BÁO cáo hệ THỐNG điện 1 CHƯƠNG III các THÔNG số của ĐƯỜNG dây

BÁO CÁO HỆ THỐNG ĐIỆN I

Chương III:

CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY
CBHD:TS. Trần Trung Tính

SVTH: Nhóm 8
1.Thạch Hoàng Vũ

MSSV:1081089

2.Bùi Thị Ái

MSSV:1081090

3.Phạm Quốc Tiến

MSSV:1081149

4.Chu Văn Tùng

MSSV:1081157

5.Phạm Trung Lý

MSSV:1081124

6.Trần Minh Nhựt

MSSV:1081058

Giới Thiệu Đường Dây
330, 400,
500,765 kV

Nhiệm vụ chính của hệ
thống truyền tải điện là
vận chuyển điện năng từ
nhiều nguồn điện khác
khau đến nơi tiêu thụ cuối
cùng trong HTĐ.


Giới Thiệu Đường Dây
4 thông số cần lưu ý:

 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 dung là nguyên nhân làm triệt tiêu một phần dòng điện
cảm ứng (của phụ tải) chạy trong dây dẫn
 Điện dẫn là nguyên nhân gây ra tổn thất (V2G) 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.


Giới Thiệu Đường Dây

Đường dây truyền tải đơn giản


Giới Thiệu Đường Dây

Một vài loại trụ đỡ đường dây truyền tải


Giới Thiệu Đường Dây
Dây dẫn được dùng phổ biến trên không là dây nhôm vì có chi
phí thấp, trọng lượng nhẹ, tiết diện mặt cắt ngang và công suất
truyền tải lớn

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 Dây Dẫn
 Điện trở của dây dẫn đối với dòng điện DC

Rdc ,T

ρ T .l
=
A

Ω

Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào





1) Hình xoắn ốc các sợi dây
2) Nhiệt độ
3) Tần số (hiệu ứng bề mặt)
4) Cường độ dòng điện

 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%
 Điện trở dây dẫn tăng khi nhiệt độ tăng

T + t2
R2 = R1
T + t1

 R1, R2: điện trở dây dẫn tại nhiệt độ t1, t2 (0C)

 T: nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dây dẫn


Tính Toán Điện Trở Của Dây Dẫn
 Điện trở của dây dẫn đối với dòng điện AC

Rac =

Ploss
I

2

Ω

 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%).


Điện Dẫn (conductance)
 Điện dẫn là lượng mất mát công suất tác dụng giữa các dây dẫn với nhau chủ
yếu do dòng điện rò qua các cách điện và hiện tượng corona
 Dòng điện rò qua cách điện là do
số lượng dơ bẩn, bụi, muối hoặc
các chất gây ô nhiễm khác mà nó
bám vào vật cách điện, ẩm độ trong
không khí.



Tổn thất corona phụ thuộc vào: 



 Hiện tượng corona: khi cường độ
điện trường lớn sẽ ion hóa các điện tích
trong không khí.

 Điều kiện khí tượng
 Mưa
 Tính không đồng đều bề mặt dây dẫn

Tổn thất do dòng điện rò và corona thì luôn nhỏ hơn tổn thất RI 2


Giới Thiệu Về Từ Tính
 Khi 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
 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 của vòng kín Γ được xác định
theo quy tắc bàn tay phải.

 Mật độ từ trường cách tâm dây một đoạn là x được xác định

I
H=
2π x


[Ampere-vòng/m ]

Mật độ từ cảm dọc theo dây dẫn được xác định

Β=µΗ

[webers/m2 ]

Trong đó µ là độ từ thẩm trung bình


Giới Thiệu Về Từ Tính
 Tổng thông lượng cảm ứng từ B gửi qua một diện tích A được
gọi là từ thông

φ = ∫ Β ⋅ da

[Webers]

A

Trong đó da là vector có hướng vào bề mặt
da và có độ lớn bằng với da

 Nếu B vuông góc và đồng đều trên diện tích A

φ = BA


Giới Thiệu Về Từ Tính
 Nếu tất cả từ thông nối tất cả N vòng dây của cuộn thì

λ = Nφ
Trong đó λ là từ thông móc vòng
với đơn vị là webers-vòng

 Từ thông tổng bằng tổng của từ thông
móc vòng thành phần của từng vòng dây

N

λ = ∑ φi
i =1

Trong đó φi là từ thông nối vòng thứ i của cuộn dây


Giới Thiệu Về Từ Tính

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


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 đều trong
dây dẫn và có tổng dòng điện là i . Theo tính chất vật lý cơ bản chúng ta biết
những đường từ thông có dạng những đường tròn đồng tâm. Giả sử dòng điện
trong dây dẫn đi ra ngoài của mặt trang giấy.
Trường hợp 1:

x>r

điểm nằm ngoài dây dẫn

⇒H =
H
.
dl
=
H
.
2
π
x
=
i
∫
P1

Trường hợp 2:

x≤r

i
2πx

điểm nằm trong dây dẫn

πx
H .2πx = ie = 2 i
πr
2

Hoặc

x
H=
i
2
2πr


Từ Thông Móc Vòng Của Dây Dẫn
Thẳng Dài Vô Hạn
 Có 2 phần tử từ thông móc vòng đó là những từ thông móc vòng bên
ngoài dây dẫn và những từ thông móc vòng bên trong dây dẫn

Từ thông móc vòng trên một mét chiều dài
của dây bằng tổng từ thông móc vòng bên ngoài

và bên trong dây dẫn

λ = λng + λtr =

µ 0i  µ r
R
R
−7  µ r
+
ln
=
2
.
10
i
+
ln




2π  4
r
r
 4


Từ Thông Móc Vòng Đối Với Dây Cáp
Nhiều Sợi
 Khảo sát tính toán từ thông móc vòng của sợi 1 tới bán kính R1 từ góc

tọa độ. Sợi 1 bị ảnh hưởng bởi sợi 2, 3, …, n. Tất cả từ thông tạo ra bởi
dòng điện ik đi qua giữa điểm b và điểm c của trục x
 Từ thông móc vòng của sợi 1 chịu ảnh hưởng
bởi dòng điện ik được xác định như sau

µ 0 ik Rk
λ1k =
ln
2π
d1k
 Tổng từ thông móc vòng của cuộn 1 tới bán kính R1 từ sợi 1

µ0
λ1 =
2π

  µr
R1 
R2
Rn 
+  +i n ln
i1  + ln  +i 2 ln

4
r
d
d
1 
12
1n 

 


Từ Thông Móc Vòng Đối Với Dây Cáp
Nhiều Sợi
 Trong trường hợp tổng quát λ1 → ∞ khi R1 → ∞ , nhưng trong trường hợp thực
tế, chúng ta quan tâm đến những dòng điện tức thời trong dây dẫn

µ0
λ1 =
2π


1
1
1 
 i1 ln , +i 2 ln

+  +i n ln
r1
d12
d1n 


Trong đó bán kính đẳng trị của dây dẫn

r1, = r1e − µ r / 4
 Từ thông móc vòng trên một mét chiều dài của sợi thứ k là

µ0

λk =
2π


1
1
1 
 i1 ln

+  + ik ln , +  + in ln
d1k
rk
d kn 



Đường Dây Truyền Tải Phân Pha
 Đặc điểm:
 Thay thế 1 sợi cáp trên 1 pha
thành 2,3,4…sợi.
 Những sợi cáp này được định vị
trên cùng 1 khung với khoảng cách
bằng nhau giữa các sợi.

 Mục đích:
 Giảm tổn thất vầng quang.
 Giảm điện kháng X0.
 Tăng khả năng tải đường
dây.

Đường Dây Truyền Tải Phân Pha
 Đường dây phân pha với 4 sợi cáp trong 1 búi
(khung định vị).
Trong đó:
• D: khoảng cách giữa các sợi cáp
trên cùng 1 búi.

r

• r: bán kính của sợi cáp (tất cả
các sợi cáp đều có cùng bk r)

Hình 3.15. Phân pha thành 4 dây của mạng 3 pha


Đường Dây Truyền Tải Phân Pha
Xét từ thông móc vòng của sợi cáp 1 trong búi pha a: giả định dòng điện
trong mỗi pha được chia đều cho từng sợi cáp song song trong búi.
 Áp dụng biểu thức:

µ0
λ1 =
2π


1
1
1 
 i1 ln + i2 ln


+ ... + in ln
r '1
d12
d1n 


Ta có:

µ0
λ1 =
2π



1
1
1
+ ib ln
+ ic ln
ia ln
1/ 4
1/ 4
1/ 4 
(r ' d12 d13d14 )
(d15 d16 d17 d18 )
(d19 d1,10 d1,11d1,12 ) 


µ0 

1
1
1 
=  ia ln + ib ln
+ ic ln 
2π 
Rb
D1b
D1c 


Đường Dây Truyền Tải Phân Pha

Trong đó:









- Bk hình học (GMR) của búi dây phân pha 4
cáp
Rb = (r’d12d13d14)1/4
- Kc hình học (GMD) từ cáp 1 tới pha b:
D1b = (d15d16d17d18)1/4
- Kc hình học (GMD) từ cáp 1 tới pha c:
D1c = (d19d1,10d1,11d1,12)1/4

µ0
D
• D1b ≈ D1c ≈ D
⇒ λ1 =
ia ln
Chú ý: 
2π
Rb
• ia + ib + ic = 0
 Công thức xác định hỗ cảm: la =
Nếu trong búi có b sợi dây, thì:

µ0 D
D
ln
= 2 ×10 −7 ln
2π Rb
Rb

Rb=(r’d12,…,d1b)1/b, b ≥ 2


Đường Dây Truyền Tải Phân Pha
Nhận xét:
 Nếu xem 1 búi dây tương đương 1 dây cáp rỗng
thì ta dễ dàng tăng bán kính của cáp.
 Giảm tổn thất trên đường dây truyền tải, giảm
nhiễu radio, bớt gây ồn so với khi ta dùng 1 dây cáp
để truyền tải điện cao áp.

 Giải nhiệt tốt hơn hệ thống truyền tải dùng 1 cáp.


Đảo Pha Đường Dây Truyền Tải
 Các dạng đảo pha trên đường dây truyền tải điện

Hình 3.16. a. Đảo pha 2 lần đối với đường dây truyền tải dài quá 100km
b. Đảo pha 3 lần đối với đường dây dài hơn 100km


Đảo pha đường dây truyền tải

 Nguyên nhân của việc đảo pha:

Trong thực tế bố
trí cáp trên các
pha không đều
nhau.
Cáp
thường được bố
trí nằm ngang
hoặc thẳng đứng.
Hỗ cảm giữa các
dây dẫn khác
nhau thì không
bằng nhau.

Gây ra
không
đối xứng

về dòng
và
áp
trong
lưới
điện.

Đảo pha
trong hệ
thống
truyền tải
điện khi
đường dây
dài
hơn
100Km

Cân bằng
điện
kháng của
từng pha