HỆ THỐNG điện TRẢ lời câu hỏi CHƯƠNG 4

HỆ THỐNG
ĐIỆN I
Bài giảng: TS Trần Trung Tính


HỆ THỐNG
ĐIỆN I
Trả lời câu hỏi
chương 4


Câu 1: tại sao trên đường dây dài khi tính
toán bỏ qua điện trở chỉ qua điện kháng
Trả lời: những đường dây trên không thì
điện kháng (Xl ) thường lớn hơn nhiều so
với điện trở R của đường dây, vì thế điện
trở R thường được bỏ qua khi nghiên
cứu đường dây.


Câu 2: làm thế nào để nâng cao hiệu
suất của đường dây.
Trả lời: nâng cao hiệu truyền tải của
đường dây có thể thực hiện thông
qua công tác vận hành hợp lý
nhất.Tức là chọn giá trị công suất
truyền tải, chọn điện áp ở đầu
đường dây và vận hành các thiết bị
bù để giảm tối đa tổn thất.

Câu 3: các phương pháp giảm sụt áp
Trả lời: Để khắc phục sụt áp trên đường dây
truyền tải chỉ có cách tăng công suất máy
biến áp đầu nguồn và tăng tiết diện dây tải
điện,thực hiện các phương pháp bù trên
đường dây


Câu 4: độ sụt áp trên đường dây trong
thực tế được giới hạn khoảng 5%?giải
thích
Trả lời: giới hạn này ngăn cảng
những thay đổi điện áp quá mức trong
hệ thống điện.


Câu 5: cảm kháng tăng có phải là nguyên
nhân sụt áp trên đường dây không?giải thích
Trả lời: cảm kháng tăng là nguyên nhân
gây sụt áp đường dây vì bản thân đường dây
có điện cảm của nó, điện cảm này phân bố
đều dọc đường dây, dòng điện điện dung rơi
trên điện kháng tạo ra sụt áp.


Câu 6: so sánh bù dọc bù ngang, khi nào bù cuộn kháng
khi nào bù cuộn dung
Trả lời: bù dọc là cách bù nối tiếp thiết bị bù với đường
dây
bù ngang là cách bù song song thiết bị bù với

đường dây
Bù bằng tụ điện khi đường dây có cảm kháng (X l) lớn
Bù bằng cuộn cảm khi đường dây có dung kháng (Xc) lớn
Như vậy bù dọc không được phổ biến bằng bù ngang,
much đích sử dụng cũng không nhiều bằng bù ngang


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

Đặt

A = cosh γl
1
C=
sinh γl
ZC

B = Z C sinh γl
D = cosh γl


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


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


CÁC THÔNG SỐ KHÁC NHAU CỦA
ĐƯỜNG DÂY
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

MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY NGẮN
Là đường dây có chiều dài < 80 km
IS

Z = zl = ( R + jωL)l

IR

VS

VR

Điện dẫn không đáng kể, giả sử điện dẫn = 0
Các thông số ABCD của đường dây ngắn

VS = VR + ZI R

Các thông số của đường dây ngắn

IS = IR

A = D =1

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

B=Z

C =0


Mô Hình Đường Dây Trung Bình (Mô
hình π chuẩn)
80 km ≤ chiều dài đường dây < 250 km

Z = zl = ( R + jωL)l

IS
VS

Y y.l
=
2
2

IR
Y
2

VR

Dòng điện tại đầu nhận

VR .Y
IR +
2
Áp dụng KVL

VR .Y   YZ 

VS = VR + Z  I R +
 = 1 +
VR + ZI R
2  
2 


Áp dụng KCL

IS = IR +

VRY VSY
+
2
2


Mô Hình Đường Dây Trung Bình (Mô
hình π chuẩn) (tt)
Trong đó

Ma trận đường dây dài

A = D =1+

  YZ 

1

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

B=Z

YZ
2

 YZ 
C = Y 1 +

4 


Đường dây trung bình cũng có thể xấp xỉ với mạch T

ABCD dùng để mô tả biến đổi điện áp dây với tải của đường dây
 Điều chỉnh điện áp: thay đổi điện áp ở đầu nhận của đường dây khi phụ

tải biến đổi từ không tải đến đầy tải tại một hệ số công suất xác định
Phần trăm của điện áp đầy tải

VRNL − VRFL
%VR =
× 100
VRFL

Trong đó

%VR: phần trăm điện áp điều
chỉnh
VRNL : độ lớn điện áp đầu nhận không tải

VRFL : độ lớn điện áp đầu nhận đầy tải


Một số thông số ABCD của một số
mạng thông thường
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 )


Các thông số ABCD của đường dây

 sinh γl 
 z sinh γl 
Z ' = zl 
 = ZF1
 = zl 
y
zl
zy
.
l





F1 =

sinh(γl )
γl

F2 =

tanh(γl / 2)
γl / 2






Y ' yl  tanh(γl / 2)  yl  tanh(γl / 2)  Y
=
= 
 = F2


2
2
2  zy .l / 2  2
z yl
.


y
2




Những Ảnh Hưởng Của Sự Thay Đổi
Phụ Tải Trên Đường Dây
G

~
'
S

V

L

Q củaHệ
phụ
số tải
công
sớm
suất
= được
1→
điện
đưa
áp
vàođầu
đầucuối
cuối
Q
của
phụ
tảipha
chậm
pha
được
đưa
vào
đườngđường
dây cuối
→dây
điện
giảm
áp
đầu

rất ítcuối
đường
tăng
đầu
của
đường
dây →
điện dây
áp đầu
VS
VS' kể
cuối giảm đáng
VS

VS'
I'

I

δ jX L I
θ δ'
VR'

'

δ δ

jX L I
VR

I

I'

'

jX L I

'

jX L I
VR'

VR

I

δ

δ'

VS

jX L I '
jX L I

VR

I'

VR =

Vnl − V fl
V fl

.100%

Vnl: điện áp của đường dây không tải
Vfl: điện áp của đường dây đầy tải

VR'


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


Dòng Công Suất Trên Đường Dây (tt)
VS

Công suất biểu kiến đầu đường dây

Sin = 3VS I S

Hoặc

Sin = 3.VLL ,S .I S

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
Real power
3VS I R
P
=
3V V sin δ
XL
P= S R

γ

δ
θ

b
V sin δ
I cosθ = S
XL

I

Hiệu suất của đường dây

δ
900

VR
a

XL

Pout
η=
100%
Pin

c


Những Giới Hạn Của Đường Dây
Tại sao phải giới hạn đường dây?
 Dòng điện trạng thái ổn định của đường dây phải được
giới hạn → ngăn ngừa quá nhiệt trên đường dây

Ploss = 3I L2 R
 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

Công Suất Biểu Kiến Trên Đường
Dây

~

G1

SG1

Bus 1

~

SG2
Short
transmission line

SD1
a
+
V1a

c

G2
Bus 2

SD2
R

Ia

L
a'
+

n

n'

b

R

R

L

L

c'

V2a

b'


Công Suất Biểu Kiến Trên Đường
Dây (tt)
Giải sử:

a

V1 = V1 e jθ1 , V2 = V2 e jθ 2
Z = Ze

j∠Z

R

I1

a'

Z = R + jωL

+
V1

, θ12 = θ1 − θ 2

L

+
V2

-

-

n

n'
S12

Công suất biểu kiến được định nghĩa như sau
∗
jφ

S 21

S = VI = V I e = P + jQ

Thế vào ta có
∗

2

2

∗
V
V1 j∠Z V1 V2 j∠Z jθ12
V
−
V
V
V



1
∗
1
2
1 2
S12 = V1I1 = V1 
e −
e e
 = ∗ − ∗ =
Z
Z
Z
Z
 Z 

2

V2 j∠Z V2 V1 j∠Z − jθ12
S 21 =
e −
e e
Z
Z


Công Suất Biểu Kiến Trên Đường
Dây (tt)
Nhận xét:
 Nếu Z = const → SS và SR phụ thuộc vào

V1 , V2

và

θ12

Lĩnh vực điều khiển

Điện Điện
trường
máy phát
1
trường
máy phát
2

Sự khác nhau công suất cơ học giữa máy
1 và 2. Tăng θ12 → tăng công suất cơ
máy 1 và giảm công suất cơ máy 2