BÁO cáo hệt HỐNG điện 1 CHƯƠNG IV mô HÌNH ĐƯỜNG dây tải điện

BÁO CÁO HỆ THỐNG ĐIỆN I
Chương IV:
MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
NHÓM 7:

TRẦN TRUNG TÍN

NGUYỄN THẾ HIỂN

1081068

TRẦN ĐẠI MÃ

1081051

PHẠM HỮU TÂM

1081141

DIỆP VĂN TÂN

1081068

CAO MINH VŨ

1081088


Chương IV:
MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

4.1 GIỚI THIỆU
Nhiệm vụ của đường dây: vận chuyển điện năng từ NMĐ đến nơi tiêu thụ
Đường dây siêu cao áp: truyển tải công suất lớn với đường dây dài
 Các thông số quan tâm nhất đường dây: P, Q và góc lệch điện áp giữa 2 đầu dây
Các thông số của đường dây như sau:
Điện trở đơn vị R0 [Ω/km]; Điện trở toàn đường dây R = R0 x l [Ω]
Điện dẫn đơn vị G0 [1/Ω.km]; Điện dẫn toàn đường dây G = G0 x l [1/Ω]
Điện kháng đơn vị X0 = ω. L0 [Ω/km]; Điện kháng toàn đường dây X = X0 x l
[Ω]
Điện dẫn phản kháng đơn vị B0 = ωC0 [1/Ω.km]
Z 0 B==RB
jX 0
Điện dẫn phản kháng toàn đường dây:
0 +
0 x l [1/Ω]





= Z 0 .l
Tổng trở phức đơn vị của đườngZdây
Tổng trở phức của đường dây Y0 = G0 + jB0



 .l

Y dây
= Y0
Tổng dẫn đơn vị của đường


4.2 Những quan hệ đạo hàm V và I

Giả sử tổng trở nối tiếp trên đơn vị chiều dài

z = r + jωl

Điện dẫn trên đơn vị chiều dài đối với dây trung tính

y = g + jω c


4.2 Quan hệ giữa V và I (tt)
Xét đoạn dây có chiều dài dx, có tổng trở zdx và tổng dẫn ydx
Áp dụng định luật Kirchhoff voltage (KVL) và (KCL)

dV = I .z.dx

dI = (V + dV ). y.dx ≈ V . y.dx
Biến đổi

dV
= z .I
dx

dI

= y.V
dx

Lấy đạo hàm bậc hai của V và I theo x

d 2V
2
=
z
.
y
.
V
=
γ
.V
2
dx
Trong đó:

γ = y.z

d 2I
2
=
y
.
z
.
I

=
γ
.I
2
dx


4.2 Quan hệ giữa V và I (tt)
Bỏ qua thuần trở

γ = − ω 2lc = jω lc
Chú ý đến thuần trở

γ = ( g + jωc)(r + jωl ) = β + jα
Nghiệm của phương trình vi
phân

V = k1eγx + k2e −γx

dV
= z .I
dx

eγx + e −γx
eγx − e −γx
= (k1 + k2 )
+ (k1 − k2 )
2
2

Hàm hyperbolas được định nghĩa như sau

sinh = (e x − e − x ) / 2 cosh = (e x + e − x ) / 2

(e x − e − x )
tanh = x
(e + e − x )


Quan hệ giữa V và I (tt)
Thế vào ta có

V = K1 cosh γx + K 2 sinh γx
Trong đó

K1 = k1 + k2 K 2 = k1 − k2

 Khi x = 0, V = V2 có nghĩa là K1 = V2; tương tự, khi x = 0 thì I = I2 do đó công
thức

dV
= z .I
dx

dV (0)
= z .I 2
dx

K2 =

 Đạo hàm công thức trên

z
I2 =
γ

z
I2 =
z. y

dV
= − K1γ sinh γx + K 2γ cosh γx
dx
Trong đó

ZC = z / y

gọi là trở kháng đặc tính của dây dẫn

z
I 2 = ZC I 2
y


Quan hệ giữa V và I (tt)
Tổng quát chúng ta có

V1 = V2 cosh γx + Z C I 2 sinh γx
V2
I1 = I 2 cosh γx +

sinh γx
ZC


4.3 MA TRẬN CỦA ĐƯỜNG DÂY
V1 = AV2 + BI 2
I1 = CV2 + DI 2

IS
VS

Trong đó

A = cosh γl
C=

1
sinh γl
ZC

B = Z C sinh γl
D = cosh γl

Ma trận hệ số của đường dây

A B
T =

C
D




IR
A

B

C

D

VR


4.3 MA TRẬN CỦA ĐƯỜNG DÂY (tt)
Quan hệ giữa đầu gửi và đầu nhận là

VS   A B  VR 
 I  = C D   I 
 R 
 S 
Nối 2 sơ đồ 4 cực

V1

T1

I1
A1

B1

C1 D1

V3 
V1 
V2 
 I  = T1  I  = T1T2  I 
 1
 2
 3

T2

I2
V2

A2

B2

C2 D2

I3
V3


4.3 MA TRẬN CỦA ĐƯỜNG DÂY (tt)
Các thông số khác :

Độ sụt áp của đường dây truyền tải

VS − VR
∆U =
100 [%]
VR

Tổn thất trên đường dây truyền tải

∆P = PS − PR

[%]

Đối với đường dây ngắn

∆P = 3RI

2

Hiệu suất của đường dây

η = ( PR / PS ).100


4.4 MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY ĐƠN GIẢN
4.4.2 đường dây ngắn
Là đường dây có chiều dài < 80 km
IS

Z = zl = ( R + jωL)l

IR

VS

VR

Các thông số ABCD của đường dây ngắn

VS = VR + ZI R

IS = IR

VS  1 Z  VR 
 I  = 0 1   I 
 R 
 S 

Các thông số của đường dây ngắn

A = D =1
B=Z
C =0


4.4 MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY ĐƠN GIẢN(TT)
4.4.2 đường dây trung bình:
80 km ≤ chiều dài đường dây < 250 km

IS

VS

Z = zl = ( R + jωL)l
Y y.l
=
2
2

  YZ 

1
+
Z


 VR 
VS   
2 
 I  =   YZ   YZ   I 
 S  Y 1 +
 1 +
  R 
 
4  
2 

IR
Y
2

A = D =1+

B=Z

VR

YZ
2

 YZ 
C = Y 1 +

4




4.4 MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY ĐƠN GIẢN(TT)
Mạch chuẩn
Z

IS

1 Z 
0 1 



IR

VS

VR

IS

 1 0
Y 1



IR

VS

Y

IS

Z1

VR

Z2

VS

VS

Z

Y1

(1 + YZ1 ) ( Z1 + Z 2 + YZ1Z 2 
 Y

(
1
+
YZ
)
2



IR
VR

Y

IS

IS
VS

Ma trận ABCD

IR
Y2

(1 + Y2 Z

Z 

(Y + Y + Y Y Z ) (1 + Y Z )
1
 1 2 1 2


VR

IR
A1B1C1D1

A2B2C2D2

VR

 A1
C
 1

B1   A2
D1  C2

B2   ( A1 A2 + B1C2 ) ( A1 B2 + B1 D2 ) 
=
D2  (C1 A2 + D1C2 ) (C1 B2 + D1 D2 )


4.4 MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY ĐƠN GIẢN(TT)

4.4 MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY ĐƠN GIẢN(TT)
4.4.3 Mô hình tương đương mạch π
 sinh γl 
 z sinh γl 
Z ' = zl 
=
zl

 = ZF1

 y zl 
 zy .l 

F1 =

sinh(γl )
γl





Y ' yl  tanh(γl / 2)  yl  tanh(γl / 2)  Y
=
= 
 = F2


2

2
2  zy .l / 2  2
z yl
.


y
2


F2 =

tanh(γl / 2)
γl / 2


4.5 Những đặc tính của đường dây
4.5.1 Dòng công suất trên đường dây
Công suất tác dụng vào đường dây

Pin = 3VS I S cosθ S Hoặc Pin = 3.VLL , S .I S cosθ S

Trong đó
VS: điện áp line-neutral
VLL,S: điện áp line - line

Công suất tác dụng cuối đường
dây
Pout = 3VR I R cos θ R Hoặc Pout = 3.VLL , R .I R cosθ R
Công suất biểu kiến đầu đường dây

Qin = 3VS I S sin θ S Hoặc Qin =

3.VLL ,S .I S sin θ S

Công suất biểu kiến cuối đường dây

Qout = 3VR I R sin θ R Hoặc Qout = 3.VLL , R .I R sin θ R


4.5 Những đặc tính của đường dây(tt)
VS

Công suất biểu kiến đầu đường dây

Sin = 3VS I S

Hoặc

Sin = 3.VLL ,S .I S

c

θ
VS sin δ = X L I cosθ

Công suất biểu kiến cuối đường dây

Sout = 3VR I R

Hoặc

Sout = 3.VLL , R .I R

0

 Nếu XL >> R, công suất tác dụng vào đường
dây được xác định như sau

P=

3VSVR sin δ
XL

4.5.2 Hiệu suất của đường dây
Pout
η=
100%
Pin

γ

δ
θ

VR
a

I

I cosθ =

b
VS sin δ
XL


4.5 Những đặc tính của đường dây(tt)
4.5.3 Những giới h
hạn đường dây
n
 Dòng điện trạng thái ổn định của đường dây phải được
giới hạn → ngăn ngừa quá nhiệt trên đường dây

Ploss = 3I R
2
L

 Độ sụt áp trên đường dây thực tế nên được giới hạn
khoảng 5%

VR / VS ≤ 0.95
 Góc lệch trong đường δ ≤ 300 → giới hạn dòng công suất
trong đường dây luôn dưới trạng thái ổn định giới hạn


4.9 bù đường dây
Đường dây truyền tải có nhiệm vụ vận chuyển điện năng từ nguồn điện
đến nơi tiêu thụ với tổn thất tải thấp nhất, hiệu suất cao nhất.do đó ta
chọn giá trị công suất truyền tải, chọn điện áp ở đầu dương dây và vận

hành các thiết bị bù để giảm tối đa tổn thất.
Công suất tổng trở xung:

Vo2
SIL =
Zc

Nếu tổng trở của phụ tải ở cuối dây có giá trị bằng tổng trở sóng của
đường dây thì công suất trên đường dây bằng công suất tự nhiên.

• Nếu Vo là điện áp định mức pha thì SIL của 1 pha
•

Nếu Vo là điện áp định mức dây thì SIL của 3 pha


4.9 bù đường dây(tt)

Công suất truyền tải P>SIL thì có hiện tượng sụt áp dọc theo đường dây.để duy trì
điện áp không đổi và cải thiện hệ số công suất của đường dây ta phải bù công suất
phản kháng do tổn hao trên điện cảm của đường dây bằng công suất dung kháng
thông qua các thiết bị bù như tụ bù ngang, máy bù đồng bộ quá kích từ, máy bù tĩnh
SVC hoạt động ở tính dung kháng(bù phát)

Công suất truyền tải Páp không đổi thì phải bù công suất dung kháng của dây bằng công suất bù với các
thiết bị bù như cuộn kháng bù ngang,máy bù đồng bộ thiếu kích từ, máy bù tĩnh hoạt
động ở tính cảm?(hút bù)

P=SIL thì đường dây làm việc tại chế độ định mức.

4.9 bù đường dây(tt)
4.9.1 bù ngang bằng cuộn cảm(cuối đường dây)
Giả sử ta co các thông số PR, cosφR và VS và điện cảm của cuộn kháng cuối
đường dây sao cho điện áp tại đầu nhận không tải Von bằng điện áp đầu phát.

Mục tiêu bù k là để điện áp đầu nhận bằng với điện áp đầu phát(VR=VS) nên

X lbù

Z o sin β 1
=
1 − cos β 1


4.9 bù đường dây(tt)
4.9.2 bù ngang bằng tụ(cuối đường dây)
Giả sử đường dây không gây tổn thất,do đó P S=PR công suất truyền tải đến
đầu nhận là:
VsVR

Ps =

Trong đó:

X

sin δ = PR

PR X
sin δ =
VSVR

Công suất phản kháng đến đầu nhận:

VSVR
VSVR
QR =
cos δ −
cos β 1
X
X
Điện dung của tụ bù được xác định:

VR2
1
XC =
→C =
Q bù
ωQbù


4.9 bù đường dây(tt)
4.9.3.bù dọc đường dây bằng tụ(bù nối tiếp)
Công suất truyền trên đường dây:

VsVR
Ps =
sin δ

X
Mức độ bù được đặc trưng bởi hệ số bù:

KC

XC
=
XL

Trong đó:
XC: dung kháng của tụ bù nối tiếp
XL:dung kháng của đường dây
KC<0,5 có thể đặt tụ bù tập trung tại một vị trí ở giưa đường dây.


Cảm ơn thầy và các bạn
đã quan tâm theo dõi