Y 2 U1 = Z11I1 − Z12I Z1 + Z + Z1 Z 2Y Z 11 − Z 12 Z 11 Z 22 − Z 12 Y 22 + Y 12 Y Y.Z Z1 + Z + Z1 Z 2Y 22 Y 12 U = DU1 − BI 1+ Z Y Z1 + Z + Z1 Z 2Y Z Z1 + Z U1 = AU + BI I = CU + DI + Y Z 1+ ZY Y1 + Y + ZY1Y Y 11 + Y 12 Phơng trình dòng điện ,điện ¸p I = −CU1 + AI Y 22 Y 11 Y 22 − Y 12 − + Z Y Y + Y + Y 1Y Z Z − 22 Z 12 Z 22 Z 11 Z 22 − Z 12 D B Z1 Y1 Y 11 Y 22 − Y 12 Y 12 Y − 11 Y 12 D S¬ ®å T − − Z 11 Z 12 Sơ đồ Trang 39 6.Tính toán chế độ đờng dây tải điện theo mạng cực Mục đích : -Nếu thông số đ biết tính toán lựa chọn chế độ tối u cho vận hành : chế độ có tổn thất điện công suất nhỏ -Nếu thông số cha biết tính chọn thông số , chủ yếu chọn thiết bị bù : chủng loại ( tụ hay kháng ) , số lợng ,vị trí đặt Phải tính cho chế độ đặc trng , chế độ quang trọng : chế độ lớn , nhỏ không tải 6.1.Tính toán theo mạng cực chung hệ thống Toàn thể hệ thống đợc thay mạng cực mạng tổng dẫn Nếu có phụ tải rẽ nhánh đợc thay tổng trở cố định tạo thành mạng cực riêng A,B,C,D S1 , U1 S2 , U2 a) S1 , U1 Y11 , Y12 , Y22 S2 , U2 b) H×nh 2.14 Tổng trở cố định thay cho phụ tải SPT ®−ỵc tÝnh nh− sau : U dm (cosϕ Pt + j sin ϕ Pt ) ; Y Pt = = S Pt2 (cosϕ Pt − j sin ϕ Pt ) S Pt Z Pt U dm A Pt = 1; B Pt = 0; C Pt = Y Pt ; D Pt = Z Pt = Tính toán công suất tác dụng công suất phản kháng đờng dây theo góc lệch pha U1 U2 giá trị điện áp đ xác định Phơng trình (3.2a) , lấy vectơ U2 lµm trơc thùc : U = A.U + B.I I1 = C.U + D.I (3.24) Ta rút I2 từ phơng trình đầu : I2 = U A.U B thay vào phơng trình thứ hai ta đợc : I1 = D(U A.U ) C.U + 3B C«ng suÊt biểu kiến đầu đờng dây tải điện : D(U − A.U ) S = 3U I1* = U C *U + B* * * * * * D (B C − D A ) = * U 12 − U 1U ∠δ B B* V× mạng cực đỗi xứng nên DA BC =1 , ®ã : Trang 40 S1 = D* U − * U 1U ∠δ B* B (3.25) Phần thực S1 công suất tác dụng , phần ảo công suất phản kháng , nghÜa lµ : UU D U sin (ψ D + α ) + sin (δ − α ) B B U 1U D Q1 = Im S1 = U (cosψ D + α ) − cos(δ − α ) B B Trong biĨu thøc trªn α = 90 −ψ B P1 = Re S1 = (3.26) T−¬ng tù , ta cã thÓ tÝnh P2 , Q2 cuèi ®−êng d©y : UU A U sin (ψ A + α ) + sin (δ + α ) B B U 1U A Q = U (cosψ A + α ) − cos(δ + α ) B B P2 = (3.27) Các công thức (3.26) (3.27) viết dới dạng tổng dẫn đầu vào tổng dẫn tơng hỗ nh sau : P1 = U 12 Y11 sin α 11 + U 1U Y12 sin (δ − α 12 ) Q1 = U 12 Y11 cos α 11 − U 1U Y12 cos(δ − α 12 ) P2 = −U 22 Y22 sin α 22 + U 1U Y12 sin (δ + α 12 ) Q = −U 22 Y22 cos α 22 + U 1U Y12 cos(δ + α 12 ) (3.28a) NÕu cho biết U1 ta tính đợc : P1 UY − 11 sin α 11 + α 12 U 1U U Y22 δ = arcsin K = arcsin Y12 P1 − Y11 sin α 11 + α 12 U (3.28b) ®ã K = U1 / U2 : độ sụt áp Các biểu thức (3.26) ,(3.27) , (3.28) dùng để tính toán chế độ đờng dây có bù ,khả tải khả ổn định đờng dây tải điện xa Công suất cực đại truyền tải đờng dây tải điện : P T maxà = UU U2 UU D U sin (ϕ D − α ) + = sin α11 + B B Z11 Z12 (3.29) Muèn tìm giá trị tối u thông số theo đIều kiện nâng cao khả tải , ta lập quan hệ PTmax theo thông số thông số thể D , B sau khảo sát hàm PTmax thông qua giá trị D B tìm đợc thông số tối u Trang 41 6.2.Tính phân bố điện áp hệ thống tải điện phụ tải rẽ nhánh Sơ ®å: U1,I1 U2,I2 A U3,I3 B A C D A B A B B A C D A B C D A B U5,I5 U4,I4 B C D A B H×nh 2.15a b) U2,I2 U1,I1 U4,I4 U3,I3 AK1 BK1 A B CK1 DK1 C D A B U5,I5 U6,I6 AT BT A B AK2 BK2 CT DT C D A B CK2 DK2 Để tính phân bố điện áp ®−êng d©y ta cã thĨ tÝnh tõ ci hƯ thèng đến đầu nguồn ngợc lại Nếu cho biết công suất điện áp cuối đờng dây :SK , UK Trớc tiên tính IK theo công thức tổng qu¸t : I= S* 3U = P − jQ 3U * công suất điện áp phải lấy điểm Sau ta lần lợc tính điện áp dòng điện nút K-1 lấy kết để tính điện áp dòng điện nút K-2 nút đầu hệ thống Cuối ta tính công suất đầu đờng dây Nếu cho điện áp công suất đầu đờng d©y :S1 = P1 + j Q1 , U1 Ta tính tơng tự nh cuối đờng dây Nếu cho biết công suất cuối đờng dây điện áp đầu đờng dây : Ta tính từ cuối đờng dây ,chọn giá trị điện áp cuối đờng dây chẳng hạn Uđm ,sau tính lại đầu đờng dây So sánh giá trị điện áp tính đợc với U1 đ cho : vừa dừng ,nếu lớn nhỏ hiệu chỉnh lại giá trị điện áp đ chọn tính lại U1 với sai sè cho phÐp VÝ dơ : ®−êng dây 500 kV chiều dài l= 200 km , z = 0,02 + j0,33 Ω / km , y = j4,674.10-6 1/.km , có đặt hệ thống bù dọc đờng dây C=0,00009952 F tần số 50 hz H y xác định phân bố điện áp chiều dài đờng dây , biết U2 = 500 kV , P2 = 1000 MVA ,cos ϕ = 0,8 Trang 42 Giải : Ta chia chiều dài đoạn dây làm đoạn đoạn 100 km Sơ đồ thay thÕ : U , I1 U3 , I3 A C B D U4, I4 AT BT CT DT U2, I2 A B C D Ta có : công suất cuối đờng dây : S2 = P2.cos ϕ + jP2.sin ϕ = 800 + j600 MVA Dòng điện cuối đờng dây : I2 = S* 800 − j 600 = = 0,533 - j 0,4 kA 3U 3.500 Ta tính phân bố điện áp từ cuối đầu đờngdây Tính toán thông số đờng dây bù dọc + Tính thông số ®−êng d©y: (100 km) Z = R+jX Z = z.l = (0,02 + j0,33).100 = + j 33 Ω Y = y.l = j4,674.10-6 100 Y1 = j4,674.10-4 1/ Ω Ta cã Y1 = Y2 = Y/2 VËy ta có thông số đờng dây : A = D = 1+Z.Y/2=1+( + j 33)( j4,674.10-4)/2 = 0,9923 + j0,0005 B = Z = + j 33 C = Y + ZY2/4 = j4,674.10-4 + (j4,674.10-4)2 (2 + j 33)/4 = -1,0923.10-7 + j4,6560.10-4 + Th«ng sè cđa hƯ thèng bï däc : XC = Y2 1 = = 32Ω ωC 314.0,00009952 AT = DT = BT = - jXC = - j32 CT = Điện áp dòng điện nút : U = A.U + 3B.I = (0,9923 + j0,0005)500 + (2 + j 33)( 0,533 - j 0,4) = 520,40 + j28,791 kV I4 = = 3 CU + DI = (-1,0923.10-7 + j4,6560.10-4)500 + (0,9923 + j0,0005) (0,533 - j 0,4) = 0,5291 - j0,2597 kA Điện áp dòng điện nút : U = AT U + 3BT I = 520,40 + j28,791+ (-j32)( 0,5291 - j0,2597) = 506,27 + 5,3763.10-3 kV Trang 43 I3 = CT U + DI = 0,5291 - j0,2597 kA Điện áp dòng điện nguồn : U = AU + 3B.I = (0,9923 + j0,0005) (506,27 + j7,9600.10-3 ) + + (2 + j 33).(0,5291 - j0,2597) =518,74 + j29,061 kV I1 = C.U + D.I = (-1,0923.10-7 + j4,6560.10-4)( 506,27 + j7,9600.10-3) + (0,9923 + j0,0005) (0,5291 - j0,2597) = 0,5251 - j0,1188 kA 6.3 Tính hệ thống tải điện có phụ tải rẽ nhánh UF S1,U1 TTG a) S ,U TTG S pt S pt KĐ Đoạn S1 , U I 1' A1 , B1 , C1 , D1 c) b) §o¹n U2 Z 12 S1' S Y 12 Y12 U3 Z 23 S4,U4 Z 34 S pt S pt Y12 S Pt , I Pt YK U2 S ,U A3 , B3 , C , D3 A2 , B , C , D S Pt , I Pt S1,U1 Đoạn U3 Y23 Y23 YK Y34 Y34 Hình 2.16 Tính toán mục giống nh phần Tính toán đầu nguồn cuối nguồn -Nếu tính chọn công suất bù tính từ đầu nguồn :chọn chế độ cần tính , cho biết công suất đầu nguồn P1 ,U1 Q1 Q1 đợc chọn sơ theo khả máy phát điện - Sau tính điện áp dòng điện sau đoạn lµ U2 , I2 KiĨm tra U2 thoả m n miền giá trị cho phép tính tiếp Nếu U2 nhỏ giá trị cho phép giảm Q1 ,nếu U2 lớn giá trị cho phép phải tăng Q1 tính lại U2 thoả ,ta đợc Q1 Ta lập hiệu ∆Q = Q1 − Q1' : ∗ NÕu ∆Q > nghĩa công suất bù ngang nút phải tụ điện ,nếu Q < phải bù kháng điện Nếu bù dọc tụ Q > phải tăng công suất tụ bù Tính toán tiếp tục nút cuối cïng Trang 44 Mét sè vÝ dơ ¸p dơng : Ví dụ 5: Đờng dây 69 kV pha dài 16 km có z=0,125+j0,4375/km Xác định điện áp công suất đầu đờng dây hiệu suất truyền tải ®−êng d©y trun ®i ®Õn ci ®−êng d©y , biÕt : S2=70MVA; cos 2=0,8; U2=64kV Bài giải: Xác định điện áp đầu đờng dây: Tổng trở đờng dây: Z = z.l =( 0,125+j0,4375).16= + 7j kΩ Ta cã: cos ϕ =0.8,nªn ta cã: sin ϕ = − cos ϕ = − 0.8 =0,6 Công suất cuối đờng dây: P2 = S2.cos ϕ =70.0,8=56 ( MW) Q2 = S2.sin ϕ =70.0,6= 42 (MVAR) Nªn S2 = P2 + jQ2 = 56 + j42 (MVA) Dòng điện cuối đờng dây: I2= S * /(3.U2) = 0,2917 - 0,2187j (kA) Xem ®−êng dây có chiều dài bé nên xem Y = Ta có thông số mạng hai cửa: A=1;B=Z;C=0;D=1 Vậy : Điện áp đầu đờng dây là: U1=A.U2+B.I2=64+(2 + j7).( 0,2917 - j0,2187) =66,1146 + j1,6042 (kV) Dòng điện đầu đờng dây: I1 = CU2 + DI2 = I2 = 0,2917 - j0,2187 (kA) Công suất đầu ®−êng d©y: S1 = 3U1 I 1* = P1+jQ1 =3 (66,1146 + j1,6042 )( 0,2917 + j0,2187 ) = 58,9030 - j41,9840 (kV) vËy: P1= 58,9030 (MW) HiƯu st trun tải đờng dây: = P2 = 0,9507 P1 Ví dụ 6: Đờng dây 345 kV có A = D = 0,98182+j0,0012447 /km, B=4,035+ j58,947, C=j0,00061137 Đờng dây có S2=400MVA ; cos2=0,8; U2=345kV Xác định U1, I1, P1, Q1, Bài giải: Xác định điện áp đầu đờng dây: Ta cã: cos ϕ =0.8,nªn ta cã: Trang 45 sin ϕ = − cos ϕ = 0.8 = 0,6 Công suất cuối đờng d©y: P2 = S2.cos ϕ = 400 0,8 =320 ( MW) Q2 = S2.sin ϕ = 400 0,6 = 240 (MVAR) Nªn S2=P2+ jQ2= 320 + j240 (MVA) Dòng điện cuối đờng dây: I2= S * /(3.U2)= (320-j240)/(3.345)=0,392 - j0,2319 (kA) Theo đề ta có thông số mạng hai cửa: A=0,981821+j0,0012447 ; B = 4,035+j58,947 ;C =j0,00061137 ; D=A Vậy : Điện áp đầu đờng dâylà: U1=A.U2 + B.I2 =(0,981821+j0,0012447)345 + (4,035+j58,947)( 0,392-0,2319j) =3,5364e + 002 + 1,771e+001j Dòng điện đầu đờng dây: I1 = CU2 + DI2 =( j0,00061137)345+(0,981821+j0,0012447)( 0,392-0,2319j ) (KA) = 0,3038 - 0,0164j Công suất đầu đờng dây: S1=3U1 I 1* =P1+jQ1 =3.(3,5364e+002+1,771e+001j )( 0,3038 - 0,0164j) =3,2323e +002- j33,5093(KVA) VËy: P1= 58,9030 (MW) Q1=- 33,5093 (MVAR) HiƯu st trun tải đờng dây: = P2 = 0,99 P1 Trang 46 ... xoay chiãưu cọ pháưn cao hån so våïi âiãûn tråí mäüt chiãưu Hiãûn tỉåüng ny âỉåüc gi l hiãûu ỉïng bãư màût (skin effect) Khi dáy dáùn âỉåüc chãú tảo åí dảng và? ?n xồõn, mäùi såüi và? ?n xồõn s di hån... Âinh Thnh Viãût Trang Maûng & thiãút bë siãu cao Bäü män Hãû thäúng âiãûn Âiãûn tråí cuía dáy dáùn chëu aính hỉåíng ca cạc úu täú nhỉ: táưn säú, âäü và? ?n xồõn ca dáy dáùn v nhiãût âäü Khi dng âiãûn... dảng và? ?n xồõn, mäùi såüi và? ?n xồõn s di hån såüi ban âáưu Kãút qu, âiãûn tråí ca dáy dáùn và? ?n xồõn s cao hån so våïi giạ trë toạn tỉì biãøu thỉïc 1.1 Âiãûn tråí ca dáy dáùn s tàng lãn nhiãût