iv tính toán các tham số của mạng điện

b) Đối với đường dây cao áp (từ 220 kV trở lên) thì trường điện từ sinh ra lớn xung quanh cáp. Nếu trường điện từ này đủ lớn sẽ gây ra hiện tượng ion hóa vùng không khí đó. Điều không [r]

IV TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN

4.1.1 Cấu tạo dây dẫn không

4.1 Tổng trở tổng dẫn đường dây

 ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced)

 AAC (All-Aluminum Conductor)

 AAAC (All-Aluminum-Alloy Conductor)

 ACAR (Aluminum Conductor Aluminum – Alloy Reinforced)

 ACCC (Aluminum Condutor composite Core)

 GTACSR (Gap type thermal-resistant aluminum alloy condutor steel reinforced)

IV TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN

4.1.1 Cấu tạo dây dẫn không

4.1 Tổng trở tổng dẫn đường dây

 GTACSR

IV TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN

4.1.1 Cấu tạo dây dẫn không

4.1 Tổng trở tổng dẫn đường dây

Ký hiệu dây dẫn:

-Dây Pháp: Dây hợp kim nhôm dùng Pháp có tên Almelec tiêu chuẩn ký hiệu AGS/L

-Dây Nga: ký hiệu chữ chữ số:

+Chữ dùng vật liệu làm dây M: đồng, A: nhơm, AC: nhơm lõi thép, ACY: nhôm lõi thép tăng cường, ПC: thép

+Chữ số tiết diện dây dẫn (mm2)

02 Jan 2011

4.1 Tổng trở tổng dẫn đường dây

4.1.1 Cấu tạo dây dẫn không

-Dây Mỹ: đơn vị đo lường Mỹ khác với đơn vị đo lường quốc tế +Circular mil (CM) dùng làm đơn vị tiết diện dây, tiết diện trịn có đường kính mil hay 0,001inch.

1CM=05,067x10-4mm2=5x10-4mm2.

Bội số CM MCM, 1MCM=1000CM≈0,5mm2.

Điện trở DC dây dẫn

 Những sợi dây dẫn quấn theo hình xốn ốc làm thay đổi hướng, tăng chiều dài dây dẫn từ 1-2% so với chiều dài thực tế Do đó, điện trở dc sợi dây dẫn có giá trị lớn thực tế 1-2%



 .

,

A l Rdc T T

ü Hình xoắn ốc sợi dây

ü Nhiệt độ

ü Tần số (hiệu ứng bền mặt)

ü Cường độ dòng điện

 Điện trở AC thường cao điện trở DC: hệ thống có tần số 60 Hz điện trở AC cao DC khoảng %

 Ảnh hưởng nhiệt độ lên dây dẫn

2 0 2

1 0 1

R 1 / t , R 1 / t

 

 

 



Nếu điện trởdây dẫn Rt1 nhiệt độ t1 0C biết trước, điện trờ R

t2 nhiêt độ t2 0C

Có thể tính biểu thức ( với α 20 0C được cho bảng sau)

2.1 Các phần từ ĐD truyền tải khơng

4.1.2 Điện trở dây dẫn

 

0

2 20 C 2

R  R 1 t  20 

Điện trở DC dây dẫn

 Những sợi dây dẫn quấn theo hình xốn ốc làm thay đổi hướng, tăng chiều dài dây dẫn từ 1-2% so với chiều dài thực tế Do đó, điện trở dc sợi dây dẫn có giá trị lớn thực tế 1-2%



 .

,

A l Rdc T T

ü Hình xoắn ốc sợi dây

ü Nhiệt độ

ü Tần số (hiệu ứng bền mặt)

ü Cường độ dòng điện

 Điện trở AC thường cao điện trở DC: hệ thống có tần số 60 Hz điện trở AC cao DC khoảng %

 Ảnh hưởng nhiệt độ lên dây dẫn

2 0 2

1 0 1

R 1 / t , R 1 / t

 

 

 



R1, R2: điện trở dây dẫn nhiệt độ t1, t2 (0C)

T: nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dây dẫn, dây nhôm T  228 2.1 Các phần từ ĐD truyền tải khơng

4.1.2 Điện trở dây dẫn

 

0

2 20 C 2

R  R 1 t  20 

 Hoặc

 R1: Điện trở dây dẫn ở.t0C

 R0: Điện trở dây dẫn ở.00C

 α0: hệ số nhiệt điện trở dây dẫn 00C

4.1 Tổng trở tổng dẫn đường dây

4.1.2 Điện trở dây dẫn

Kim loại Điện trở suất Hệ số nhiệt điện trở α (0C-1) ở 20 0C

Nhôm 2,83 0,0039

Đồng cứng 1,77 0,00382

Đồng thường 1,72 0,00393

Sắt 10,00 0,005

Thép 12-88 0,01-0,005

Bạc 1,53 0,0038

Đồng thau 6,4-8,4 0,002

 

t 0 0

Hiệu ứng mặt dây dẫn tần số

 Khi dòng AC qua dây dẫn, dịng điện phân bố khơng tiết diện dây dẫn, mật độ dòng điện mặt ngồi cao mật đọ dịng điện trung tâm dây dẫn → tổn thất công suất lớn dòng điện qua dây dẫn dòng điện DC có cường độ dịng điện

U

R

I

 

 Điện trở AC thường cao điện trở DC: hệ thống có tần số 60 Hz điện trở AC cao DC khoảng %

 Điện trở hiệu dụng xoay chiều dây dẫn tính tổn thất cơng suất trung bình dây dẫn chia cho dịng điện pha

2.1 Các phần từ ĐD truyền tải không

Điện cảm ĐD truyền tải phụ thuộc vào vị trí dây dẫn kích thước dây dẫn

I

H ( A.vòng / m ) 2 x



2.1.2 Điện cảm cảm kháng dây dẫn

Từ trường H khoảng cách x tính từ tâm dây dẫn mang dòng I(A)

Và mật độ từ thông dọc bề mặt tự là:

7

2 2.10 I

B (Wb / m ) x





Mật độ từ cảm dọc theo dây dẫn xác định

 

  [webers/m2 ]

 độ từ thẩm trung bình

Mặt khác, từ cảm B sinh tỉ lệ thuận với dòng điện và được xác định sau

Li





Từ thơng móc vịng dây dẫn thẳng dài vô hạn

Giả sử dây dẫn thẳng dài vơ hạn có bán kính r, mật độ điện phân bố đều dây dẫn có tổng dịng điện là i Theo tính chất vật lý cơ biết đường từ thông có dạng đường trịn đồng tâm Giả sử dịng điện dây dẫn mặt trang giấy Hướng từ thông theo quy tắc vặn nút chai

r   dl  y x

Từ thơng móc vịng mét chiều dài dây tổng từ thơng móc vịng bên bên dây dẫn

                   r R i r R

i r r

tr ng ln 4 10 . 2 ln 4 2

0  

  

 

2.1.2 Điện cảm cảm kháng dây dẫn

 Từ thơng móc vịng dây cáp nhiều sợi i i i i n i R

 Khảo sát tính tốn từ thơng móc vịng sợi tới bán kính R1 từ góc tọa độ

 Sợi bị ảnh hưởng sợi 2, 3, …, n

k

i

k

d1 d1k

1



2



3

 4 5

c R1 Rk b a Sợi

 Tất từ thông tạo dòng điện ik đi qua điểm b

điểm c trục x

 Từ thơng móc vịng sợi chịu ảnh hưởng dòng điện ik

được xác định:

k k k k d R i 1 ln 2   

 Tổng từ thơng móc vịng cuộn tới bán kính R1 từ sợi

                 n n n r d R i d R i r R i 12 2 1

1 ln ln ln

4 2     

2.1.2 Điện cảm cảm kháng dây dẫn

          n n d i d i r i 12 , 1 1 ln 1 ln 1 ln

2 

 

Trong bán kính đẳng trị dây dẫn

4 / , r e r

r  

Trong trường hợp tổng quát , trường hợp thực tế, quan tâm đến dòng điện tức thời dây dẫn 1 

 

1

R

Từ thông móc vịng mét chiều dài sợi thứ k

           kn n k k k k d i r i d

i ln 1 ln 1 ln 1

2 1 ,

0  

  

(*)

2.1.2 Điện cảm cảm kháng dây dẫn

Ví dụ

Cho đường dây truyền tải pha có khoảng cách đường dây D bán kính r sợi Giả sử có trình bày hình bên Tính độ từ cảm 1m chiều dài pha hệ thống pha

D D

D

2.1.2 Điện cảm cảm kháng dây dẫn

Giải

Sử dụng công thức (*) cho pha a ta có

, , , ln 2 1 ln 1 ln 2 1 ln 1 ln 1 ln 2 r D i D i r i D i D i r

ia b c a a a

a                          Do , , ln 10 2 ln 2 r D r D i l a a a        

Hỗ cảm pha a phụ thuộc vào dòng điện pha a Điều với pha b c

, ln 2 r D l l

la b c

 

 



2.1.2 Điện cảm cảm kháng dây dẫn

Đường dây truyền tải phân pha

Để giảm hỗ cảm  giảm khoảng cách giữa đường dây tăng bán kính cáp  Khi giảm khoảng cách giữa pha nên ý đến đánh thủng cách điện điện áp Nói cách khác, chi phí đầu tư, trọng lượng và mềm dẻo cáp vấn đề cần quan tâm tăng bán kính cáp. Trong thực tế điện áp từ 220 kV trở lên đường dây truyền tải được phân pha, nghĩa đường dây truyền tải pha chia làm nhiều cáp có bán kính r đặt cách một

khoảng a đặt khung định vị

 để giảm tổn thất vầng quang, giảm điện kháng X0, tăng khả tải đường dây

1

3

5

7

9 10

11 12

D

D

D

Đường dây truyền tải phân pha (tt)

b b

a

R D R

D l

l ln 2 10 ln

2 4

7

1    



 

GMR phải xác định phù hợp với sợi cáp phân pha búi dây Giả sử có b sợi cáp búi dây, Rb được xác định sau

2

) ,

,

( , 12 1 1/ 

 r d d b

Rb  b b

Đường dây truyền tải phân pha (tt)

a) Nếu xem búi dây tương đương với cáp rỗng bên trong, nhằm làm tăng bán kính cáp

b) Đối với đường dây cao áp (từ 220 kV trở lên) trường điện từ sinh lớn xung quanh cáp Nếu trường điện từ đủ lớn gây tượng ion hóa vùng khơng khí Điều khơng mong muốn gọi tượng corona Hiện tượng corona nguyên nhân gây tổn thất đường dây truyền tải, nhiễu radio gây ồn Nếu bán kinh dây dẫn lớn làm giảm từ trường sinh xung quanh bề mặt dây dẫn Trong thực tế, người ta dùng đường dây phân pha cho hệ thống truyền tải cao áp nhằm làm tăng bán kính dây dẫn

c) So với hệ thống truyền tải dùng cáp có diện tích mặt cắt ngang búi dây nhiều sợi cáp diện tích tiếp xúc dây dẫn với khơng khí lớn nên giải nhiệt tốt hơn, truyền tải dịng điện lớn giới hạn nhiệt cáp

Tính tốn điện kháng dây dẫn

] H/m [

ln

10 2

ln 2

7 0

b m b

m

R D R

D

l    

 

 Cảm kháng

 Điện cảm kháng

L

X  l  2 f  l

Tính tốn điện kháng dây dẫn (tt)

 Hỗ cảm phụ thuộc độ dài, khoảng cách dây dẫn, hỗ cảm dây dẫn khác khác Điều náy gây khơng đối xứng dịng điện, điện áp lưới điện Do đó, khắc phục nhược điểm náy người ta hoán vị dây dẫn cho pha đường dây vị trí khác

A B C

A B C

A C

B

B C B

A C

B

B C B

A B C

3 /

l l/3 l/3

(a)

(b)

1

2.1 Các phần từ ĐD truyền tải khơng

Tính tốn điện kháng dây dẫn (tt)

Tính tốn điện dẫn

 Xác định điện dung

m

1

C 2 [ F / m ]

D ln

r





 Xác định dung dẫn

0 0 0

B  2 f C  .C [  / m ]

 Xác đinh dung kháng

] mi [

r

D ln

10 1,779

1

1    6 m  



f B

XC

Tổn thất vầng quang

 Tổn thất vầng quang  cường độ điện trường vượt qua ngưỡng định 

ion hóa khơng khí xung quanh dây dẫn  điện ngồi khơng khí  phát tiếng ồn ánh sáng

 Tổn thất vầng quang  xác định thực nghiệm đường dây  phụ thuộc vào thời tiết cấu trúc đường dây

 Trong tính tốn sơ phục vụ quy hoạch  dùng công thức thực nghiệm Công thức Mayer công thức dùng

2 tđ 5

VQ tđ tđ VQ

1350.E

P n.k f r E ( E E )( 2,3.ln 1 ).10 , kW/km.pha f r      2 max tb tđ E E

E  

) / ln( . . tđ f tb r D r n U E 

Dây không phân pha: Emax= Etb(1+2r/D)

Dây phân ba: Emax= Etb(1 + 2./D) Dây 4: Emax= Etb(1 + 3./D) n: số dây dẫn pha

f: tần số [Hz]

r: bán kính dây [cm]

EVQ: cường độ điện trường bắt đầu phát sinh vầng quang Etđ: cường độ điện trường tương đương có trị số a: khỏang cách trung bình dây pha, [cm] D: khỏang cách trung bình pha, [cm]

k: hệ số ảnh hưởng thời tiết

Khi thời tiết tốt k = 44 EVQ = 17 [kV/cm]

Khi thời tiết xấu k = 35,1 EVQ = 11 [kV/cm]

Điện trở DC cáp ngầm phụ thuộc vào nhiệt độ cáp

-l: chiều dài (m)

- : điện trở suất (Ω.m)

-Rt= điện trở dây dẫn toC (Ω) -R20= điện trở dây dẫn 20oC (Ω)

-α20= hệ số nhiệt điện trở dây dẫn 20oC. -t= nhiệt độ dây dẫn (oC)

02 Jan 2011

2.2 Tổng trở tổng dẫn cáp ngầm

2.2.1 Điện trở cảm kháng cáp ngầm

   

t 20 20

R  R 1 t  20 , 

 

l R ,

s 

 

Điện dung cáp lõi r: bán kính lõi.

R: bán kính từ tâm đến chắn (m). Từ thông từ tâm lõi đến điểm x cho bởi:

Cường độ từ trường bán kính x

-εo: số điện môi chân không, 10-9/36π -εr: số điện môi tương đối cách điện

02 Jan 2011

2.2 Tổng trở tổng dẫn cáp ngầm

2.2.1 Điện trở cảm kháng cáp ngầm

 2 

x

q

D , coulomb / m 2 x



x x

o r o r

D q

E =

2 x

    

Điện dung cáp m chiều dài cho bởi: sự thay đổi điện đoạn dx: dV = -Exdx Điện áp dây dẫn lớp cách điện ngoài:

-D = đường kính ngồi cách điện (m) -D = đường kính dây dẫn (m)

02 Jan 2011

2.2 Tổng trở tổng dẫn cáp ngầm

2.2.1 Điện trở cảm kháng cáp ngầm

 

r r

x e

o r o r

R R

q dx q R

V E dx log , v

2  x 2  r

 

      

 

 

     

   

9

o r r

e e

r

2 2 .10

q

C = F / m

v log R r 36 log R r

hay C F / km

18 ln D d

  



 



 



Đối với cáp lõi ( pha) bao gồm điện dung giữa hai lõi cáp với điện dung lõi và vỏ cáp

Xem lõi cáp bố trí định tam giác đều, biến đổi tam giác – ta có

-C1 = điện dung võ với lõi cáp -C2 = điện dung lõi với nhau

02 Jan 2011

4.2 Tổng trở tổng dẫn cáp ngầm

Tính tốn biểu thức điện dung C1, C2

R1= bán kính lõi cáp. R2 = bán kính vỏ cáp

-Ds = r = bán kính lõi cáp

-Dm = khoảng cách trung bình hình học lõi cáp

-ε’ ,ε” = số điện môi tương đối lõi cáp so với vỏ bọc bên ngoài cáp với nhau

02 Jan 2011

2.2 Tổng trở tổng dẫn cáp ngầm

2.2.1 Điện trở cảm kháng cáp ngầm

   

'

1 9

1 2

C F / m

18.10 ln R R





   

''

2 9

m s

3C F / m

18.10 ln D D



Điện cảm đơn vị chiều dài cáp lõi

Điện cảm tính chiều dài pha

-K = 1, cáp đặt dạng tam giác -K = 1,26, cáp đặt nằm ngang

-s = khoảng cáchgiữa tâm dây dẫn (mm). -r = bán kính dây dẫn (mm)

02 Jan 2011

2.2 Tổng trở tổng dẫn cáp ngầm

2.2.1 Điện trở cảm kháng cáp ngầm

 

o 1

2

R

L ln H / m

2 R

 



 

K s

L 0,05+0,2ln H / km r



Điện kháng cáp X 2 f L  / km

1000



Đối với đường dây cáp, tổn thất nhiệt thông qua RI2 của dây dẫn và lớp màng phân cách lớp điện môi tổn thất điện mơi của cách điện.

Điện dung cáp xem như bị suy hao xuất hiện thêm điện trở tổn thất R1 như hình vẽ CS tổn thất trên R

02 Jan 2011

2.3 Sự tổn thất điện môi nhiệt cáp

R C

I V / R tg =

I CV





 2

V

P

R



Gọi δ góc tổn thất.

Φ góc cơng suất khơng tải hình vẽ ta có:

→ 2 2

Dòng điện rò thường xuất đường dây cáp có hướng đi qua tâm cáp xuyên qua lớp điện môi cách điện Bản chất dòng điện rò bọ giới hạn bới cách điện cáp

Gọi ρ1 là suất điện trở lớp điện môi cách điện cáp Xét trên một đơn vị chiều dài dr lớp điện mơi có chiều dài l, điện trở dRi của lớp điện môi:

02 Jan 2011

2.3 Sự tổn thất điện môi nhiệt cáp

i i

dr dR

2 l

 



1

2 R

i i 1 i

2 R

R dr

R ln

2 l r 2 l R

 

 

  