Đ Ỗ X U  N K H l ô l PHÂN TÍCH CHÊ ĐỒ xó c LAP • • ĐNG DÂY TẢI ĐIÊN • VỊ LI ĐIÊN • S , ] M S c j r l S g i •' ‘ m pK \ í l \ X I M B \ \ K H O A H í )C f f Se p V À ® w K Ỹ t Ị^ Ệ Ị ị* ■ r H j J f  T Ï " * < i p r S P *x w * - ■ pr'.âs;-; T H U Ậ T ĐÔ XUÂN KHƠI PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XẤC LẬP ĐƯỜNG DẲĨ TÀI ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN (Vói ví dụ áp dụng chương trình Matlab) NHÀ XUẤT BẢN KHOA HOC VÀ KỸ THT LỜI NĨI ĐẦU uốn sách trình bày kiến thức đặc điểm làm việc phương pháp tính tốn phân tích làm việc đường dây tải điện cao áp (dòng điện xoay chiều) lưới điện cao áp chế độ xác lập Đây m ột nội dung thuộc học phần Phân tích hệ thống điện dành cho cử nhân kĩ sư chuyên ngành Hệ thống điện lực C Mặc dù nội dung đề cập đến m ột số sách có tu y nhiên tác giả cố gắng đưa vào nét riêng nội dung mới, để bảo đảm cho cuổn sách m ột trùng lặp mà bổ sung cần thiết Việc nghiên cứu đề tài địi hỏi nắm vững lí thuyết sở mạch điện xoay chiều, đồng thời yêu cầu người học thực nhiều tính tốn áp dụng để có th ế hiếu rõ vấn đề lí thuyết Để đáp ứng nhu cầu thứ nhất, tác giả bổ sung thêm Chương Mở đầu nhằm nhắc lại m ột số kiến thức quan trọng phân tích hệ thõng điện (HTĐ) xoay chiều Những kiến thức thường trình bày mơn học sở Kĩ th u ậ t điện, Mạch điện hay môn học sở chuyên ngành khác nhau, tu y nhiên việc nhắc lại cô đọng bổ ích để giúp người đọc ơn lại kiến thức có vai trị quan trọng q trình tiếp thu nội dung khác Để đáp ứng nhu cầu thứ hai, tác giả minh họa hầu hết vấn đề lí th u y ế t nhiều ví dụ tính tốn Hơn cơng cụ làm tốn hiệu dành cho kĩ sư phần mềm máy tính Matlab khai thác sử dụng tính tốn Đây cơng cụ nghiên cứu phổ biến trường đại học, giới kĩ sư hay nghiên cứu khoa học kĩ th u ậ t nói chung th ế giới Ở nước ta cần thúc đẩy mạnh mẽ việc sử dụng M atlab, trước hết nhà trường, m ột công cụ thiếu kĩ sư tương lai Nói riêng nội dung cuổn sách, khơng sử dụng cơng cụ tính tốn máy tính khơng thể nghiên cứu có hiệu Nhiều tính tốn áp dụng sách trình bày dạng ngơn ngữ Matlab kèm theo vài giải thích cần th iế t để giúp người học ôn lại m ột số kiến thức sử dụng phần mềm bẳt đau làm quen với nó1 Thêm vào đó, m ột số chương trình Matlab dùng V ì trao đổi số liệu nhiều với Matlab nên sách chấp nhận hai quy ước kí hiệu dấu chấm thập phân dấu phây thập phân, hay kí hiệu đon VỊ áo ' I Ị iii để giải vài toán sở cung cấp, vừa giúp cho việc học lập trình M atlab vừa cung cấp công cụ độc giả có th ể sử dụng áp dụng tính tốn khác liên quan đến nội dung lí th u yế t Bài tốn giải tích (tính tốn chế độ) lưới điện, giới thiệu khởi đầu từ tính tốn m ột phần tử lưới đường dây, m áy biến áp thường sử dụng mơ hình m ạch Tuy nhiên nghiên cứu mơ hình tốn học (m hình mạch hai cửa) có ưu điểm (i) cho phép phân tích rõ ràng, đầy đủ tốn giải tích phần tử lưới, (ii) xem xé t trường hợp riêng giải tích lưới điện dùng mơ hình nút, (iii) cho phép dẫn giới hạn tru yề n tả i phần tử lưới điện nói chung Do chương dành cho nghiên cứu mạch hai cửa, tổng q u t cho phần tử lưới tu yế n tính th ụ động bất kì, theo vấn đề nói trê n Trong tốn tính tốn chế độ làm việc biện luận đầy đủ cho trường hợp liệu khái quát hóa giúp người học nắm vững cách giải toán m ột cách tống t Tất nhiên mạch điện tương đương hai cửa nêu nhắc lại phương pháp tính tốn Trong chương cuối tính tốn chế độ lưới điện phức tạp, tác giả bổ sung thêm phần trìn h bày phương pháp đánh giá nhanh chế độ dựa trê n phân tích tuyến tính, sử dụng đại lượng "h ệ số phân bố" Các công cụ dùng chủ yếu tron g tốn phân tích biến (C ontigency A nalysis), m ột số tốn tối ưu hóa chế độ làm việc hay quản lí lưới điện tru y ề n tả i, có th ế tro n g điều kiện áp dụng th ị trường điện Việc nghiên cứu sử dụng chúng tìm hiểu phân tích tính tốn lưới điện rấ t bổ ích cho việc hiểu biết làm việc lưới điện phân tích ảnh hưởng phần tử khác cùa lưới đến chế độ làm việc Với kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm , tác giả mong m uốn trìn h bày nội dung theo tiêu chí ch ặ t chẽ, rõ ràng cô đọng ngắn gọn Mục tiêu giúp cho người đọc hiểu vấn đề toán m ộ t cách rõ ràng chặt chẽ khoa học đồng thời áp dụng vào tính tốn phân tích làm việc lưới điện cao áp, thông qua m ột sô' công cụ, công thức chủ yếu Do nhiều cơng thức khơng bỏ đi, th a y vào cố gắng khái q uá t hóa nhằm giúp người đọc nắm vững vấn đề, từ có th ể tự sâu vào chi tiế t khác Tác giả tin sách mang lại m ột bổ sung có ích cho tài liệu có, giúp cho sinh viên đại học, sau đại học hay kĩ sư chuyên ngành Hệ thống điện tron g việc học tậ p , nghiên cứu ứng dụng vào tính toán thực tế nội dung liên quan Người đọc giả th iế t có hiểu biết //' th u y ế t m ạch điện, đại sô' m a trậ n sô' phức IV Cũng xin giới thiệu với bạn đọc hai phần mềm máy tính v iế t tá c giả, liên quan đến hai nội dung sách mà bạn đọc có th ể sử dụng tro n g trìn h học tro n g cơng việc m ình Xin xem giới th iệ u tả i chương trìn h tạ i tra n g mạng h ttp s ://s ite s aooale com /site/ohanm em luoidien Cuối tác giả xin lượng thứ thiếu sót có sách, đồng thời mong nhận chân thành cảm dn nhận xét phê bình độc giả Ý kiến xin gửi cho tác giả Bộ môn Hệ thống Điện, Viện Điện, Đại học Bách khoa Hà Nội, hay tới địa điện thư khoidx& ÍD t Tác giả V Chương Mở đầu NHẤC LẠI VÀI KIẾN THỨC c SỞ M.1 Công suất truyền tải hệ thống điện xoay chiều M.1.1 Lưới điện xoay chiều pha Xét hệ thống tải điện xoay chiều pha chế độ xác lập (CĐXL), điện áp dịng điện đường truyền có dạng hàm điều hịa tần số cư Đặt hàm điều hòa áp, dòng là: u (t) = ura cos (cot) i (t) = Im cos (cot-cp) Trong góc lệch pha áp dịng, góc nảy dương dịng điện chậm pha so với điện áp góc (p Đây trường hợp phụ tải nhận điện có tính cảm (ví dụ: phụ tải tổ hợp điện trở điện cảm) Trải lại cp < thi dòng điện vượt pha so với điện áp, ứng vởi trường hợp phụ tải tính dung (ví dụ: tổ hợp điện trở điện dung) umvả I mlả giá trị cực đại áp dòng; ta thường sử dụng giá trị hiệu dụng, tức giá trị trung bình binh phương (rms: root mean square) áp dòng điều hòa: Ư = d JsỊĨ Và I = IJ s Ỉ Như biết, nghiên cứu CĐXL điều hòa thường sử dụng biểu diễn số phức (phasor); phasor áp dòng hiệu dụng số phức: ủ = u zo ° i = IZ - cp = Ie~jip Cơng suất truyền tải thời điểm t tích u(t) i(t) Sử dụng công thức biến đỗi tích hàm cos, ta có: p(t) = u(t).i(t) = UmIm cos(cot) cos(cưt-cp) = (l/2)UraIm [coscp + cos (2(0t - cp) ] = UI.[coscp + cos(2cot - ọ)] (M.l.l) Nhận xét công suất tức thời p(t) xếp chồng thành phần không đổi (công suất trung bỉnh) có giá trị: p = U Icosẹ thành phần dao động điều hịa có tần số gấp đơi tan so dòng, áp Thành phần dao động có thẻ phân tách thành: UIcos(2o)t - (p) = UI [cos2(0t.costp + sin2cot.simp] đó: p(t) = UIeos