HỆ THỐNG HỆ THỐNG ĐIỆN I ĐIỆN I Bài giảng: TS Trần Trung Tính Chương III: Chương III: CÁC THÔNG CÁC THÔNG SỐ CỦA SỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐƯỜNG DÂY Tần Số  Những HTĐ đầu tiên có nhiều tần số khác nhau: 25, 50, 60, 133 Hz  Năm 1891 ở Mỹ: đề nghị tần số chuẩn là 60 Hz  Năm 1893 ở Mỹ: giới thiệu hệ thống điện có tần số 25 Hz dùng trong điện khí hoá ngành đường sắt.  Năm 1937ở Mỹ: California, the Los Angeles Department of Power vận hành hệ thống 50 Hz và chuyển đổi từ 50 sang 60 Hz khi nối với hệ thống Hoover Dam  Năm 1949ở Mỹ: Southerm California Edison thì cũng chuyển đổi từ 50 sang 60 Hz  Ngày nay: có 2 tần số chuẩn trên toàn thế giới là 50 (Europe, Liên Xô cũ, Nam Mỹ trừ Brazil, Japan, Việt Nam, v.v…), 60 Hz (Mỹ, Canada, Brazil, Japan, v.v…)  Thuận lợi hệ thống 60 Hz: Generators, Motors, transformers tổng quát có kích thước nhỏ hơn hệ thống 50 Hz có cùng đặc tính  Thuận lợi hệ thống 50 Hz: Những đường dây truyền tải, máy biến áp có điện kháng nhỏ hơn hệ thống 60 Hz DC  Chi phí đầu tư lớn: chuyển đổi AC - DC - AC  Chỉ dùng trong những trường hợp đặc biệt sau:  Khỏang cách truyền tải (đường dây trên không) lớn (> 750 km)  khỏang cách truyền công suất dài và dưới nước  Cung cấp cho những hệ thống điện không đồng bộ tức là những hệ thống điện khác nhau: Bắc – Nam Nhật Bản HỆ THỐNG ĐIỆN Turbine N S 3 mm Φ f i Fuel s V s θ r V r θ f Load Transformer Boiler 0 ≠ L I L Φ + - mf V NP = 120f Các Đại Lượng Vật Lý Của Đường Dây R = ? Dây dẫn bị phát nóng Từ trường tự cảm, hỗ cảm Điện dung (dung dẫn B 0 ) Dòng điện rò trong cách điện (điện dẫn G 0 ) Vầng quang: V cao→cường độ điện trường cao→ion hóa không khí quanh dây dẫn NỘI DUNG TẬP TRUNG THẢO LUẬN  Điện trở nối tiếp (series resistance)  Điện kháng nối tiếp (series inductance)  Điện dung (shunt capacitance)  Dung dẫn (shunt conductance) Điện trở nối tiếp là nguyên nhân gây ra tổn thất (RI 2 ) trên đường dây với đơn vị là Ohmic (Ω) Điện kháng nối tiếp là nguyên nhân gây ra sụt áp dọc theo đường dây Điện dẫn là nguyên nhân gây ra tổn thất (V 2 G) do những dòng điện rò giữa các dây dẫn hoặc giữa dây dẫn với đất. Dung dẫn trên đường dây trên không thì thường được bỏ qua. Điện dung là nguyên nhân làm triệt tiêu một phần dòng điện cảm ứng (của phụ tải) chạy trong dây dẫn Những phần chính trong hệ thống truyền tải  ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced)  AAC (All-Aluminum Conductor)  AAAC (All-Aluminum-Alloy Conductor)  ACAR (Aluminum Conductor Aluminum - Alloy Reinforced)  ACSR 26/7 Tính toán điện trở của đường dây  Điện trở DC của vật dẫn rắn  Những sợi dây dẫn được quấn theo hình xoán ốc thì nó làm thay đổi hướng, tăng chiều dài dây dẫn từ 1-2% so với chiều dài thực tế. Do đó, điện trở dc của sợi dây dẫn có giá trị lớn hơn thực tế 1-2% Ω= . , A l R T Tdc ρ  Điện trở AC thường cao hơn điện trở DC: đối với hệ thống có tần số 60 Hz thì điện trở AC cao hơn DC khoảng 2 %  Điện trở dây dẫn tăng khi nhiệt độ tăng 1 2 12 tT tT RR + + = R 1 , R 2 : điện trở dây dẫn tại nhiệt độ t 1 , t 2 ( 0 C) T: nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dây dẫn, dây nhôm T ≈ 228 Tính toán điện trở của đường dây (tt)  Điện trở dây dẫn tốt nhất là xác định dựa theo thông số của nhà sản xuất  Điện trở dây dẫn đối với dòng điện xoay chiều ac được xác định 2 I P R loss ac =  Dòng điện dc phân bố đều trên diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn. Tuy nhiên, dòng điện ac phân bố không đều trên diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn. Mật độ dòng điện ở tâm dây nhỏ hơn bề mặt dây dẫn do hiệu ứng bề mặt (skin effect).  Do đó điện trở đối với dòng điện ac lớn hơn đối với dòng điện dc chiều. Tuy nhiên với tần số 50 Hz và dây dẫn kim lọai màu với tiết diện không lớn thì sự khác nhau đó không đáng kể (cỡ 1%). [...]... có dòng điện chạy qua dây dẫn thì sẽ sinh ra điện từ trường xung quanh dây dẫn Điện từ trường này được đặc trưng bởi điện cảm L do từ trường gây ra và điện dung C do điện trường gây ra F = ∫ Η.dl = ie Γ Giới thiệu về từ tính (tt)  H và dl là vector trong không gian Η • dl = H dl cosθ Trong đó θ là góc giữa H và dl Chúng ta bỏ khái niệm vector để chỉ giá trị vô hướng Hướng dòng điện ie có quan hệ hướng... cho hệ thống truyền tải cao áp nhằm làm tăng bán kính dây dẫn c) So với hệ thống truyền tải dùng một cáp có cùng diện tích mặt cắt ngang của búi dây nhiều sợi cáp thì diện tích tiếp xúc dây dẫn với không khí sẽ lớn hơn nên giải nhiệt tốt hơn, do đó có thể truyền tải dòng điện lớn hơn giới hạn nhiệt của cáp Tính toán điện kháng của dây dẫn Cảm kháng µ 0 Dm Dm −7 l= ln = 2 ×10 ln [H/m] 2π Rb Rb Điện. .. l [Ω / mi] Tính toán điện kháng của dây dẫn (tt)  Hỗ cảm phụ thuộc độ dài, khoảng cách giữa các dây dẫn, do đó hỗ cảm giữa các dây dẫn khác nhau là khác nhau Điều náy sẽ gây ra không đối xứng về dòng điện, điện áp trong lưới điện Do đó, khắc phục nhược điểm náy người ta hoán vị dây dẫn sao cho mỗi pha của 1 đường dây lần lượt ở 3 vị trí khác nhau Tính toán điện dẫn  Xác định điện dung 1 C = 2πε [... Shunt conductance G: tổn thất do dòng điện rò dọc theo chuổi cách điện, vầng quang điện, ảnh hưởng nhỏ và có thể bỏ qua 3 Series inductance L: do từ trường xung quanh dây dẫn gây nên, phụ thuộc vào từ thông móc vòng Điện kháng của 3 pha là khác nhau nếu khoảng cách giữa  chúng khác nhau Người ta đổi pha = R + bằng điện kháng Z để cân jX  Z 4 Shunt capacitance C: điện tích giữa các dây dẫn, dây dẫn... tính (tt) Điện cảm được xác định là quan hệ tuyến tính giữa từ thông móc vòng và dòng điện Bởi vì, từ thông móc vòng sinh ra trên đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với từ cảm B Mặt khác, từ cảm B được sinh ra và tỉ lệ thuận với dòng điện và được xác định như sau λ = Li Giới thiệu về từ tính (tt) Từ thông móc vòng của dây dẫn thẳng dài vô hạn Giả sử dây dẫn thẳng dài vô hạn có bán kính r, mật độ điện phân bố... thủng cách điện do quá điện áp Nói cách khác, chi phí đầu tư, trọng lượng và sự mềm dẻo của cáp cũng là vấn đề cần quan tâm khi tăng bán kính cáp Trong thực tế điện áp từ 220 kV trở lên thì đường dây truyền tải được phân pha, nghĩa là đường dây truyền tải của từng pha được chia làm nhiều cáp có bán kính r đặt cách nhau một khoảng a và đặt trên 1 khung định vị → để giảm tổn thất vầng quang, giảm điện kháng... lại (tt) Từ trường Điện trường Tổng trở nối tiếp  Z = R + jX Tổng dẫn song song  Y = G + jB R: điện trở dây dẫn X: cảm kháng dây dẫn B: dung dẫn (dung kháng) dây dẫn G: điện dẫn tác dụng Ví dụ 1 Cho đường dây 3 pha lộ đơn 220 kV, 50 Hz có chiều dài 160 km, các pha được bố trí trên trụ như hình vẽ Đường dây sử dụng là AC-240 (28 sợi nhôm, 7 sợi thép) với đường kính ngoài là 21,6 mm, điện trở dây dẫn... bên dưới Tính độ từ cảm trên 1m chiều dài của mỗi pha trong hệ thống 3 pha trên Giải Sử dụng công thức (*) cho pha a ta có µ0  1 1 1  µ0  1 1  µ0 D λa = ia ln ,  ia ln , +i b ln +i c ln  =  ia ln , −i a ln  = 2π  D D  2π  D  2π r r r Do đó λa µ 0 D D −7 la = = ln , = 2 × 10 ln , ia 2π r r Hỗ cảm của pha a chỉ phụ thuộc vào dòng điện trên pha a Điều này cũng đúng với pha b và c µ0 D l a... Etb(1 + 3./D) n: số dây dẫn trong 1 pha f: tần số [Hz] max tb r: bán kính dây [cm] tđ EVQ: cường độ điện trường bắt đầu phát sinh vầng quang Etđ: cường độ điện trường tương đương có trị số bằng Uf a: khỏang cách trung bình giữa các dây trong một pha, [cm] Etb = khỏang cách trung bình giữa n.r ln( D / rtđ ) D: hệ số ảnh hưởng của thời tiết các pha, [cm] k: Khi thời tiết tốt k = 44 và EVQ = 17 [kV/cm] Khi... định dung dẫn B0 = 2πf C0 = ω.C0 [Ω / mi]  Xác đinh dung kháng 1 1 Dm 6 X C = = ×1,779 ×10 ln [Ω − mi] B f r Tổn thất vầng quang  Tổn thất vầng quang → cường độ điện trường vượt qua ngưỡng nhất định → ion hóa không khí xung quanh dây dẫn → điện năng thoát ra ngoài không khí → phát ra tiếng ồn và ánh sáng  Tổn thất vầng quang → xác định bằng thực nghiệm trên các đường dây → phụ thuộc vào thời tiết . công suất dài và dưới nước  Cung cấp cho những hệ thống điện không đồng bộ tức là những hệ thống điện khác nhau: Bắc – Nam Nhật Bản HỆ THỐNG ĐIỆN Turbine N S 3 mm Φ f i Fuel s V s θ r V r θ f Load Transformer Boiler 0 ≠ L I L Φ + - mf V NP. lợi hệ thống 60 Hz: Generators, Motors, transformers tổng quát có kích thước nhỏ hơn hệ thống 50 Hz có cùng đặc tính  Thuận lợi hệ thống 50 Hz: Những đường dây truyền tải, máy biến áp có điện. HỆ THỐNG HỆ THỐNG ĐIỆN I ĐIỆN I Bài giảng: TS Trần Trung Tính Chương III: Chương III: CÁC THÔNG CÁC THÔNG