a. Thời gian sử dụng công suất cực đại Tma
3.3.2.1. Trường hợp chưa xét đến điện dung của đường dây
Xét đƣờng dây 3 pha trên không 35kV, phụ tải các pha đối xứng, dịng điện trên các pha bằng nhau và có cùng góc lệch pha với điện áp. Từ đó cho phép chúng ta xét mạng 3 pha theo mơ hình mạng 1 pha. Q trình tính tốn, xây dựng đồ thị vectơ với điện áp pha sau đó chuyển qua điện áp dây (tƣơng ứng với mạng 3 pha). Ký hiệu điện áp pha đầu đƣờng dây và cuối đƣờng dây là ̇ và ̇ , dòng điện I lệch pha với điện áp ̇ một góc φ2. Giả thiết biết ̇ , dòng điện I và φ2 cần xác định ̇ và góc δ giữa các vectơ điện áp ̇ và ̇ . Trƣớc hết vẽ đồ thị vectơ dòng điện và điện áp pha : Đặt vectơ điên áp ̇ trùng pha với trục thực, vec tơ dòng ̇.
U1f Z 2 2 2 1 2 U2f I Hình 3 – 15 O IR jIX b c e d f m IZ d 2f 1f n Hình 3-16
Chậm pha sau véctơ điện áp ̇ một góc φ2. Dựng tam giác điện áp rơi abf. Trong đó cạnh ab có giá trị bằng điện áp rơi trên điện trở tác dụng I.r, cạnh bf có giá trị bằng điện áp rơi trên điện kháng I.x, cạnh af có giá trị bằn điện áp giáng trên đƣờng dây. Nối điểm O với f ta có vectơ điện áp pha ở đầu đƣờng dây ̇ (điện trở R và
Trƣờng Đại học Thủ Dầu Một Trang 48
điện kháng X là của một pha). Tổn thất điện áp xác định bởi đoạn am ( điểm m là giao điểm của trục thực với cung trịn bán kính of=U1f). Từ tam giác tổn thất điện áp ta có :
Đoạn ad=ac+cd=I.r.cosφ2+ I.x.sinφ2 Đoạn fd=fe-de=I.x.cosφ2 - I.r.sinφ2 Điện áp pha U1f đầu đƣờng dây là :
̇ ̇ (3 – 55) Biết dịng điện chạy trên đƣờng dây I=Ia+jIp. Trong đó :
Ia=I.cosφ2 ; Ip=I.sinφ2
Là thành phần tác dụng và phản kháng của dòng điện phụ tải trên đƣờng dây. Thay các giá trị trên vào (3-55) ta có :
̇ ̇ +(Ia.r+Ip.x)+j(Ia.x-Ip.r)= ̇ +Ud+jδUn (3 – 56) -Ud gọi là thành phần dọc của điện áp rơi ( đoạn ad)
-δUn gọi là thành phần ngang của điện áp rơi (đoạn df).
Nhân hai vế của biểu thức (3-55) với√ , ta nhận đƣợc điện áp dây ở đầu đƣờng dây U1 :
U1=U2+√ (Ia.r+Ip.x)+j√ (Ia.x+Ip.r)= ̇ +Ud+jδUn (3 – 57) Nhƣ vậy điện áp giáng trên đƣờng dây là :
U=Ud+jδUn (3 – 58)
Ud = √ (IaR+ Ipx)=√ I(Rcosφ+Xsinφ) (3 – 59) δUd = √ (IaX- IpR)=√ I(Xcosφ-Rsinφ) (3 – 60) Điện áp U1 đầu đƣờng dây sẽ là tổng điện áp giáng U trên đƣờng đây với điện áp U2 ở cuối đƣờng dây.
U1=U2 + U (3 – 61) Modul điện áp U1 ở đầu đƣờng dây bằng :
√ (3 – 62) Góc lệch pha δ giữa điện áp đầu và cuối đƣờng dây là U1 và U2 là :
(3 – 63) Do góc lệch pha δ nhỏ nên đoạn dm rất bé. Trong tính tốn thực tế có thể bỏ qua. Khi đó tổn thất điện áp trên đƣờng dây bằng đoạn ad, tức là chỉ lấy thành phần dọc trục của điện áp giáng trên đƣờng dây là :
U = Ud = √ (Ia.r+Ip.x) (3 – 64) Mặt khác ta có quan hệ : √ √ Thay (3-65) vào (3-59), (3-60) ta nhận đƣợc :
Trƣờng Đại học Thủ Dầu Một Trang 49
Giả thiết vectơ điện áp ̇ nằm trên trục thực, khi đó điện áp ở đầu đƣờng dây là :
̇ ̇ ̇ Điện áp giáng trên đƣờng dây là :
̇ Lập luận tƣơng tự ta cũng xác định đƣợc điện áp ở cuối đƣờng dây khi biết công suất và điện áp đầu đƣờng dây :
̇ ̇ ̇ Trong các biểu thức trên P2, Q2, U2, P1, Q1, U1 là công suất, điện áp ở cuối và đầu đƣờng dây. Trong tính tốn cần lƣu ý cơng suất ở đoạn nào thì lấy điện áp tƣơng ứng với đoạn đó. Khi chỉ biết giá trị cơng suất trên đƣờng dây. Ví dụ P2, Q2 và điện áp định mức của mạng. Điện áp trên đƣờng dây tải điện có thể đƣợc tính gần đúng theo công thức sau :
Giá trị thành phần ngang của điện áp giáng trong q trình tính tốn đối với đƣờng dây điện áp 110-220kV và tất cả các đƣờng dây điện áp thấp hơn sẽ bỏ qua, khi sai số chỉ khoảng vài phần nghìn. Thành phần ngang của điện áp rơi chỉ tính đến đối với đƣờng dây điện áp 220kV khi chiều dài lớn hơn 200km và tất cả các đƣờng dây điện áp lớn hơn 330kV. Do những đƣờng dây này sử dụng dây tiết diện lớn, nên điện kháng X lớn hơn rất nhiều so với điện trở R. Do đó tích PX>>QR nên giá trị thành phần ngang của điện áp rơi sẽ lớn. Do đó nếu khơng xét đến thành phần ngang của điện áp rơi khi xác định điện áp trên đƣờng dây sẽ dẫn đến sai số lớn.
Trung bình tổn thất điện áp trong mạng phân phối <(5-7)%, trong lƣới khu vực <10-15%, trong mạng khu vực có MBA ở cuối đƣờng dây <(15-20)%.
Từ các cơng thức tính tổn thất điện áp ta thấy tổn thất điện áp phụ thuộc nhiều vào phụ tải của nó. Cơng suất tải càng lớn tổn thất điện áp càng lớn. Hệ số công suất cosφ cũng ảnh hƣởng nhiều đến tổn thất điện áp. Với công suất tác dụng đã cho của phụ tải P2, khi hệ số cơng suất cosφ2 tăng lên thì Q2 sẽ giảm xuống nên tổn thất điện áp trên đƣờng dây giảm xuống.