Mạng điện siêu cao áp

Mạng điện siêu cao áp

Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 1 Chỉång 1 CẠC THÄNG SÄÚ CA ÂỈÅÌNG DÁY TRUƯN TI ÂIÃÛN. 1.1. ÂỈÅÌNG DÁY TRUƯN TI ÂIÃÛN TRÃN KHÄNG. Kãút cáúu âiãøn hçnh ca mäüt âỉåìng dáy truưn ti âiãûn trãn khäng (hçnh1.1) gäưm cọ: cäüt, dáy dáùn, sỉï v cạc phủ kiãûn, dáy chäúng sẹt. Hçnh 1.1: Kãút cáúu âiãøn hçnh ca âỉåìng dáy truưn ti âiãûn (cọ 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. Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 2 Cạc 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. Ngoi ra khi âỉåìng dáy cọ U âm >230 kV thç nãn 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 ton nhäm AAC (all aluminum conductor), dáy ton 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 l vç giạ thnh tháúp v chụng nhẻ hån nhiãưu so våïi dáy âäưng. Ngoi ra, trong tỉû nhiãn nhäm l kim loải däưi do hån so våïi âäưng. Âãø tiãûn theo di nhỉỵng pháưn tiãúp theo v dãù dng trong viãûc qui âäøi, dỉåïi âáy trçnh by 1 säú âån vë âo chiãưu di phäø biãún åí 1 säú nỉåïc Bàõc M v Cháu Áu. 1mile = 1609 m 1 inch = 2,54 cm 1 feet (ft) = 12 inch = 30,48 cm 1 mil = 0,001 inch =10 -3 inch Âãø âo tiãút diãûn dáy dáùn cn sỉí dủng âån vë: 1 cmil (circular mil) = 5,067.10 -4 mm 2 1 cmil l diãûn têch ca 1 hçnh trn cọ âỉåìng 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: F l R ρ = (1.1) Trong âọ: ρ : âiãûn tråí sút ca dáy dáùn. l : chiãưu di dáy dáùn. F : tiãút diãûn ca dáy dáùn. Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 3 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 trong dáy dáùn, sỉû phán phäúi ca dng âiãûn l khäng âãưu nhau trãn tiãút diãûn dáy dáùn v máût âäü dng táûp trung låïn nháút åí bãư màût ca dáy dáùn. Vç váûy, âiãûn tråí 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 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 tênh toạn tỉì biãøu thỉïc 1.1. Âiãûn tråí ca dáy dáùn s tàng lãn khi nhiãût âäü tàng lãn theo qui lût gáưn nhỉ l tuún tênh v cọ thãø âỉåüc tênh theo cäng thỉïc: 1 2 12 tT tT RR + + = (1.2) Trong âọ: R 2 v R 1 l âiãûn tråí dáy dáùn tỉång ỉïng våïi nhiãût âäü t 2 ( C 0 ) v t 1 ( C 0 ). T l hàòng säú nhiãût âäü phủ thüc vo váût liãûu dáy dáùn. Âäúi våïi dáy nhäm thç T 228≈ . 1.3. ÂIÃÛN CM CA DÁY DÁÙN ÂÅN. 1.3.1. ÂIÃÛN CM BÃN TRONG DÁY DÁÙN. Dng âiãûn I chảy qua dáy dáùn s sinh ra tỉì trỉåìng bãn trong 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= I λ (1.3) Xẹt mäüt dáy dáùn trn våïi bạn kênh r, mang dng âiãûn I nhỉ trçnh by åí hçnh 1.2 Maỷng & thióỳt bở sióu cao. Bọỹ mọn Hóỷ thọỳng õióỷn. Bión soaỷn: inh Thaỡnh Vióỷt Trang 4 rrrrr Hỗnh 1.2: Tổỡ thọng moùc voỡng cuớa dỏy dỏựn. Goỹi O laỡ tỏm cuớa mỷt cừt ngang dỏy dỏựn. Xeùt vi phỏn ds chióửu daỡi ds, chióửu rọỹng dx caùch tỏm O mọỹt õoaỷn x. Goỹi H x laỡ cổồỡng õọỹ tổỡ trổồỡng taỷi nhổợng õióứm caùch tỏm O mọỹt õoaỷn x. Theo õởnh luỏỷt Ampere vóử quan hóỷ giổợa H x vaỡ I x , ta coù: x x x IdsH = 2 0 (1.4) Hay x H = x I x 2 (1.5) Vồùi I x laỡ doỡng õióỷn kheùp maỷch taỷi baùn kờnh x. óứ õồn giaớn, ta boớ qua hióỷu ổùng mỷt ngoaỡi vaỡ giaớ thióỳt mỏỷt õọỹ doỡng phỏn bọỳ õóửu trong toaỡn bọỹ mỷt cừt ngang cuớa dỏy dỏựn, ta coù bióứu thổùc: 22 r I x I x = (1.6) Thay I x tổỡ (1.6) vaỡo (1.5) ta õổồỹc: I x x r I dx ds Maỷng & thióỳt bở sióu cao. Bọỹ mọn Hóỷ thọỳng õióỷn. Bión soaỷn: inh Thaỡnh Vióỷt Trang 5 x r I H x 2 2 = (1.7) Caớm ổùng tổỡ taỷi vở trờ x õổồỹc xaùc õởnh bồới: x r I HB xx 2 2 à à == (1.8) Trong õoù: r ààà 0 = (1.9) = 0 à õọỹ tổỡ thỏứm cuớa khọng khờ, = 0 à 7 10.4 , H/m. = r à õọỹ tổỡ thỏứm tổồng õọỳi. ọỳi vồùi kim loaỷi maỡu = r à 1. Do õoù: x r I x r I B x 2 7 2 0 10.2 2 == à (1.10) Xeùt mọỹt õoaỷn õổồỡng dỏy coù chióửu daỡi 1 meùt nhổ hỗnh 1.3. Hỗnh 1.3. Tổỡ õỏy ta tờnh toaùn õổồỹc vi phỏn tổỡ thọng d x gổới qua phỏửn tổớ vi phỏn dx coù d Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 6 diãûn têch dx.1 (m 2 ) : xdx r I dxBd xx 2 7 10.21. − ==Φ , (Wb/m) (1.11) Vi phán tỉì thäng Φd x ny chè mọc vng våïi 1 pháưn ca dáy dáùn tỉì tám âãún bạn kênh x. Gi thiãút máût âäü dng âiãûn l âãưu, chè cọ pháưn         2 2 r x π π ca dng âiãûn täøng cäüng l âỉåüc mọc vng, vç váûy tỉì thäng mọc vng trãn 1 âån vë di ca dáy dáùn tỉì tám âãún bạn kênh x l: dxx r I d r x d xx 3 4 7 2 2 10.2 − =Φ         = π π λ (1.12) Suy ra tỉì thäng mọc vng ca c dáy dáùn båíi têch phán x d λ tỉì 0 âãún r. ∫ ∫ − == r r xtrong dxx r I dxd 0 0 3 4 7 10.2 λλ I r r I 7 4 4 7 10. 2 1 4 10.2 −− == , (Wb/m) (1.13) Âiãûn cm bãn trong dáy dáùn: 7 10. 2 1 − == I L trong trong λ , (H/m) (1.14) Nháûn xẹt: Âiãûn cm bãn trong ca dáy dáùn trong L khäng phủ thüc vo bạn kênh r ca dáy dáùn. 1.3.2. TỈÌ THÄNG MỌC VNG GIỈỴA HAI ÂIÃØM BÃN NGOI DÁY DÁÙN. Xẹt cỉåìng âäü tỉì trỉåìng x H bãn ngoi dáy dáùn tải bạn kênh x > r nhỉ hçnh v 1.4. Maỷng & thióỳt bở sióu cao. Bọỹ mọn Hóỷ thọỳng õióỷn. Bión soaỷn: inh Thaỡnh Vióỷt Trang 7 Hỗnh 1.4: Tổỡ thọng moùc voỡng giổợa 2 õióứm D 1 vaỡ D 2 . Xeùt vi phỏn dx (hỗnh ọỳng daỡy dx, daỡi 1 m) caùch tỏm O mọỹt õoaỷn x. Theo õởnh luỏỷt doỡng õióỷn toaỡn phỏửn: = IdxH x Hay IHx x =.2 Suy ra H x I x 2 = (1.15) Caớm ổùng tổỡ taỷi vở trờ x: x I HB xx à à 2 0 0 == (1.16) Tổỡ thọng xuyón qua mỷt cừt ngang dx: dx x I dxBdFBd xxx à 2 1. 0 === (1.17) Tổỡ thọng moùc voỡng: dx x I dd xx à 2 0 == , (Wb.voỡng/m) (1.18) Tổỡ thọng moùc voỡng ồớ giổợa 2 õióứm D 1 vaỡ D 2 laỡ tờch phỏn cuớa x d tổỡ D 1 õóỳn D 2 : === 2 1 1 2 0012 ln 2 1 2 D D ngoai D D I dx x I à à (1.19) ióỷn caớm giổợa 2 õióứm bón ngoaỡi dỏy dỏựn do tổỡ thọng moùc voỡng 12 gỏy nón: D 1 x dx I D 2 I2 r Maỷng & thióỳt bở sióu cao. Bọỹ mọn Hóỷ thọỳng õióỷn. Bión soaỷn: inh Thaỡnh Vióỷt Trang 8 1 2 0 12 12 ln 2 1 D D I LL ngoaỡ à === , (H/m) (1.20) Vồùi 0 à - õọỹ tổỡ thỏứm cuớa khọng khờ, 0 à = 7 10.4 , (H/m). Do õoù: 1 2 7 12 ln10.2 D D L = , (H/m) (1.21) 1.4. IN CAM CUA ặèNG DY MĩT PHA GệM 2 DY DN. Xeùt õoaỷn õổồỡng dỏy 1 pha daỡi 1 meùt gọửm 2 dỏy dỏựn coù baùn kờnh r 1 vaỡ r 2 nhổ trỗnh baỡy ồớ hỗnh veợ 1.5. Hỗnh 1.5: oaỷn õổồỡng dỏy mọỹt pha 2 dỏy dỏựn daỡi 1 meùt. Hai dỏy dỏựn caùch nhau mọỹt khoaớng D. Dỏy dỏựn (1) mang doỡng õióỷn I 1 õi vaỡo, coỡn dỏy dỏựn (2) mang doỡng õióỷn I 2 õi ra ngoaỡi (I 1 = - I 2 ). ióỷn caớm cuớa dỏy dỏựn (1) mang doỡng õióỷn I 1 gọửm 2 thaỡnh phỏửn: mọỹt phỏửn do tổỡ thọng bón trong dỏy dỏựn, mọỹt phỏửn do tổỡ thọng bón ngoaỡi dỏy dỏựn. 7 1 10. 2 1 = trong L , (H/m) (1.22) 1 7 121 ln10.2 1 r D dL D r ngoai == , (H/m) (1.23) ióỷn caớm tọứng cọỹng cuớa dỏy dỏựn (1) laỡ: D r 1 r 2 I 1 I 2 Maỷng & thióỳt bở sióu cao. Bọỹ mọn Hóỷ thọỳng õióỷn. Bión soaỷn: inh Thaỡnh Vióỷt Trang 9 ngoaitrong LLL 111 += 1 77 ln10.210. 2 1 r D += += 1 7 ln 4 1 10.2 r D += 1 4 1 7 lnln10.2 r D e 4 1 1 7 ln10.2 = er D , (H/m) (1.23) Ta goỹi 1 4 1 11 .7788,0' rerr == laỡ baùn kờnh tổồng õổồng cuớa dỏy dỏựn baùn kờnh r 1 (r 1 ' coỡn õổồỹc goỹi laỡ GMR - Geometric Mean Radius, õổồỹc xem nhổ laỡ baùn kờnh cuớa 1 dỏy dỏựn tổồớng tổồỹng giaớ thióỳt khọng coù tổỡ thọng bón trong nhổng coù cuỡng õióỷn caớm nhổ dỏy dỏựn baùn kờnh r 1 ). Toùm laỷi: ' ln10.2 1 7 1 r D L = , (H/m) (1.24) Tổồng tổỷ, õióỷn caớm cuớa dỏy dỏựn (2) laỡ: ' ln10.2 2 7 2 r D L = , (H/m) (1.25) ióỷn caớm cuớa toaỡn bọỹ maỷch õióỷn 2 dỏy laỡ: '' ln10.4 '' ln10.2 21 7 21 2 7 21 rr D rr D LLL ==+= , (H/m) (1.26) Nóỳu 2 dỏy dỏựn laỡ nhổ nhau, rrr == 21 vaỡ LLL == 21 , khi õoù õióỷn caớm cho mọựi pha trón 1 meùt chióửu daỡi õổồỡng dỏy õổồỹc xaùc õởnh theo cọng thổùc: ' ln10.2 7 r D L = , (H/m) (1.27) 1.5. Tặè THNG MOẽC VOèNG CUA MĩT DY DN TRONG MĩT NHOẽM DY DN. Xeùt trổồỡng hồỹp tọứng quaùt 1 nhoùm dỏy dỏựn gọửm n dỏy dỏựn vaỡ coù tọứng doỡng õióỷn = 0I nhổ hỗnh veợ 1.6. Caùc dỏy dỏựn 1, 2, ., n coù baùn kờnh tổồng ổùng r 1 , r 2 , ., r n mang doỡng õióỷn lỏửn lổồỹt laỡ I 1 , I 2 , .I n . Goỹi khoaớng caùch tổỡ caùc dỏy dỏựn õóỳn 1 õióứm P nũm bón ngoaỡi lỏửn lổồỹt laỡ D 1p , D 2p , ., D np . Maỷng & thióỳt bở sióu cao. Bọỹ mọn Hóỷ thọỳng õióỷn. Bión soaỷn: inh Thaỡnh Vióỷt Trang 10 Hỗnh 1.6: Nhoùm dỏy dỏựn X gọửm n dỏy dỏựn. Nhổ õaợ giaớ thióỳt ồớ trón: 0 21 =+++++ ni IIII (1.28) Tổỡ thọng moùc voỡng 11 p cuớa dỏy dỏựn 1 sinh ra do doỡng 1 I kóứ caớ tổỡ thọng bón trong dỏy dỏựn (xeùt trong khoaớng dỏy 1 -> P, khọng xeùt õóỳn tổỡ thọng xa hồn P). += 1 1 1 7 11 ln 4 1 .10.2 r D I p p ' ln.10.2 1 1 1 7 r D I p = , (Wb.voỡng/m) (1.29) Tổỡ thọng moùc voỡng vồùi dỏy dỏựn 1 do doỡng õióỷn I 2 gỏy ra (khọng xeùt õóỳn tổỡ thọng xa hồn P) seợ bũng tổỡ thọng do I 2 sinh ra giổợa P vaỡ dỏy dỏựn 1. 12 2 2 7 21 ln.10.2 D D I p p = (1.30) Tọứng tổỡ thọng moùc voỡng: pnppp 121111 . +++= +++= n np n pp D D I D D I r D I 112 2 2 1 1 1 7 ln .ln ' ln10.2 P p D 1 np D p D 2 p D 3 1 I 1 r 2 I 2 r 3 I 3 r n I n r 1 2 3 n .