Trang 1 Mục Lục Đờng dây dài siêu cao áp và hệ thống tải điện phần I. kháI niệm chung về lới điện siêu cao áp , đờng dây tảI điện và hệ thống điện tảI điện . I .Khái niệm chung về lới điện siêu cao áp, đờng dây tải điện dài và hệ thống tải điện 2 II. Các phơng trình cơ bản của đờng dây tải điện dài 1. Mục đích 2. Hệ phơng trình vi phân cơ bản của đờng dây 8 3. Giải phơng trình đờng dây dài cho điện áp và dòng điện hình sin 9 4. Phân tích quá trình sóng trên đờng dây dài . 11 5. Tính toán các thông số đặc trng cho đờng dây dài 14 6. Công suất tự nhiên 19 phần II. các phơng trình cơ bản của đờng dây tảI điện dàI I. Công thức chung tính chế độ đờng dây dài thuần nhất II. Phân bố điện áp và dòng điện trên đờng dây 1. Đờng dây không tổn thất. 22 2. Đqờng dây có điện trở khác không 25 III.Góc và công suất giới hạn 1. Góc 2. Công suất giới hạn của đờng dây dài 28 IV.Công suất phản kháng trên đờng dây 1. Công suất phản kháng Q 2 29 2. Công suất phản kháng Q 1 30 Phần III.tính toán chế độ của hệ thống tảI đIện I.Mạng bốn cực II.Thông số A, B, C, D của đờng dây thuần nhất 1. Tính chính xác 33 2. Tính bằng sơ đồ thay thế 34 3. Thông số A , B , C , D của các thiết bị bù 36 4. Thông số A , B , C , D của các máy biến áp 5. Thông số A , B , C , D của hệ thống tải điện 37 6. Tính toán chế độ của đờng dây tải điện theo mạng 4 cực 42 Trang 2 PHầN I ĐờNG DÂY DàI SIÊU CAO áP và hệ thống tảI điện I./Khái niệm chung về lới điện siêu cao áp, đờng dây tải điện dài và hệ thống tải điện: Hiện nay sự phát triển của hệ thống điện đang đi theo con đờng tập trung hoá sản xuất điện năng, trên cơ sở các nhà máy điện lớn, phát triển và sự hợp nhất các hệ thống năng lợng. Điều đó dẫn đến sự cần thiết phải xây dựng và mở rộng các mạng điện có điện áp cao, siêu cao và cực siêu cao xoay chiều nh :220, 330, 400, 500, 750 và 1150 kV.Các đờng dây điện áp cao và siêu cao có vai trò rất quan trọng, nó có khả năng truyền tải công suất rất lớn và có thể tải điện năng đi rất xa. Công suất và độ dài tải điện năng càng lớn thì điện áp sử dụng càng cao, giá thành tải điện sẽ thấp hơn. Khi công suất phụ tải lớn, công suất các nhà máy điện tập trung cao, dẫn đến phải dùng các đờng dây siêu cao áp để tải điện và tạo thành lới điện siêu cao áp. Trong thực tế đờng dây siêu cao áp có các đặc điểm : - Dòng lớn nên phải dùng dây dẫn có tiết diện lớn, gây khó khăn cho thi công lắp đặt. Mặt khác khi vận hành, xung quanh dây dẫn khi vận hành sẽ xuất hiện điện trờng với cờng độ rất cao, điện trờng này sinh ra vầng quang. Do đó dẫn đến tổn thất công suất và điện năng rất lớn, đồng thời gây nhiễu vô tuyến. Vì vậy ngời ta dùng dây phân pha. Dây phân pha: là dây dẫn ở mỗi pha có tiết diện lớn đợc thay bằng một số dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn. Các dây dẫn này đợc kết chặt trên góc của một khung định vị đa giác đều để giữ chúng luôn luôn song song với nhau. Với đờng dây 220 kV, mỗi pha có hai dây dẫn, đối với đờng dây 500 kV, mỗi pha có 3 hoặc 4 dây dẫn. Ta biết rằng đối với đờng dây siêu cao áp cờng độ điện trờng trên bề mặt dây là: E 0 =24.5m [ 1+ 2 ).( 613.0 r ] Trong đó : m: là hệ số phụ thuộc độ nhám của bề mặt dây, với dây bện nhiều sợi m=0,82 : là hệ số phụ thuộc vào mật độ không khí. Đối với dây dẫn bình thờng thì cờng độ điện trờng gây ra vầng quang vào khoảng 30 kV/cm. Giá trị này phụ thuộc vào thời tiết, khi ẩm ớt hệ số bề mặt giảm làm cho vầng quang xuất hiện ở điện trờng thấp. Trang 3 r : là bán kính dây dẫn. Cờng độ điện trờng cho phép lớn nhất trên bề mặt dây vào khoảng 20 đến 27 kV/cm. Để giảm cờng độ điện trờng ta phải phân pha dây dẫn. Bán kính đẳng trị lớn hơn nhiều bán kính của một dây có tiết diện tơng đơng. Do đó, làm cho cờng độ điện trờng trên bề mặt giảm thấp. Bán kính này làm giảm thấp điện kháng đơn vị và tăng điện dung đơn vị của đờng dây. Do đó số dây phân trong một pha và khoảng cách giữa chúng phải đợc chọn sao cho vừa giảm đợc cờng độ điện trờng, giảm tổn thất vầng quang, giảm nhiễu vô tuyến nhng đem lại hiệu quả kinh tế. Lúc đó phải tính đến các yếu tố tăng khả năng tải do giảm điện kháng, ảnh hởng đến môi trờng do điện trờng gây ra, điện trờng này tăng lên khi điện dung đờng dây tăng. Muốn khắc phục phải tăng chiều cao của cột, dẫn đến chi phí đờng dây cao. Đối với đờng dây 500 kV trở lên, không chọn dây dẫn theo mật độ kinh tế vì những hạn chế về tổn thất vầng quang và nhiễu vô tuyến. - Khoảng cách cách điện và chiều dài chuỗi sứ rất lớn: Chiều dài của chuỗi sứ siêu cao áp chỉ phải xác định theo điện áp vận hành. Số bát sứ của đờng dây 500 kV có thể từ 22 đến 25 bát và lớn hơn. Chuỗi sứ 500kV dài khoảng 4 đến 5 m và có thể hơn nữa. Điều này làm cho độ lệch ngang của chuỗi sứ rất lớn, dẫn đến khoảng cách pha phải lớn, cột phải cao lên làm chi phí đờng dây sẽ cao hơn. - nh hởng đến môi trờng chung quanh đờng dây: Chiếm nhiều đất để xây dựng trạm và móng cột, tiếng ồn do vầng quang, nhiễu vô tuyến, ảnh hởng đến cảnh quan, ảnh hởng do cờng độ điện trờng đến khoảng không gian dới đờng dây và mặt đất có thể gây ra điện thế nguy hiểm trên các vật liệu kim loại dới đờng dây. Cờng độ điện trờng cho phép từ 5 đến 25 kV/cm, tuỳ thuộc vào loại đờng dây. Do đó thời gian con ngời và gia súc ở dới đờng dây phải đợc hạn chế đến mức không nguy hiểm cho sức khoẻ. - Độ tin cậy cung cấp điện: đờng dây siêu cao áp đòi hỏi độ tin cậy rất cao, vì đờng dây siêu cao áp cấp điện cho các phụ tải với công suất rất lớn. Nếu không đảm bảo độ tin cậy có thể gây ra thiệt hại lớn về kinh tế, tài sản và con ngời. Để đảm bảo độ tin cậy cao ta phải tăng cách điện đờng dây, tăng sức chịu lực của cột và móng, tăng số mạch song song nhng phải tính toán cẩn thận để đạt đợc mức tin cậy tối u. Đặc điểm quan trọng về kỹ thuật của đờng dây siêu cao áp và hệ thống điện có đờng dây siêu cao áp gồm: - Tổn thất điện năng do vầng quang rất cao, để giảm tổn thất điện năng ta dùng dây phân pha. - Công suất phản kháng do điện dung đờng dây sinh ra rất lớn, sự phân pha dây dẫn càng làm cho công suất này lớn hơn, gây ra các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết trong chế độ non tải hoặc không tải của lới điện và đờng dây. Trang 4 + Sự tăng cao điện áp cuối đờng dây có thể vợt quá khả năng chịu đựng của thiết bị phân phối. + Công suất phản kháng do điện dung mà máy phát phải chịu có thể lớn hơn khả năng của nó. + Nguy cơ tự kích thích và tự dao động tăng dần lên. Trong chế độ phụ tải max, nếu đờng dây cấp điện từ hệ thống cho nút phụ tải thì tổn thất điện áp có thể rất lớn, do đó ngời ta tránh không tải công suất phản kháng trên đờng dây siêu cao áp. Để cấp công suất phản kháng cho phụ tải phải đặt tụ bù tại các nút tải khu vực. Điều chỉnh điện áp có đờng dây dài khá phức tạp, cần lợng công suất phản kháng rất lớn biến thiên từ dung tính sang cảm tính. Đây là vấn đề kinh tế - kỹ thuật nan giải. Nếu đờng dây nối liền các phần độc lập của hệ thống điện có độ dài lớn thì gặp phải vấn đề khả năng tải theo công suất giới hạn và ổn định tĩnh. Nếu độ dự trữ ổn định tĩnh thấp phải có biện pháp nâng cao. ổ n định động cũng làm khả năng tải của đờng dây dài bị hạn chế. Để giải quyết vấn đề này phải phối hợp giữa các bảo vệ và lựa chọn sơ đồ hợp lý của đờng dây dài. Đối với đờng dây có độ dài lớn hơn 30 km thì phải đặt thêm thiết bị phụ: Tụ điện bù dọc, kháng điện bù ngang, máy bù tĩnh, máy bù đồng bộ xử lý vấn đề tăng cao điện áp, quá tải máy phát trong chế độ không tải và non tải đảm bảo điện áp cuối đờng dây hoặc nâng cao khả năng ổn định tĩnh. Đây là bài toán kinh tế kỹ thuật. Lới điện có đờng dây siêu cao áp ngắn, một đờng dây không đặt thiết bị bù, nhng toàn lới phải đặt bù để giải quyết yêu cầu kinh tế. Đối với đờng dây dài nếu sử dụng sơ đồ thay thế bằng thông số tập trung sẽ phạm sai số lớn. Do đó khi tính toán phải dùng phơng pháp thông số ri hoặc phơng pháp sơ đồ thay thế. Đờng dây đợc chia thành các đoạn ngắn với các thông số tập trung rồi dùng phơng pháp tính lặp. Để giải quyết các vấn đề kỹ thuật nan giải của điện áp xoay chiều nói trên, có thể sử dụng lới điện một chiều. Tuy nhiên lới điện một chiều sẽ không thay thế lới điện xoay chiều mà tham gia vào lới điện xoay chiều ở những vị trí nhất định nhằm khắc phục nhợc điểm của nó, làm cho hiệu quả kinh tế của hệ thống điện chung cao hơn. Dới đây cho công suất tự nhiên của đờng dây siêu cao áp, đặc trng cho khả năng tải của đờng dây dài. Lới điện Việt Nam trong tơng lai gần sẽ là lới điện siêu cao áp 220-500 kV. Lới điện này có cấu trúc phức tạp: Nhiều nguồn điện, nhiều mạch vòng, với nhiều cấp điện áp trong đó có các đờng dây siêu cao áp 220-500 kV. Để hiểu đợc tính chất vật lý của đờng dây siêu cao áp, trên cơ sở đó có thể thiết kế và vận hành tối u đờng dây này, ngời ta thờng nghiên cứu các đờng dây siêu cao áp trong sơ đồ đơn giản: Sơ đồ hệ thống điện bao gồm đờng dây dài Trang 5 có hai nguồn cung cấp ở hai đầu, bao gồm cả thiết bị bù các loại và máy biến áp tăng giảm ở hai đầu gọi chung sơ đồ này là hệ thống tải điện. Trên hình 1 dới đây là các dạng thông thờng của hệ thống tải điện. Bảng 1 Điện áp định mức,kV 60 110 220 400 500 650 750 1000 Tổng trở sóng Z s , 80 90 400 90 290 280 280 270 Công suất tự nhiên P tn ,MW 10 30 120 550 850 1380 2190 4000 Đờng dây trên không Tổng trở sóng Z s , 40 40 40 40 40 Công suất tự nhiên P tn ,MW 100 300 1200 5500 9000 Đờng dây cáp Hình 1a là đờng dây siêu cao áp nối hai phần của hệ thống điện gọi là hệ thống con 1 và 2. Đờng dây này gọi là đờng dây liên lạc hệ thống, dòng công suất trên đờng dây này có thể là một hớng hoặc hai hớng, hai hệ thống hỗ trợ, dự trữ cho nhau. Để phân tích chế độ xác lập của hệ thống: Hai hệ thống con đợc đẳng trị bằng hai nhà máy điện HT 1 , HT 2 với phụ tải S pt1 S pt2 và đờng dây liên lạc siêu cao áp, đờng dây này có thể có một lộ, hai lộ hay ba lộ song song. Nếu công suất tải trên đờng dây nhỏ hơn nhiều so với công suất đặt của các nhà máy điện của mỗi hệ thống con thì có thể coi điện áp trên thanh cái hai hệ thống con (U 1 ,U 2 ) là không đổi khi đờng dây khá dài thì hai đầu đờng dây thờng phải đặt thêm hai kháng điện (KĐ 1 , KĐ 2 ). Trong nhiều trờng hợp còn phải đặt thêm các bộ tụ bù dọc (thờng kèm theo kháng điện) trên đờng dây nh hình1b. Nh vậy đờng dây liên lạc không phải là đờng dây đơn thuần mà là một hệ thống tải điện có nhiều phần tử khác nhằm đảm bảo hoạt động bình thờng của đờng dây. Hình 1c là đờng dây truyền công suất từ nhà máy điện đặt khá xa vào hệ thống nhận điện (HT) trên đờng nó cấp điện cho một trạm khu vực (TKV) lớn. Điện áp trên thanh cái hệ thống U 2 có thể xem là hằng số đối với dòng công suất trên đờng dây. Trên hình 1d là trờng hợp phức tạp hơn hai nhóm phát điện MP 1 và MP 2 liên hệ với nhau qua máy biến áp từ ngẫu. MP 2 cấp điện cho hệ thống 220 kV và phát một phần nhập vào công suất từ MP 1 đờng dây 500kV cấp điện cho ba trạm khu vực TKV 1 , TKV 2 và TKV 3 và truyền công suất còn lại vào hệ thống nhận điện và cũng có khi đi từ hệ thống nhận điện về các trạm khu vực. Hệ thống các máy phát điện đợc đẳng trị bằng một máy phát điện duy nhất phát công suất S 1 về hệ thống nhận điện. Trờng hợp này lới điện cũng có cấu trúc phức tạp. Trang 6 H×nh 1e lµ tr−êng hîp hai nhµ m¸y ®iÖn cã c«ng suÊt t−¬ng ®−¬ng cÊp cho mét khu phô t¶i. HT 1 U 1 HT 2 U 2 HT 1 NM§ 2 HT U 1 = H S S 1 U 2 = H S S 2 TKV 2 TKV 3 TKV S TA S PT S PT3 S HA MP 1 MP 2 220 kV 500 kV TKV 1 S PT1 S 1 U 1 S PT2 S PT3 TKV 3 S 2 U 2 TKV 2 S PT1 d) e) TKV 1 S PT3 S PT2 U 1 U 2 S 1 S 2 NM§ 1 §DD H×nh 1 f) HT b) c) S PT1 K§ 2 S PT2 S 2 S PT1 K§ 1 K§ 2 S PT2 U 1 U 2 HT 2 S 1 S 2 K§ 1 K§ 3 K§ 4 MP 1 U 1 U 2 S 1 S 2 a) S 1 Trang 7 Nhìn chung trong tất cả các trờng hợp trên đều đợc thể hiện bằng các thanh cái có điện áp cho trớc và đợc coi là không đổi khi xác định một loạt các chế độ làm việc của hệ thống. Do đó có thể thay thế hệ thống bằng mạng 4 cực nh trên hình 1f trong đó hoặc là nhà máy điện cấp điện qua đờng dây dài vào hệ thống là đờng dây dài (ĐDD) đợc cấp điện từ hai phía với điện áp U 1 , U 2 . II. Các phơng trình cơ bản của đờng dây tải điện dài 1. Mục đích Mục đích của việc giải tích đờng dây tải điện đi xa là thiết lập những quan hệ nhằm xác định những thông số chế độ của đờng dây dài trong các chế độ vận hành khác nhau. Các thông số đợc quan tâm nhất là công suất P, Q, điện áp U ở hai đầu và trên đờng dây cũng nh góc giữa vectơ điện áp ở hai đầu đờng dây. Kết quả giải tích đờng dây dài là cơ sở để tiến hành các tính toán kinh tế- kỹ thuật khi thiết kế cũng nh khi vận hành sao cho khi vận hành đờng dây tải điện đi xa các thông số chế độ đợc duy trì trong phạm vi cho phép, khả năng tải của đờng dây đợc nâng cao và chứng tỏ sự hợp lý về kinh tế của các lựa chọn đó. Bản chất của quá trình truyền tải năng lợng theo đờng dây tải điện là quá trình truyền sóng, trong đó các sóng điện áp và dòng điện không ngừng truyền tải năng lợng từ nguồn điện đến nơi tiêu thụ. Nh vậy ta sẽ dẫn ra các phơng trình sóng cơ bản của đờng dây dài. 2. Hệ phơng trình vi phân cơ bản của đờng dây : Giả thiết đờng dây là đồng nhất (các thông số rải đều trên toàn bộ đờng dây) và mang tải đều pha. Các thông số cơ sở của đờng dây dài 1 km bao gồm: - Điện trở đơn vị R o [ /km], điện trở toàn đờng dây R = R o .l [ ]. - Điện dẫn đơn vị G o [1/ .km], điện dẫn toàn đờng dây G=G o .l [1/ ]. - Điện kháng đơn vị X o = . L o [ /km], điện kháng toàn đờng dây X=X o .l [ ] trong đó L o là độ từ cảm đơn vị [ H/km]. - Điện dẫn phản kháng đơn vị B o = . C o [ 1/ .km], điện dẫn phản kháng toàn đờng dây B = B o .l [ 1/ ], trong đó C o là điện dung đơn vị [F/km]. = 2 f với f là tần số của dòng điện, đối với hệ thống điện Việt Nam f = 50 Hz. - Tổng trở đơn vị của đờng dây Z o =R o +jX o , tổng trở đờng dây Z = Z o .l. - Tổng dẫn đơn vị của đờng dây Y o = G o + jB o , tổng dẫn đờng dây Y=Y o .l. Ta xét một phần tử nhỏ của đờng dây có độ dài dx ở cách điểm cuối đờng dây ( hình 2.1 ). Các thông số của phần tử đờng dây này gồm có : Trang 8 - Điện trở R o dx [ ]. - Điện kháng X o dx = L o dx [ ]. - Điện dẫn tác dụng G o dx [ -1 ]. - Điện dẫn phản kháng ( dung dẫn ) B o dx = C o dx [ -1 ] Nếu điện áp pha và dòng điện ở cuối của phần tử đờng dây là u và i thì ở đầu phần tử đờng dây điện áp và dòng điện sẽ là : u + x u dx và i + x i dx Từ hình 2, ta nhận thấy sở dĩ có sự biến đổi điện áp nh trên là do có giáng áp trên điện trở iR o dx và trên điện kháng L o dx. ti , còn sự biến thiên dòng điện dò chạy qua điện dẫn tác dụng u.G o dx và dung dẫn C o dx. tu . Theo định luật Kirchoff II cho mạch vòng nh trên hình 2, ta có thể viết : u + x u dx u - R o idx L o t i dx = 0 ( 1.1 ) Suy ra: x u = R o i + L o t i ( 1.2 ) Hình 2 Theo định luật Kirchoff I cho điểm nút ở cuối phần tử đờng dây ta có : i + x i dx - i - u.G o dx - C o t u dx = 0 ( 1.3 ) Suy ra : x i = G o .u + C o t u ( 1.4 ) Các biểu thức (1.2) và (1.4) là các phơng trình vi phân cơ bản xác đinh sự biến đổi của điện áp và dòng điện trên đờng dây tải điện đi xa. Giải (1.2) và (1.4) ta đợc quan hệ của điện áp và dòng điện biến đổi trong không gian và theo thời gian. 3. Giải phơng trình đờng dây dài cho điện áp và dòng điện hình sin. Điện áp và dòng điện hình sin đợc diễn tả bằng các số phức U và I, đạo hàm của U và I theo t ta có: dx X o dx i + dx x i B o dx G o dx R o dx dx x u u + u i Trang 9 dt d U = j U ; dt dI = j I ( 1.5 ) Thay (1.5) vào (1.2) và (1.4) ta đợc: dx dU = R o I + j L o I = I( R o + j L o ) = I Z o ( 1.6a) dx dI = G o U + j C o U = U( G o + j C o ) = U Y o ( 1.6b ) Trong đó : Z o = R o + j L o = R o + j X o ( 1.7a ) và Y o = G o + j C o = G o + j B o ( 1.7b ) là tổng trở và tổng dẫn của một đơn vị độ dài đờng dây. Lấy đạo hàm bậc hai của U và I theo công thức (1.6a) và (1.6b) ta đợc: 2 2 dx Ud = dx dI Z o = U Y o Z o = 2 U ( 1.8 ) 2 2 dx Id = dx dU Y o = Y o Z o I = 2 I ( 1.9 ) Trong đó : = 00 ZY = ( )( ) oooo LjRCjG ++ = =+ j e j ( 1.10 ) đợc gọi là hệ số truyền sóng. Chuyển vế (1.8) và (1.9) ta thu đợc các phơng trình vi phân cơ bản của đờng dây tải điện xoay chiều ba pha: 2 2 dx Ud - 2 U = 0 (1.11) 2 2 dx Id - 2 I = 0 ( 1.12 ) Phơng trình (2.11) có nghiệm tổng quát cho điện áp ở điểm x: U x = K 1 e x + K 2 e - x (1.13 ) trong đó x là khỏang cách tính từ cuối đờng dây. Lấy đạo hàm (1.13) theo x, ta có: = dx Ud x K 1 e x - K 2 e - x ( 1.14) thay vào (1.6a) ta đợc: I x = o Z ( K 1 e x - K 2 e - x ) = oo oooo LjR LjRCjG + ++ ))(( ( K 1 e x - K 2 e - x ) = = oo oo LjR CjG + + ( K 1 e x - K 2 e - x ) = s Z 1 ( K 1 e x - K 2 e - x ) ( 1.15) trong đó Z s gọi là tổng trở sóng của đờng dây dài, Z s chỉ phụ thuộc vào các thông số của đờng dây. Z s = oo oo CjG LjR + + = 0 0 Y Z = s Z .e j = Z s < ( 1.16) và Z s là hai thông số đặc trng của đờng dây tải điện đi xa. Trang 10 Các biểu thức (1.13) và (1.15) cho phép xác định véctơ điện áp và dòng điện ở mọi điểm trên đờng dây tải điện. Các hằng số K 1 và K 2 đợc xác định theo các điều kiện biên cho trớc. Khi biết điện áp U 2 và dòng điện I 2 ở cuối đờng dây tải điện (nghĩa là x = 0), ta có: = += s Z KK I KKU 21 2 21 2 ( 1.17 ) Giải hệ (1.17) ta đợc: = += )( 2 1 )( 2 1 2 2 2 2 2 1 s s ZIUK ZIUK ( 1.18 ) Thay (1.18) vào (1.13) và (1.15) ta có hàm xác định điện áp và dòng điện tại một điểm bất kỳ tính từ cuối đờng dây nh sau: U x = 2 1 (U 2 +I 2 Z s ) e x + )( 2 1 2 2 s ZIU e - x = U 2 2 xx ee + + I 2 Z s 2 xx ee (1.19) I x = 2 s2 2 2 ZI U Z + e x - s s Z ZIU 2 2 2 e - x = I 2 2 xx ee + + s Z U 2 2 xx ee (1.20) Chuyển (1.19) và (1.20) về dạng lợng giác hyperbol với các quan hệ : sh x = 2 xx ee + ; ch x = 2 xx ee ta đợc : += += xsh U U xchII xshZIxchUU s x s x 2 2 2 2 ( 1.21) Tơng tự ta có thể tính điện áp U 1 và dòng điện I 1 ở đầu đờng dây với độ dài l nh sau: += += xlsh Z U xlchII xlshZIxlchUU s s 2 21 2 21 (1.22 ) Ta cũng có thể xác đinh điện áp và dòng điện ở một điểm x bất kỳ(tính từ đầu đờng dây) khi biết điện áp U 1 và dòng điện I 1 : = = xsh Z U xchIU xshZIxchUU s x s x 1 1 1 1 ( 1.23) Điện áp U 2 và dòng điện I 2 ở cuối đờng dây : = = xlsh U U xlchII xlshZZxlchUU s s 1 12 1 12 (1.24) Các biểu thức (1.21), (1.22),(1.23) và (1.24) dùng để tính toán các chế độ vân hành của đờng dây tải điện. Các công thức náy sử dụng cho điện áp pha, khi cần tính điện áp dây phải nhân thêm 3 vào số hạng của hàm điện áp. [...]... đờng dây siêu cao áp 220 kV trở lên rất nhỏ , nên cũng có thể xem nh đờng dây không tổn thất Do đó nghiên cứu h nh vi của đờng dây không tổn thất sẽ giúp hiểu rõ h nh vi của đờng dây d i nói chung Trờng hợp thông thờng nhất khi tính toán chế độ của đờng dây d i l tính toán phân bố điện áp trên đờng dây, điện áp v công suất đầu đờng dây khi đ biết điện áp v công suất ở cuối đờng dây tải điện tức l phía hệ. .. đổi điện áp đầu đờng dây Trên hình 2.5a l sơ đồ hệ thống điện gồm máy phát điện , máy biến áp tăng áp , đờng dây d i v máy biến áp hạ áp , trên hình 2.5b l đồ thị vectơ của điện áp theo (2.4) Nếu công suất phản kháng Q2 có chiều truyền v o hệ thống, nghĩa l hệ thống yêu cầu công suất phản kháng cảm tính thì Q2 lấy dấu (+), khi có tính dung thì lấy dấu (-) Khi công suất phản kháng của phụ tải l điện. .. (2.2b) Để tính điện áp v dòng điện đầu đờng dây ta thay x bằng độ d i đờng dây l v o các công thức trên Công suất đầu đờng dây: S 1 = 3U 1 I 1* II Phân bố điện áp v dòng điện trên đờng dây 1.Đờng dây không tổn thất: Đờng dây không tổn thất l đờng dây không tính đến điện trở v điện dẫn (R=0 , G=0 ) Trong thực tế không có đờng dây không tổn thất , nhng do tỷ lệ giữa điện trở v điện dẫn với điện kháng v... nhận thấy điện áp ở 3000 km lệch pha với điện áp đầu đờng dây 1800, còn điện áp ở độ d i 6000 km thì trùng pha với điện áp đầu đờng dây Điện áp ở các độ d i khác đều tăng lên so với U2 -Nếu P* < 1 công suất tải bé hơn công suất tự nhiên, trục chính của elip nằm ngang (đờng 3) lúc n y điện áp đều giảm so với U2 trừ độ d i 3000 km v 6000 km Khi công suất phụ tải khác công suất tự nhiên thì điện áp phân... giảm v hệ số pha phụ thuộc v o các thông số của đờng dây v tần số của dòng điện * Đối với dòng điện, quá trình truyền sóng cũng tợng tự nh điện áp Lu ý: việc tách điện áp v dòng điện th nh các sóng thuận v sóng ngợc l để dễ d ng khảo sát quá trình truyền tải điện năng Thực chất trên mọi -5 -5 Trang 12 điểm của đờng dây tải điện, ở mọi thời gian chỉ tồn tại duy nhất một giá trị điện áp v dòng điện xác... trng cho đờng dây tải điện đi xa Ví dụ 2 Đuờng dây truyền tải 3 pha điện áp 500 kV , chiều d i 300 km , tần số 50 hz Điện cảm đơn vị L= 0,97 mH/km v điện dung C = 0,0115 àF / Km Đờng dây có tổn thất a) Tính hệ số dịch pha , tổng trở sóng đặc trng ZC ,vận tốc truyền sóng v v chiều d i sóng b) Phụ tải cuối đờng dây công suất 800 MW , hệ số công suất cos = 0,8 dòng điện chậm pha hơn điện áp Giải : a)Tính... thức chung tính chế độ đờng dây d i thuần nhất : Đờng dây d i thuần nhất l đờng dây không có thiết bị bù v cũng không tính đến các thiết bị phân phối ở hai đầu nh máy biến áp Công thức tổng quát để tính chế độ của đờng dây d i l (1.21) v (1.23) Công thức tính điện áp v dòng điện tại điểm x bất kỳ khi biết điện áp v dòng điện cuối đờng dây U2, I2 ,thêm 3 để tính cho điện áp dây: U x = U 2 chx + 3 I 2... điện 5.1.Tính trực tiếp từ sơ đồ thay thế của hệ thống tải điện Các phần tử của hệ thống điện đợc thay thế bằng sơ đồ riêng của chúng , tạo th nh sơ đồ thay thế của hệ thống điện Phụ tải đợc thay thế bằng tổng trở cố định (xem mục ) ,đờng dây d i đợc chia l m nhiều đoạn để tính, máy biến áp ba pha đợc thay thế bằng sơ đồ hình T Sau khi đ lập đợc sơ đồ hệ thống ,dùng các phép biến đổi tơng đơng đa về... phản xạ của sóng điện áp v sóng dòng điện bằng 0, chỉ còn lại các sóng thuận Từ (1.46) ta nhận thấy, góc pha giữa điện áp v dòng điện ở mọi điểm trên đờng dây đều không đổi v bằng của tổng trở sóng Góc pha giữa điện áp U 1 v U 2 ở đầu đờng dây bằng l Công suất phụ tải cuối đờng dây có tổng trở thay thế bằng tổng trở sóng gọi l công suất tự nhiên (natural power ) Stn -Tính theo điện áp pha : 2 S tn... của điện áp , việc tải công suất phản kháng đi xa còn gây ra tổn thất điện năng trên đờng dây , vậy cần bù công suất phản kháng nhờ thiết bị bù đặt tại hộ tiêu thụ để nâng cao cos lên từ 0,95 đến 1 2 Đờng dây có điện trở khác không Đây l đờng dây có tỷ số giữa điện trở v điện kháng khá nhỏ (dới 1/10), còn điện dẫn tác dụng nhỏ đến mức có thể bỏ qua (G= 0) m không ảnh hởng đáng kể đến sự phân bố điện . Mục Lục Đờng dây dài siêu cao áp và hệ thống tải điện phần I. kháI niệm chung về lới điện siêu cao áp , đờng dây tảI điện và hệ thống điện tảI điện . I .Khái. CAO áP và hệ thống tảI điện I./Khái niệm chung về lới điện siêu cao áp, đờng dây tải điện dài và hệ thống tải điện: Hiện nay sự phát triển của hệ thống điện