quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp

QLVH đường dây và trạm

1
Chương I
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I.1- Điện trường và từ trường:
Điện trường và từ trường là hai môi trường vật chất đặc biệt luôn luôn cùng tồn
tại song song với nhau, có điện trường thì có từ trường, hoặc ngược lại có từ trường
thì có điện trường.

I.1.1- Điện trường:
1. Định nghĩa:
Điện trường là môi tr
ường vật chất đặc biệt trong đó lực tác dụng lên một vật
mang điện tỉ lệ với điện tích của vật đó và không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động
của vật. Như vậy muốn có điện trường cần phải có các vật mang điện tích, điện tích
sinh ra điện trường. Điện tích càng lớn thì điện tr
ường càng mạnh.
2. Lực điện động:
Nếu ta đưa vào điện trường của một điện tích Q một điện tích thử q, lực tác
dụng của điện trường lên điện tích q theo định luật Cu lông sẽ là:
r
1
F = ( Q.q / 4 π ε
r
ε
0
r
2
)

r
2
Trong trường tĩnh điện lực tác dụng giữa 2 điện tích theo định luật Cu lông sẽ là:

r
1
F = ( Q
1
.Q
2
/ 4 π ε
r
ε
0
r
2
)
r
2
Lực tác dụng của điện trường lên một đơn vị điện tích trong điện trường được gọi
là cường độ điện trường. Cường độ điện trường được tính như sau:
r
1
E = F/q = ( Q/ 4 π ε r
2
) N/C - Niu tơn / cu lông
r
2
Trong đó : F - lực tác dụng giữa các điện tích , N - Niu tơn
Q, q

1
, q
2
- Các điện tích , C- đọc là culông
ε = ε
0
. ε
r

- Hằng số điện môi của môi trường , F/ m- pha ra/ mét
. ε
0
= 1/4π9.10
9
= 8,86. 10
-12
,

F/m - hằng số điện môi chân không
. ε
r
là hằng số điện môi tương đối của môi trường
. r là khoảng cách giữa 2 điện tích , m - mét
Điện trường nằm giữa 2 bản cực của tụ điện, nói cách khác lớp điện môi nằm giữa
2 bản cực tụ điện là điện trường. Điện dung là đại lượng đặc trưng cho điện trường

C = Q/U


QLVH đường dây và trạm

2
C là điện dung F . pha ra
U là điện áp trên 2 bản cực của tụ điện V. von
Điện dung của một số kiểu tụ điện có thể tính bằng các công thức trong bảng

Điện dung của một số kiểu tụ điện
(đơn vị đo chiều dài tính là cm)


Sơ đồ cấu tạo

Tên gọi và đặc đ
iểm

Điện dung C






Tụ điện bản cực phẳng

ε S / d


Tụ điện bản cực hình trụ

2 π ε l / ln




Tụ điện nhiều lớp
có cực phẳng

n


S / ∑

1




Tụ điện nhiều lớp
có cực hình trụ





2π l / ∑ ln

1


d
K

ε
K

R2
R1
RK/RK1

εK
n
QLVH đường dây và trạm

3





Tụ điện có dạng hai trụ
đặt song song

2π ε l
/ ln ( )

g
1
= h
1
- √ h
2
– R
1
2


h
1
=

g
2
= h
2
- √ h
2
2
– R
2
2



h
2

=



3. Biểu diễn điện trường:
Ta có thể biểu diễn điện trường bằng các đường sức.

Đường sức điện trường là các đường cong không khép kín, có chiều xuất phát ở
điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
Trong điện trường các điện tích khác dấu sẽ hút nhau, các điện tích cùng dấu sẽ
đẩy nhau. Khi điện tích càng lớn thì điện trường càng m
ạnh, các điện tích càng gần
nhau thì lực tác dụng của điện trường càng lớn.
Tại vùng xa nhất được gọi là biên
giới điện trường thì lực điện trường sẽ bằng không. Điều này cho phép giải thích vì
sao khi sự cố ngắn mạch lưới điện sẽ rất nguy hiểm, lúc này lực điện
động tăng lên rất lớn bẻ vặn thanh cái, bẻ vỡ sứ, phá hỏng thiết bị.









a
2
b
1

a
1
b
2
d
0
R
1
2
– R
2
2

2 2d
0

d
0
R
2
2
– R
1
2

2 2d
0


1 Biểu diễn điện trường bằng đường sức

QLVH đường dây và trạm

4















I.1.2- Từ trường:
1- Định nghĩa:
Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt trong đó có lực tác dụng lên vật có từ
tính.
Vật liệu có từ tính là loại vật liệu có sẵn yếu tố từ còn gọi là mô men từ. Bình
thường các mô men từ có chiều sắp xếp lộn xộn, khi chịu ảnh hưởng của từ tr
ường
các mô men từ sẽ sắp xếp lại cùng chiều, ta gọi đó là trạng thái từ hoá. Một số vật
liệu từ tính sau khi bị từ hoá có khả năng lưu giữ lại từ trường ta gọi đó là nam
châm vĩnh cửu. Nam châm có khả năng hút được các vật liệu từ tính.
Vật liệu từ tính còn gọi là vật liệu sắt từ.
Nam châm vĩnh cửu có chiều từ

trường cố định theo hướng Bắc Nam. Muốn biết
đó có phải là vật liệu từ tính hay không ta chỉ cần đưa vật liệu này lại gần một nam
châm vĩnh cửu, nếu đúng thì nó sẽ bị nam châm hút ngay. Về bản chất thì các môi
trường đều cho phép từ trường đi qua như nước, không khí, thủy tinh, sắt , thép,
đồng nhưng với những vật liệu phi từ tính thì khả năng truyền d
ẫn từ rất kém và
năng lượng từ trường sẽ bị mất đi nhiều
2. Biểu diễn từ trường:
Biểu diễn từ trường bằng đường sức từ
Độ mạnh hay yếu của từ trường được đánh giá bằng đại lượng cảm ứng từ B
Đường sức từ của từ trường đều đi qua mặt S vuông góc vớ
i nó được gọi là từ
thông và được tính là:
Φ = BS , wb - way be
Từ thông còn có đơn vị khác là Macxoen, 1 Macxoen = 10
-8
Wb
Các vật liệu đều có độ từ thẩm khác nhau (còn gọi là khả năng lưu trữ từ), từ
thẩm của vật liệu từ được đặc trưng bằng hệ số từ thẩm
μ = μ
/
μ
x
.
μ
x
là hệ số thẩm từ tuyệt đối của môi trường
Cường độ từ trường đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường được tính là:

QLVH đường dây và trạm

5

H = A/m

Trong đó : Φ là từ thông, wb.
B là cảm ứng từ , wb/m
2.
S là tiết diện của mặt phẳng có từ thông đi qua, m
2
.
H là cường độ từ trường, A/m.
μ
/
μ
0
là hệ số thẩm từ của vật liệu, H/m.
μ
0
= 1,26. 10
– 6
là hệ số từ thẩm của chân không, H/m.Hen ri/ mét
μ
/
= “ 1 “ với vật liệu phi từ tính .
= “ vài nghìn ” với vật liệu sắt từ .
Nếu một cuộn dây mang điện, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một sức từ động
hay còn gọi là lực từ hoá.

F = WI , Am pe vòng .
I là dòng điện hiệu dụng đi qua cuộn dây, A.
W là số vòng của cuộn dây, vòng.
Nếu ta đặt trong từ trường một dây dẫn không có dòng đ
iện đi qua, từ trường
không gây ảnh hưởng đến dây dẫn. Nhưng khi có 1 dòng điện đi qua dây dẫn dù là
nhỏ, lập tức xuất hiện một lực tác dụng của từ trường lên dây dẫn, ta gọi là lực
điện từ.
- Khi dây dẫn đặt vuông góc với từ trường thì lượng đường sức từ đi cắt ngang
qua dây dẫn là lớn nhất, lực tác dụng của t
ừ trường lên dây dẫn là cực đại:
F
max
= B.I.l
B là cảm ứng từ , wb/m
2.
I là cường độ dòng điện, A.
l là phần chiều dài dây dẫn nằm trong từ trường, m.
- Khi dây dẫn đặt không vuông góc với từ trường, dưới một góc α thì lực tác dụng
của từ trường lên dây dẫn là : F = F
max
sin α


B B
α

Trường hợp đặt vuông góc Trường hợp đặt nghiêng một góc α

Dây dẫn có dòng điện chạy
qua được đặt trong từ trường.


B
μ
/
μ
0

I
I
QLVH đường dây và trạm

6
Xác định chiều tác dụng của từ lực lên dây dẫn bằng quy tắc bàn tay trái



Khi có từ thông biến đổi đi qua cuộn dây, trong cuộn dây sẽ sinh ra một sức điện
động cảm ứng “ e ”




Khi từ trường được sinh ra do một dòng điện xoay chiều hình sin thì sức điện
động cảm ứng được tính như sau
E = 4,44 f W B

c
S
c
10
-
8

Trong đó: E - Sức điện động cảm ứng, V
B
c
- Cảm ứng từ của lõi thép, Wb/m
2

S
c
- Tiết diện của lõi thép, m
2
.
f - Tần số dòng điện xoay chiều hình sin, Hz.

Từ trường đều có các đường sức từ song song với nhau. Nếu cho dây dẫn điện di
chuyển trong 1 từ trường đều, trong dây dẫn cũng sinh ra 1 sức điện động cảm ứng.
Trường hợp phương chuyển động của dây dẫn vuông góc với từ trường đều
e = B l v
Trong đó : v là tốc độ di chuyển c
ủa dây dẫn, m/s.

Quy tắc bàn tay trái:
Cho chiều đường sức từ
xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón
tay là chiều dòng điện, hướng theo ngón tay cái
xoè ra là chiều từ lực .


e = - w
d
Φ

dt
Chiều tác dụng của từ trường
QLVH đường dây và trạm

7
Xác định chiều của sức điện động cảm ứng trên dây dẫn bằng quy tắc bàn tay phải

3. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Hiện tượng cảm ứng điện từ là qúa trình biến đổi điện thành từ và biến đổi từ
thành điện. Nhờ có hiện tượng cảm ứng điện từ mà chúng ta có thể chế tạo ra
điện, truyền dẫn và biến đổi năng lượng điện trong quá trình khai thác sử dụng.
4. Hi
ện tượng tự cảm:

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng tự sinh ra sức điện động cảm ứng trên chính
dây dẫn ấy khi dây dẫn đó có 1 dòng điện biến thiên đi qua. Dòng điện biến thiên
sẽ sinh ra một từ trường có từ thông biến thiên, từ thông này sẽ sinh ra sức điện
động tự cảm ngay trên dây dẫn.

e
L
= - L mỗi cuộn dây sẽ có một hệ số tự cảm L khác nhau










5. Hiện tượng hỗ cảm:
Hiện tượng hỗ cảm là hiện tượng sinh ra sức điện động cảm ứng trên dây dẫn lân
cận khi có 1 dòng điện biến thiên đi qua một dây dẫn khác. Dòng điện biến thiên sẽ
sinh ra một từ trường có từ thông biến thiên, từ thông này sẽ móc vòng qua cu
ộn
dây lân cận và sinh ra sức điện động hỗ cảm trên dây dẫn.

e
M
= - M

mỗi cuộn dây sẽ có một hệ số hỗ cảm M khác nhau

Quy tắc bàn tay phải: Cho chiều đường sức
từ xuyên vào lòng bàn tay, hướng theo ngón
tay cái xoè ra là chiều chuyển động của dây
dẫn. Chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều
của sức điện động cảm ứng (e).
di
1
dt
di
2
dt
L
Φ
L
Φ
M
Hiện tượng tự cảm Hiện tượng hỗ cảm
QLVH đường dây và trạm

8
Trong đó:
L - hệ số tự cảm, [H]. Đọc là Hen ri.
M - hệ số hỗ cảm, [H]. Đọc là Hen ri
i
1
, i
2
- Dòng điện đi trong dây dẫn thứ nhất và dòng điện đi trong dây dẫn lân cận
[A]. Đọc là am pe

6. Các đại lượng cơ bản của từ trường:
a. Từ thông:
+ Định nghĩa: Lượng đường sức từ của từ trường đều đi qua mặt S
vuông góc với nó được gọi là từ thông và được tính là:
Φ = BS - Wb
Ký hiệu: Φ [wb].



b. Cảm ứng từ:
+ Định nghĩa: Cảm ứng từ B là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực
của từ trường tại một điểm.
Ký hiệu: B [wb/m
2.
]

c. Cường độ từ trường:
+ Định nghĩa: Cường độ từ trường đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của
từ trường .
Ký hiệu: H
d. Hệ số thẩm từ tương đối:
μ là tỉ số giữa cường độ tự cảm trong môi trường nào đó với cường độ tự
cảm trong chân không mà do cùng một dòng đi
ện gây ra.





e. Hệ số thẩm từ tuyệt đối:

μ
x là đại lượng đặc trưng cho tính dẫn từ trong một môi trường nào đó được
tính bằng tỉ số giữa cường độ tự cảm và cường độ từ trường tại mỗi điểm.
B
μ
x =
H
B = µ
x .H

I.1.3- Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường:
Điện trường và từ trường luôn luôn song song cùng tồn tại, có điện trường là có
từ trường và ngược lại có từ trường thì sẽ có điện trường ta gọi là cảm ứng điện từ,
năng lượng trong hai môi trường vật chất này có thể chuyển đổi cho nhau và tuân
µ =
B
B
0

QLVH đường dây và trạm

9
theo định luật bảo toàn năng lượng, tuy nhiên năng lượng trong điện trường và từ
trường không phải là vô hạn.
Các thiết bị điện như máy biến thế, máy điện quay, máy cắt điện, chấn lưu đèn
tuýp được chế tạo dựa trên cơ sở mối quan hệ của điện trường và từ trường.

I.2- Hệ thống điệ
n xoay chiều 3 pha:
I.2.1- Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều 3 pha:

1. Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin:
Khi phần ứng quay với tốc độ ω theo chiều ngược chiều kim đồng hồ các thanh
dẫn cắt từ trường sinh ra sức điện động cảm ứng, chiều s.đ.đ cảm ứng theo quy tắc
bàn tay phải. Sức điện động của khung dây bằ
ng:
∗ e = e
ab
+ e
cd
khi khung chỉ có 1 vòng dây.
e
ab
= e
cd
= B.v.l = B
max
.v.l.Sinα
e = 2B
max
.v.l.Sinα
∗ e = 2wB
max
.v.l.Sinα khi khung dây có W vòng.
Khi α = π/2 cạnh khung dây nằm cùng trục cực thì B = B
m
, lúc này sức điện
động đạt cực đại:
∗
e = 2wB
max

.v.l.Sinα = E
max

Vậy ở các vị trí khác nhau của khung dây s.đ.đ của khung dây là:
∗ e = E
max
.Sinα
Nếu rô to quay với tốc độ góc là ω thì góc quay α sau thời gian t là:
α = ωt
Do đó sức điện động sinh ra trong khung dây có thể viết tổng quát là:
∗
e = E
max
. Sin
ωt
Phương trình Sức điện động 3 pha được biểu diễn là:
e
A
= Emax sin ωt
e
B
= Emax sin ( ωt + 2π/3 )
e
C
= Emax sin ( ωt - 2π/3 )
Tất cả các máy phát điện dù được chạy bằng nhiệt điện, thuỷ điện hay khí ga
đều được chế tạo dựa trên nguyên lý này.

I.2.2- Chu kỳ và tần số:
1. Định nghĩa:

∗ Chu kỳ là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó dòng điện lặp lại sự biến thiên
cũ.
Chu kỳ ký hiệu là T. Đơn vị tính bằng (s)
∗ T
ần số là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây.
f = 1/T.
Tần số f tính bằng (Hz)
1KHz = 10
3
Hz.
1MHz = 10
6
Hz.
Tần số công nghiệp điện là: f = 50 Hz.
QLVH đường dây và trạm

10
2. Quan hệ giữa tần số và tốc độ:
Mối quan hệ giữa tần số và tốc độ quay của máy điện quay được tính theo biểu
thức sau:
n = 60 f/ p
Trong đó: n là tốc độ quay (vòng/phút).
f là tần số nguồn điện (Hz).
p là số đôi cực của máy điện.
3. Quan hệ giữa tần số f và tốc độ góc ω:
Ta dùng biểu thức α =
ωt
hay ω = α / t
Nếu máy điện có một đôi cực thì khi rô to quay được 1 vòng,
s.đ.đ thực hiện được 1 chu kỳ tức là: α = 2π

khi t = T.
Do đó: ω = α / t = 2π/T = 2πf.
ω = 2πf ω là tốc độ góc tính bằng rađian/giây.














I.2.3- Các trị số hiệu dụng, cực đại, tức th
ời của các đại lượng dòng điện, điện
áp, sức điện động:
1. Định nghĩa:
Trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều có giá trị tương đương với dòng điện
một chiều khi chúng cùng đi qua một điện trở trong cùng một thời gian bằng 1 chu
kỳ T toả ra cùng một nhiệt lượng như nhau:

Ký hiệu: I - [ A ]
am pe
Tương ứng ta có:
Trị số hiệu dụng của điện áp là U- [ V ]von
Trị số hiệu dụng của sức điện động là E- [ V ]von

B
ω
1
2
0
°
eA
eB
eC
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TẠO RA
SỨC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA VÀ 3 PHA
QLVH đường dây và trạm

11
2. Quan hệ giữa trị số hiệu dụng và trị số cực đại
I = I
m
/√2 = 0,707 I
m

U = U
m
/√2 = 0,707 U
m

E = E
m
/√2 = 0,707 E

m

Chú ý: - Số chỉ trên các đồng hồ đo là trị số hiệu dụng, thông thường nói tới trị số
của các đại lượng xoay chiều là nói tới trị số hiệu dụng.

I.2.4- Các đại lượng cơ bản về điện:
1- Điện năng:
Điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt. Điện năng được bi
ến đổi từ các
nguồn năng lượng khác như than, nước, khí ga, gió, dầu, năng lượng hạt nhân
nguyên tử
Đã từ lâu con người đã biết khai thác tiềm năng của tự nhiên, biến đổi các nguồn
năng lượng trong tự nhiên từ dạng này sang dạng khác để phục vụ cuộc sống.
Thí dụ: - Từ gió đã chế tạo ra cối xay gió, chạy thuyền buồm.
- Từ than, dầu đ
ã chế tạo ra máy hơi nước.
Việc phát minh ra điện là một bước đột phá quan trọng, mở ra một kỷ nguyên mới
của xã hội loài người trong việc khai thác tiềm năng của tự nhiên. Máy phát điện
chính là nguồn điện, nguồn điện là nơi sản xuất ra điện năng. Khả năng cung cấp
điện năng của nguồn điện phụ thuộ
c vào công suất của các máy phát điện. Một máy
phát điện điêsel thông thường sẽ có công suất tới 1250kVA, trong khi đó công suất
một máy phát điện của nhà máy thuỷ điện có thể đạt tới 40.000 đến 240.000kVA.
Để tăng cường công suất của nguồn điện người ta đã xây dựng các nhà máy điện có
công suất lớn, xây dựng hệ thống điện quốc gia hoặc khu vực bao gồ
m nhiều nhà
máy điện cùng hoà chung một lưới điện cao thế 110kV, 220kV, 500 kV, 750kV.
Điện năng có thể thay thế hầu hết các nguồn năng lượng khác. Bằng cách xây
dựng các trạm biến áp và đường dây tải điện, năng lượng điện có thể truyền dẫn đi
rất xa tới vài nghìn kilômét mà vẫn đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các

hộ tiêu thụ điệ
n.
Để sản xuất ra điện cần phải có máy phát điện 3 pha. Máy phát điện 3 pha là máy
điện quay, trục của máy phát điện 3 pha được nối trục tuốc bin . Tuốc bin gồm có
nhiều cánh ghép đồng trục với nhau. Hơi nước hoặc dòng chảy của nước được thổi
vào tuốc bin với áp lực lớn làm quay trục máy phát điện.
Khi sử dụng năng lượng mặt trời ho
ặc sức gió để sản xuất ra điện năng cần phải
có pin mặt trời, cánh quạt đón gió và hệ thống ắc quy có dung lượng lớn. Phương
pháp này chỉ phù hợp với các trạm phát điện có dung lượng nhỏ.
Các nhà máy điện nguyên tử hiện đại được xây dựng trên các nước châu mỹ,
châu âu, ấn độ, Trung quốc, Nhật bản có công suất rất lớn. Hàng năm sản xuất ra
hàng t
ỷ kWh điện. Các lò phản ứng hạt nhân nguyên tử tạo ra năng lượng nguyên
tử, năng lượng này làm quay cánh tuốc bin máy phát điện.


QLVH đường dây và trạm

12
2- Công suất điện:
Điện năng sau khi sản xuất ra được đưa đến nơi tiêu thụ. Các thiết bị tiêu thụ điện
đóng vai trò trực tiếp hoặc gián tiếp biến đổi điện năng thành nhiệt năng, cơ năng
hoá năng, quang năng Tất cả các thiết bị điện tiêu thụ điện đều được gọi là phụ
t
ải. Các phụ tải thường có nhu cầu tiêu thụ điện khác nhau. Mức độ tiêu thụ điện
được đánh giá bằng công suất tiêu thụ.
a- Công suất tác dụng: Còn gọi là công suất hữu công.
Công suất tác dụng là công suất điện được các phụ tải tiêu thụ dưới dạng nhiệt
hoặc công suất cơ P

2
trên trục động cơ điện.v.v Khi chuyển hoá thành các dạng
nói trên năng lượng điện đã sinh ra một công hữu ích có tác dụng làm ra các sản
phẩm hoặc phục vụ cho sinh hoạt đời sống con người.
Thí dụ: Bóng đèn sợi đốt, bếp điện , bàn là, lò sưởi là các phụ tải tiêu thụ công
suất tác dụng.
- Ký hiệu: P.
- Đơn vị : [ W ] Watt
[ kW] kilôWatt 1 kW = 1000W
[MW] MêgWatt 1 MW = 1000kW =1000.000W

b-
Công suất khản kháng: Còn gọi là công suất vô công.
Công suất phản kháng là công suất tiêu thụ của các phụ tải trong điện trường (tụ
điện) hoặc trong từ trường (cuộn cảm), năng lượng điện đã biến đổi thành công vô
ích không trực tiếp gây tác dụng để làm ra các sản phẩm hoặc phục vụ cho sinh
hoạt đời sống con người.
Thí dụ: - Cuộn dây của máy biến áp sinh ra từ trườ
ng trong lõi thép.
- Khi đường dây cao thế truyền tải điện sẽ luôn luôn xuất hiện hiệu ứng
vầng quang, hiệu ứng lân cận dưới dạng điện trường làm tăng trở
kháng đường dây gây ra tổn thất điện năng.
- Cuộn dây chấn lưu trong đèn đèn ne'on có vai trò cuộn cảm có lõi
thép.
Nhờ có các cuộn dây điện từ điện áp của máy biến áp mới biến đổi
được và cũng
nhờ có các cuộn dây điện từ thì động cơ mới quay được. Mặc dù các cuộn dây của
máy biến áp và động cơ điện tiêu thụ công suất phản kháng nhưng chúng lại có tác
dụng chuyển năng lượng điện thành công suất hữu ích.

Như vậy: Điện trường và từ trường đóng vai trò trung gian trong việc truyền tải
và biến đổi điện năng.

- Ký hiệu: Q
- Đơn vị: Va r.
kVar, Kilô-Var . 1 kVar = 1000 Var
M Var, Mêga-Var . 1 MVar = 1000 kVar = 1000.000 Var
QLVH đường dây và trạm

13
Để tiêu thụ được công suất tác dụng một số phụ tải cần phải cần có một lượng
nhất định công suất phản kháng, nếu giảm được công suất phản kháng thì hiệu
suất của nguồn điện sẽ được nâng lên và giảm được giá thành điện năng.
c- Công suất biểu kiến:
Công suất biểu kiến S là công suất toàn phần bao gồm cả công suất tác d
ụng P
và công suất phản kháng Q. Các phụ tải thường tiêu thụ cả công suất tác dụng và
công suất phản kháng. Công suất biểu kiến cho biết toàn bộ mức tiêu thụ điện của
phụ tải, bao gồm cả công suất tác dụng và công suất phản kháng. Trong trường hợp
với các thiết bị điện chỉ tiêu thụ công suất tác dụng như bóng đèn sợi đốt, bàn là,
bếp điện thì công su
ất biểu kiến đúng bằng công suất tác dụng.
- Ký hiệu: S
- Đơn vị : VA,
kVA, Kilô Von ampe 1k VA = 1000 VA
M VA, MêgaVon ampe 1MVA = 1000k VA = 1.000.000 VA
d- Quan hệ giữa S, P, Q
Tam giác công suất biểu diễn mối quan hệ giữa S, P, Q:
S, P, Q là 3 thành phần công suất tiêu thụ điện
Trong đó: - S là công suất biểu kiến

- P là công suất hữu công
- Q là công suất vô công
Khi biết P và Q ta có thể tính toán được S bằng biểu thức:
S = √
P
2
+ Q
2
3 thành phần công suất trên được biểu diễn dưới dạng phức :
S = P + j Q
Hoặc biểu diễn dưới dạng véc tơ :
S = P + Q


Công suất vô công mang tính chất điện cảm ( Q
L
) và điện dung( Q
C
).
Q = Q
L
- Q
C
Khi góc pha ϕ ( P, S ) càng nhỏ thì thành phần công suất vô công càng giảm đi,
công suất biểu kiến giảm đi sẽ tiết kiệm được điện năng và có lợi về mặt kinh tế.
Ngược lại khi góc pha ϕ ( P, S ) càng lớn thì thành phần công suất vô công càng
tăng, công suất biểu kiến tăng sẽ lên gây lãng phí điện năng và không có lợi về mặt
kinh tế.

Hình I- 9 - Tam giác công suất
P
Q
S
ϕ

QLVH đường dây và trạm

14
Dựa vào tam giác công suất ta tính được:
- Công suất hữu công : P = S . cos ϕ
- Công suất vô công : Q = S . sin ϕ

- cos ϕ =

- sin ϕ =



Giá trị cosϕ càng gần bằng 1 càng tốt, lúc này công suất hữu công tăng lên công
suất vô công giảm đi sẽ có lợi rất nhiều về mặt kinh tế. Vì vậy trong vận hành phải
tìm mọi cách để nâng cao hệ số cosϕ .

3- Sức đ

iện động:
Khi máy phát điện vận hành không tải, các cực của máy phát điện sẽ không liên
hệ với phụ tải, trong các cuộn dây của máy phát điện không có dòng điện đi qua và
trên các đầu cực của máy phát điện luôn tồn tại một điện áp định mức.
Sức điện động là điện áp duy trì trên các đầu cực của nguồn điện khi không tả
i.
Với một máy phát điện hay một máy biến thế vận hành không tải thì điện áp duy trì
trên các đầu cực của các cuộn dây chính là sức điện động.
Khi máy phát điện hoặc máy biến thế mang tải, dòng điện phụ tải xuất hiện trong
mạch điện sẽ đi các qua cuộn dây của máy phát điện hoặc các cuộn dây thứ cấp của
máy biến thế. Lúc này s
ức điện động sẽ phân bố thành 2 thành phần:

E = U
0
+ U
2
Trong đó : - E là sức điện động
- U
0
là điện áp giáng trên cuộn dây của máy phát điện
hoặc trên cuộn dây thứ cấp của máy biến thế.
- U
2
là điện áp đặt trên mạch ngoài .
Đơn vị : V, von.
kV, kilôvon. "1 kV = 1000V".


4- Hiệu điện thế (còn gọi là điện áp):

Trong điện trường bao giờ điện tích cũng di chuyển từ nơi có điện thế cao (V
1)
xuống nơi có điện thế thấp (V
2).
∗ Hiệu điện thế U = V
1 - V2 cho biết mức độ chênh lệch điện thế.
∗ Muốn có dòng điện di chuyển trong mạch điện thì phải có hiệu điện thế, nguồn
điện đóng vai trò tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa 2 đầu của mạch điện.
- Với nguồn điện một chiều, U luôn không đổi
- Với nguồn điện xoay chiều 3 pha tầ
n số 50hz thì
P
S
Q
S
cos
ϕ
là hệ số công suất xác định mối quan hệ
giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến

cos ϕ = 0 ÷ 1. Khi cos ϕ = 1 thì P = S
và Q = 0
QLVH đường dây và trạm

15
u
A
= U
Amax
sin ω t

u
B
= U
Bmax
sin ( ω t + 120 )
u
C
= U
Cmax
sin ( ω t - 120 )
Ký hiệu : U~, tuỳ theo cấp điện áp mà U có giá trị khác nhau.
- Đơn vị : V- von. kV- kilôvon.1 kV= 1000V.
5- Dòng điện:
Khi có điện áp đặt vào hai đầu mạch điện, trong mạch điện sẽ có dòng điện đi
qua. Chiều của dòng điện được quy ước đi từ cực dương sang cực âm hoặc từ cực
dương trở về cực không.
Dòng đ
iện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích.
∗ Trong mạch điện 1 chiều dòng điện luôn có tần số bằng 0,
∗ Trong mạch điện xoay chiều dòng điện dao động điều hoà với tần số f = 50hz
∗ Độ lớn của dòng điện được gọi là cường độ dòng điện.
Ký hiệu : I Đơn vị :
A- am pe
6- Trở kháng:
∗ Khi dòng điện di chuyển trong mạch điện, nếu không gặp sự cản trở thì dòng
điện sẽ có trị số lớn nhất.
∗ Khi mạch ngoài có các phụ tải thì dòng điện thay đổi theo công suất tiêu thụ
điện của các phụ tải.
∗ Các phụ tải mắc song song hoặc nối tiếp trong mạch điện.
∗ Trở

kháng là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện dịch chuyển trong
mạch điện. Các phụ tải tuy có đặc tính khác nhau nhưng đều cản trở dòng
điện và đều được gọi là trở kháng.

BẢNG QUY ƯỚC KÝ HIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRỞ KHÁNG











Trở kháng gồm có hai loại: Điện trở R, Điện kháng X.
- Điện trở: Ký hiệu: R Đơn vị: Ω, ôm .
- Điện kháng X (bao gồm cảm kháng X
L và dung kháng XC )
∗ Cảm kháng (ứng với điện cảm) : Ký hiệu: X
L Đơn vị: Ω, ôm
∗ Dung kháng (ứng với điện dung): Ký hiệu: X
C Đơn vị: Ω, ôm.
∗
Tổng trở ký hiệu là Z = √ R
2
+ ( XL - XC )
2
QLVH đường dây và trạm

16

Trong đó : XL = ωL = 2π f L = 2. 3,14. 50. L

X
c = = =

∗ f là tần số của máy phát điện = 50
Hz

∗ L là hệ số tự cảm , H, Hen ri.
∗
π
là số “pi” = 3,14 .
∗ C là điện dung của tụ điện, F, Fa ra

I.2.5- Hệ thống điện:
1- Định nghĩa: Nhà máy phát điện, đường dây tải điện, phụ tải điện tạo thành hệ
thống điện.
∗ Nhà máy phát điện là nguồn điện, một nhà máy phát điện sẽ có một hay
nhiều tổ
máy phát điện.
∗ Đường dây tải điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phân phối điện
năng. Tập họp các đường dây tải điện theo từng cấp điện áp tạo thành
lưới điện.
∗ Phụ tải điện bao gồm tất cả các thiết bị tiêu thụ điện.
2- Phân loại lưới điện:
∗ Lướ
i điện chuyên tải: Điện áp 110kV trở lên.

∗ Lưới điện trung áp: Điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV.
Lưới điện trung áp làm nhiệm vụ phân phối điện năng được lấy điện từ
sau các trạm biến thế 110kV.
∗ Lưới hạ áp: Điện áp 380V/220V được cung cấp từ các trạm biến thế
phân phối hạ thế có công suất từ 100kVA đế
n 4000kVA.
3- Các chỉ tiêu:
Hệ thống điện có 2 chỉ tiêu quan trọng là:
∗ Điện áp U.
∗ Tần số f .
Hai chỉ tiêu U, f dùng để xác định tính ổn định của hệ thống điện. Nếu hệ thống
điện không bảo đảm được hai chỉ tiêu trên sẽ dẫn đến tình trạng làm việc không
bình thường của các phụ tải. Tốc độ quay của động cơ
điện không đều hoặc động
cơ không thể khởi động được, đèn điện không đủ sáng, chất lượng sản phẩm công
nghiệp không đạt yêu cầu Để chuyên tải điện năng đi xa cần phải nâng cao điện
áp của nguồn điện, bán kính cung cấp điện càng xa càng phải dùng cấp điện áp
cao hơn. Thí dụ: Điện áp 500kV có chiều dài trên 1000km, trong khi đó l
ưới điện
110kV có chiều dài hơn 200km. Việc sử dụng điện áp cao cho lưới điện chuyên
tải nhằm mục đích giảm tổn thất điện năng. Tại cuối đường dây phải hạ dần điện
áp xuống theo từng cấp phù hợp với điện áp sử dụng của phụ tải. Để thay đổi điện
áp phải dùng máy biế
n thế lực.
Máy biến thế lực có vai trò biến đổi điện áp để truyền tải và phân phối điện năng
1
ω C
1
2π f .C
1

2.3,14.50C
QLVH đường dây và trạm

17
4- Các dạng sự cố của hệ thống điện:
Hệ thống điện thường vận hành trong chế độ 3 pha đối xứng: Điện áp 3 pha bằng
nhau và lệch pha 120
0
. Trong điều kiện bình thường phụ tải các pha đối xứng. Khi
bị sự cố dòng điện tăng lên đột biến có trị số lớn hơn nhiều lần dòng điện định
mức gây ra tình trạng mất đối xứng cho hệ thống điện. Sự cố ngắn mạch gây ra
ứng suất nhiệt, ứng suất cơ phá hỏng thiết bị điện, gây nguy hi
ểm cho con người.
Có 5 trạng thái ngắn mạch:
∗ Ngắn mạch 3 pha.
∗ Ngắn mạch 2 pha không chạm đất
∗ Ngắn mạch 2 pha chạm đất.
∗ Ngắn mạch 1 pha chạm đất.
∗ Ngắn mạch 2 pha chạm đất tại 2 điểm khác nhau
Trong vận hành trạng thái ngắn mạch nào cũng nguy hiểm dễ gây ra phá hỏng
thiết bị điện, gây cháy nổ, hoả hoạn. Hệ
thống rơ le bảo vệ có nhiệm vụ tự động cắt
điện từng phần hoặc toàn bộ để loại bỏ vùng bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Nếu hệ
thống này làm việc không hiệu quả thì tình trạng sự cố sẽ kéo dài, mức độ nguy
hiểm càng tăng lên.
5- Nguyên nhân gây ra sự cố ngắn mạch hệ thống:
Một hệ th
ống được coi là có tính an toàn, chất lượng tốt đó là hệ thống có suất sự
cố thấp nhất, thời gian xảy ra sự cố ngắn nhất.
Để đảm bảo được yêu cầu nói trên hệ thống điện cần phải:

∗ Có hệ số dự phòng cao.
∗ Có phương thức vận hành hợp lý.
∗ Không để xảy ra quá tải hệ thống.
∗ Quá tải máy biế
n áp.
∗ Phải có nguồn điện dự phòng.
Điện năng sản xuất ra cần phải được tiêu thụ hết. Khi sự cố xảy ra sẽ gây thiệt hại
rất lớn đến nền kinh tế quốc dân. Chi phí cho việc khắc phục sự cố rất tốn kém,
chính vì vậy phải cần tìm mọi giải pháp về mặt kỹ thuật để giải quyết nhanh. Trong
quá trình vận hành s
ự cố là điều khó tránh khỏi.
Có 2 nguyên nhân cơ bản gây ra sự cố:
- Nguyên nhân khách quan:
∗ Do sét đánh vào hệ thống điện với cường độ lớn, điện áp cao. Các thiết bị
chống sét làm việc không hiệu quả.
∗ Do thiên tai lũ lụt gây ra.
- Nguyên nhân chủ quan:
∗ Do trình độ kỹ thuật non kém.
∗ Do không thực hiện đúng quy trình quản lý vận hành, đại tu bảo dưỡng thiết bị
.
∗ Do chất lượng thiết bị kém.
∗ Do phá hoại như: Đào đường cuốc phải cáp, ném chất cháy vào thiết bị điện và
đường cáp

QLVH đường dây và trạm

18

CÁC TRẠNG THÁI NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

a- Ngắn mạch 3 pha
A
B
C



Trạng thái nguy hiểm mhất


b- Ngắn mạch 2 hai
pha không chạm đất

A
B
C

Sinh ra dòng điện ngắn mạch có chu kỳ ban đầu nhỏ hơn
dòng điện ngắn mạch 3 pha. Nhưng điểm ngắn mạch ở
gần máy điện có cùng công suất thì dòng điện ngắn mạch
có thể vượt quá trị số dòng điện ngắn mạch 3 pha.


c- Ngắn mạch 2 pha
chạm đất
A
B
C

Cũng có đặc tính tương tự
e- Ngắn mạch 1 pha
chạm đất
A
B
C


Sự cố chạm đất xảy ra nhiều hơn, thường xuyên hơn.
Nếu hệ thống có trung điểm thì dòng điện chạm đất có
thể vượt quá dòng điện lớn nhất khi xảy ra ngắn mạch 3
pha.



e- Chạm đất tại hai điểm khác
nhau
A
B
C


Xảy ra trong hệ thống với trung điểm nối đất qua cuộn
dập hồ quang. Dòng điện sự cố hai pha chạm đất tại hai
điểm không thể vượt quá dòng ngắn mạch hai pha chạm
đất hoặc không chạm đất.

QLVH đường dây và trạm

19
Chương II
QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

II.1- Thiết bị điện trên đường dây trên không:
II.1.1- Chống sét ống CSO và dây chống sét:
1. Chống sét ống CSO:
Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị
điện nối với chúng đều phải chịu tác dụng của sóng sét truyền từ đường dây đến.
Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn nhiều điện áp cách điện của thiết
bị và sứ cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện phá hoại thiết bị. Để bảo vệ các
thiết bị trong trạm biến áp triệt tiêu hoặc giảm bớt sóng quá điện áp truyền từ
đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị chống sét này sẽ hạ
thấp biên độ sóng quá điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần được b
ảo vệ.
a. Cấu tạo:
Chống sét ống CSO gồm có hai khe hở phóng điện l
1
và l
2
. Khe hở l
1
được đặt
trong ống làm bằng vật liệu sinh khí như fibrô bakêlít hay phi - nipơlát. Khi sóng
điện áp quá cao thì l
1

và l
2
đều có dòng điện phóng điện đi qua. Dưới tác dụng của
hồ quang, chất sinh khí phát nóng và sản sinh ra nhiều khí làm cho áp suất trong
ống tăng tới hàng chục "ata" và thổi tắt hồ quang. Tuy vậy khả năng dập tắt hồ
quang của chống sét ống bị hạn chế. Nếu dòng điện quá lớn, hồ quang không bị dập
tắt nhanh gây ngắn mạch tạm thời làm cho bảo vệ rơle có thể
cắt mạch điện. Chống
sét ống chủ yếu dùng để chống sét bảo vệ cho các đường dây không có dây chống
sét, làm phần tử chống sét phụ trong các sơ đồ bảo vệ chống sét cho trạm biến áp.














Tại vị trí S
1 có buồng dập hồ quang bằng hợp chất xenlulô có tác dụng dập tắt hồ
quang theo kiểu gây ngạt.

∗
Chống sét ống có cấu tạo bên ngoài
hình ống, vỏ bằng vật liệu cách điện. Hai
đầu được bọc bằng kim loại mạ để dẫn
điện. S
1, và S2 là hai khe hở phóng điện,
S
1 nằm bên ngoài, S2 nằm bên trong ống.
Khoảng cách của S
1,S2 được quy định
theo cấp điện áp chống sét ống chỉ dùng
đến cấp điện áp 35kV.
∗ Chống sét ống có khả năng làm việc
lâu dài ở ngoài trời.
∗ Hiện nay chống sét không được dùng
phổ biến trên lưới điện vì tuổi thọ thấp
việc thay thế gặp khó khăn.
khí thổi
ĐDK
QLVH đường dây và trạm

20
2. Dây chống sét:
Dây chống sét được làm bằng thép tròn có tiết diện 50mm
2
được dùng để bảo vệ
đường dây điện áp cao từ 110kV trở lên. Vùng có mật độ sét lớn thường dùng dây
chống sét toàn tuyến. Thông thường dây chống sét được dùng kết hợp với các thiết
bị chống sét khác. Đoạn gần trạm từ 1-2km được bảo vệ bằng dây chống sét.

Chống sét ống CSO1 đặt ở đoạn đầu đường dây gần trạm nhằm hạn chế biên độ
sóng sét. N
ếu đường dây tải điện được bảo vệ bằng dây chống sét trên toàn tuyến
thì không cần CSO1. CSO2 là chống sét ống dùng bảo vệ máy cắt khi nó ở vị trí
cắt. Đối với trạm biến áp có cấp điện áp 3-10kV được bảo vệ bằng sơ đồ đơn giản
hơn không cần đặt dây chống sét mà chỉ dùng chống sét ống đặt cách trạm khoảng
200m.
Ở trên thanh cái của trạm bi
ến áp hay ở sát máy biến áp ta đặt chống sét van.













Sơ đồ bố trí hệ thống chống sét cho đường dây và trạm biến áp.

II.1.2- Mỏ phóng điện tại đầu sứ:
Mỏ phóng điện là thiết bị bảo vệ chống sét đơn giản. Một cực của mỏ phóng điện
được nối trực tiếp vào dây dẫn, một cực còn l
ại được nối xuống đất. Khi làm việc
bình thường khe hở cách ly dây dẫn mang điện tích với đất. Khi có sóng quá điện
áp chạy trên đường dây khe hở sẽ phóng điện và truyền dòng điện sét xuống đất.

Ưu điểm của mỏ phóng điện là cấu tạo đơn giản rẻ tiền nhưng vì nó không có bộ
dập hồ quang nên khi nó làm việc tại mỏ phóng hồ quang sinh ra lớn rất d
ễ làm cho
bảo vệ rơle tác động. Chính vì vậy mỏ phóng điện thường đóng vai trò bảo vệ phụ
thường được lắp ở ngay đầu sứ đường dây hoặc sứ đầu vào máy biến áp có cấp
điện áp từ 35kV trở xuống.

II.1.3- Cuộn cản tần số 50Hz:
Cuộn cản tần số đặt ở trên đường dây và sát các động cơ điện có công suất l
ớn
nhằm mục đích hạn chế dòng điện khởi động và dòng điện ngắn mạch xung kích.
Về cấu tạo nó là 1 cuộn điện cảm không có lõi thép có điện kháng lớn hơn điện trở

QLVH đường dây và trạm

21
rất nhiều. Trong hệ thống điện cuộn kháng điện thường được bố trí sau máy cắt và
trước các đầu cáp xuất tuyến.
II.1.4- Cầu dao đường dây:
Cầu dao đường dây thường dùng loại ngoài trời có nhiệm vụ chính là để cách ly
và phân đoạn các đoạn đường dây trong vận hành hoặc khi sự cố đường dây. Việc
sử dụng cầu dao đường dây phải tuân theo quy định của quy trình thao tác phân
đoạ
n sự cố. Tuyệt đối không được thao tác cầu dao đường dây trong điều kiện
đường dây có tải và khi có sóng sét đang lan truyền trên đường dây.

II.1.5- Cầu dao phụ tải ngoài trời:
Cầu dao phụ tải ngoài trời cũng đóng vai trò như cầu dao đường dây nhưng vì cầu
dao phụ tải 3 pha được trang bị thêm bộ dập hồ quang và lò xo thế năng nên nó có
thể đóng cắt trong điều kiện có tải . Tuy vậ

y điều kiện làm việc của cầu dao ngoài
trời còn nhiều hạn chế so với máy cắt vì dòng điện cắt của cầu dao nhỏ và không
được trang bị bộ bảo vệ rơle.















II.1.6- Máy cắt đường dây Auto reclosers còn gọi là máy cắt đóng lặp lại:
Máy cắt đường dây có cấu tạo nhỏ gọn, thường dùng loại máy cắt SF-6 hoặc máy
cắt chân không. M
ỗi máy cắt được trang bị thêm một hộp bộ bảo vệ rơle và một bộ
điều khiển PLC được lập trình sẵn. Nó có khả năng làm việc đóng cắt bảo vệ như
các máy cắt khác, ngoài ra còn có khả năng tự động đóng điện lặp lại. Nguồn điện
cấp cho máy cắt đường dây Auto reclosers lấy trực tiếp ở máy biến áp và ắc quy.
Máy cắt
đường dây Auto reclosers cho phép làm việc cả 2 chế độ tự động và bằng
tay. Máy cắt được kết nối với máy tính, làm việc theo chương trình được cài đặt sẵn
trong của máy tính. Có thể điều khiển thao tác, kiểm tra thông số tại chỗ hoặc từ xa.

II.1.7- Máy biến dòng:
Máy biến dòng ngoài trời làm nhiệm vụ chủ yếu để cấp điện cho công tơ điện tại
các điểm
đo đếm điện năng tại các ranh giới giữa các điện lực. Ngoài ra tại các vị
Máy cắt Auto reclosers

Cầu dao phụ tải ngoài trời
Buồng dập hồ quang
QLVH đường dây và trạm

22
trí đặt máy cắt đường dây Auto reclosers máy biến dòng làm nhiệm vụ cung cấp
dòng điện cho bảo vệ rơle.

II.1.8- Máy biến điện áp đường dây:
Máy biến điện áp đường dây làm nhiệm vụ chủ yếu để cấp điện áp cho công tơ
điện tại các điểm đo đếm điện năng tại các ranh giới giữa các
điện lực. Ngoài ra tại
các vị trí đặt máy cắt đường dây Auto reclosers máy biến điện áp làm nhiệm vụ
cung cấp nguồn điện áp cho bảo vệ rơle.

II.1.9- Tụ bù:
Tụ bù có vai trò tích cực trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
Trong thực tế nếu phụ tải điện là các động cơ điện không đồng bộ thì có cos
ϕ rất
thấp, ngoài ra các phụ tải khác như các máy biến thế phân xưởng, các lò điện kiểu
cảm ứng, máy biến thế hàn, quạt điện, đèn tuýp, các loại đèn huỳnh quảng cáo cũng
tiêu thụ khá nhiều công suất phản kháng và cũng có cosϕ thấp. Đương nhiên là khi
đường dây phải chuyên tải thêm một lượng công suất phản kháng Q sẽ hạn chế đến
khả năng dẫn điệ
n của dây dẫn, làm cho dây dẫn bị phát nóng dẫn đến tổn thất điện
năng tăng lên.

Thí dụ: Mạng điện có phụ tải là P, Q thì tổn thất công suất
trong mạng là:


ΔP
1
= R và ΔQ
1
= X
U
2

U
2

P
2
+ Q
2

P
2
+ Q
2


Máy biến dòng
Máy biến điện áp
QLVH đường dây và trạm

23
∗ Q là công suất tác phản kháng- kVAr
∗ P là công suất tác dụng- kW
∗ X là điện kháng đường dây - Ω.
∗ R là điện trở đường dây - Ω.
∗ U là điện áp của điểm đặt tụ bù - V(kV).
Nếu ta đặt tụ bù ngay tại nơi có hộ dùng điện, tụ bù sẽ đưa vào lưới một dòng điện
mang tính chất điện dung I
C
và phát ra 1 công suất phản kháng gọi là Q
bù
. Công

suất phản kháng trên đường dây sẽ giảm xuống còn là Q - Q
bù



ΔP
2
= R và ΔQ
2
= X
U
2
U
2
Như vậy tụ bù có tác dụng hạn chế công suất vô công phát sinh trên lưới điện cải
thiện được cosϕ và giảm được tổn thất điện năng.
Tụ bù được đặt trên đường dây thường có điện áp trung áp đến 35kV. Các tụ điện
thường đấu tam giác để tăng dung lượng của tụ điện. Việc đóng cắt bảo vệ tụ điệ
n
trên đường dây thường dùng cầu chì tự rơi SI- 100.

II.2- Vật liệu của đường dây trên không:
II.2.1- Dây dẫn điện:
Vật liệu thường dùng để chế tạo dây dẫn điện là đồng, nhôm, thép

BẢNG SO SÁNH ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT

Tên
vật
liệu

Điện trở suất

Khả năng chịu kéo

Đặc tính kỹ thuật

Đồng
(Cu)


ρ = 0,017241 Ω
mm
2
/m

δ=38÷ 39kg/mm
2
đồng thanh
δ=26÷ 28kg/mm
2
đồng mềm
- dẫn nhiệt tốt
- dẫn điện tốt
- chống ăn mòn
cao


Nhôm
(Al)

ρ = 0,0295 Ωmm
2
/m

δ= 16 ÷ 17 kg/mm
2
nhôm thanh
δ= 8 kg/mm
2
nhôm mềm
- dẫn nhiệt tốt
- dẫn điện tốt
- khả năng chống
ăn mòn kém
hơn đồng

Thép
(C)
ρ = 0,1 Ωmm
2
/m
loại nguyên chất
ρ = 0,13 Ωmm
2
/m
loại có nhiều cacbon

δ=120 ÷ 150 kg/mm

2

- dẫn điện kém
- dẫn nhiệt bình
thường
- bị ăn mòn mạnh

P
2
+ (Q - Q
bù
)
2
P
2
+ (Q - Q
bù
)
2

QLVH đường dây và trạm

24
Khi điện áp cao trên 1000V và tần số cao trên 1000Hz, trên đường dây tải điện sẽ
xuất hiện hiệu ứng bề mặt, dòng điện đi qua dây dẫn sẽ phân bố ra mặt ngoài của
dây dẫn. Trong ruột của dây dẫn không có dòng điện nên lõi thép chỉ đóng vai trò
tăng cường lực cơ giới đường dây. Đấy là lý do tại sao lưới điện cao áp lại cho
phép dùng dây nhôm lõi thép để làm dây dẫn đi
ện. Trong lưới điện hạ thế 0,4kV
tần số công nghiệp f= 50Hz hiệu ứng bề mặt rất nhỏ do đó lõi thép của dây nhôm

AC cũng dẫn điện. Vì lõi thép có điện trở suất lớn ρ = 0,130Ωmm
2
/m nên nếu dùng
dây nhôm lõi thép làm dây dẫn trong lưới điện 0,4kV sẽ gây tổn thất điện năng lớn
trên đường dây.
Khi xử dụng các dây dẫn trần để thi công các công trình điện cần phải kiểm tra
dựa trên những quy định sau:

II.2.2- Cột điện:
1. Nhiệm vụ:
Dùng để lắp các thiết bị đườ
ng dây và nâng cao khoảng cách của đường dây so
với đất. Cột điện được làm bằng bê tông cốt thép hoặc các thanh thép mạ ghép nối
với nhau. Độ cao của cột được quy định theo cấp điện áp và các khoảng vượt tiêu
QLVH đường dây và trạm

25
chuẩn đảm bảo cho người và các phương tiện giao thông đi lại bên dưới đường dây
được an toàn. Ở cấp điện áp trung áp thường hay dùng cột bê tông ly tâm 10m,
16m.
2. Phân loại:
a. Phân loại cột điện theo công dụng:
∗ Cột trung gian được dùng phổ biến nhất, nó chiếm từ 80% đến 90% số lượng
cột trên tuyến dây. Trong điều kiện bình thường thì không có lực tác dụng dọc
tuyến tác d
ụng lên cột vì hầu như các khoảng cột trung gian là đều nhau. Cột chịu
tác dụng lực do trọng lượng dây, xà, sứ và bản thân cột gây ra theo chiều thẳng
đứng. Ngoài ra cột còn chịu lực tác dụng của gió đi ngang qua thân cột.

∗ Cột néo dùng để giữ chặt dây dẫn ở những chỗ đặc biệt quan trọng như ở đâù,
cuối đường dây hoặc ở những điể
m giao nhau của đường dây với những công
trình giao thông đường sắt, đường bộ quan trọng. Cột néo có cấu tạo bền vững
nên thường được dùng làm điểm tựa để kéo dây. Lực cơ giới tác dụng lên cột néo

cũng tương tự như ở cột trung gian. Cột néo thường hay dùng sứ đứng hoặc sứ
chuỗi néo. Tại vị trí cột néo số lượng sứ thường được tăng cường
để tăng cường
khả năng lực cho dây dẫn khi bắt vào sứ. Khi dùng các chuỗi sứ néo, đường dây
sẽ được liên hệ với nhau bằng dây lèo cho cùng một pha.

∗ Cột hãm cuối thường được đặt ở cạnh trạm biến áp có tác dụng triệt tiêu lực tác
dụng vào trạm biến áp. Cột cuối còn có tác dụng làm việc độc lập giữa đường dây
với trạm biến áp, cho phép hoàn thành việc xây dự
ng đường dây trước khi xây
dựng trạm biến áp.

∗ Cột góc còn gọi là cột chuyển hướng. Cường độ lực cơ giới tác dụng vào cột phụ
thuộc vào góc chuyển hướng. Khi đường dây tại cột có góc chuyển hướng lớn
cần phải làm thêm néo, phương đặt néo phải trùng với phương của lực tổng hợp
tác dụng vào cột.

∗ Cột đặ
c biệt gồm có
- Cột hoán vị pha mục đích làm cho tổng trở của các pha đều nhau.
- Cột vượt đặt ở các vị trí khi cần vượt sông hoặc vượt núi cao.

b. Phân loại cột điện theo vật liệu chế tạo cột:
∗ Cột gỗ đơn giản, rẻ tiền, các điện tốt nhưng dễ mục, thời gian xử dụng ch
ỉ
được 3 đến 5 năm.
∗ Cột bê tông lõi thép được dùng phổ biến trên lưới điện, có độ bền và tuổi thọ
cao khả năng chịu lực tốt. Nhược điểm là cột có trọng lượng lớn nên rất khó khăn
khi vận chuyển và thi công.
∗ Cột sắt thường dùng cho các đường dây có điện áp ≥ 35kV. Tốn kim loại, đắt

tiền và phải định k
ỳ bảo dưỡng, sơn chống rỉ.