biểu diễn các phần tử của lưới điện

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Môn học:

LƯỚI ĐIỆN 2


Một hệ thống 3 pha thường được biểu diễn
trên cơ sở một pha. Cách biểu diễn một
pha, từ dây pha đến dây trung tính được
dùng đối với hệ thống đối xứng hoặc không
đối xứng.
Các hệ thống không đối xứng sẽ được khảo
sát trong các môn học ngắn mạch…khi đó,
các hệ thống không đối xứng sẽ được phân
tích thành các phần tử đối xứng.
Ở đây, ta chỉ khảo sát việc biểu diễn hệ
thống trong tình trạng ba pha đối xứng.


Các phần tử của mạng điện
1.
2.
3.
4.
5.

Máy phát điện đồng bộ
Thanh cái vô hạn

Máy biến áp
Đường dây
Phụ tải


1. Máy phát điện đồng bộ
Trong hệ thống điện, máy phát điện đồng bộ
được thay thế tương đương bằng một sức
điện động nối tiếp với tổng trở đồng bộ.
Ra
E 0 ∠δ

j ( X a + X ur )

~
Sơ đồ thay thế máy phát rôto cực ẩn


1. Máy phát điện đồng bộ
Ra

Ra: Điện trở phần ứng
Xa: điện kháng phần ứng
Xur: điện kháng phản ứng
phần ứng

X s = ( X a + X ur )

~

j ( X a + X ur )

E0 ∠δ

Sơ đồ thay thế máy phát đồng bộ
rôto cực từ ẩn

Xs: điện kháng đồng bộ
Xs = Xd: điện kháng đồng bộ dọc trục


2. Thanh cái vô hạn
Thanh cái vô hạn có khả năng phát hay thu
công suất không giới hạn. Sơ đồ tương
đương được biểu diễn như hình sau:
jX s
E0 ∠δ

jX ht
+

~

Vt

Vt: điện áp đầu cực

P
V o ∠0 o

P: công suất phát về hệ
thống

Máy phát đồng bộ

Eo: sức điện động MF

Phần tương đương bên
ngoài

Mạch tương đương của máy phát nối đến thanh
cái bô hạn


2. Thanh cái vô hạn
jX s
E0 ∠δ

jX ht
+

~

Vt

P
V o ∠0 o

Máy phát đồng bộ

P=

Eo + V
X s + X ht

sin δ

δ: góc lệch pha giữa Eo và V

Phần tương đương bên
ngoài

Mạch tương đương của máy phát nối đến thanh
cái bô hạn


3. Máy biến áp (MBA)
a)
b)
c)
d)

Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 dây quấn
Cách tính tham số của MBA 2 dây quấn
Tham số của MBA 3 dây quấn
Tham số của MBA tự ngẫu


a) Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 dây quấn
Người kỹ sư hệ thống cần thiết phải làm

quen với một số mạch tương đương của
MBA. Loại MBA thông dụng nhất hiện nay là
MBA 02 cuộn dây. Mạch tương đương như
sau:
R
jX
1
2
B

B

2

1

GB

jBB

MBA 02 dây quấn
Mạch tương đương của MBA 02 dây quấn qui đổi về phía sơ cấp


a) Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 dây quấn (tt)
RB

1

GB

jX B

2

RB

1

∆PFe + j∆QFe
    
Tổn hao sắt

jBB

jX B

2

     
dây quấn

Mạch tương đương của MBA 02 dây quấn qui đổi về phía sơ cấp

1

Mạch tương đương của MBA
02 dây quấn qui đổi về phía sơ
cấp khi bỏ qua tổn hao sắt

RB

jX B

2


b) Cách tính tham số của MBA 2 dây quấn
Thông thường, Nhà chế tạo cung cấp 04 thông số:
- ∆PCuđm: tổn hao đồng định mức
∆Pcuđm = ∆PN : tổn hao ngắn mạch
- UN%: phần trăm điện áp ngắn mạch
UN % =

UN

U đm

.100%

3

- ikt% = io%: phần trăm dòng không tải
Io
ikt % =
.100%
I đm

−∆PFe: tổn thất tác dụng trong lõi sắt

b) Cách tính tham số của MBA 2 dây quấn (tt)
Từ đó tính được:

RB =

2
∆PCu ,đmU đm
2
S đm

.103 (Ω)

∆PFe
1
−3
GB = 2 .10 ( )
U đm
Ω
+ ∆Pcu,đm (kW); Uđm (kV); Sđm(kVA);

2
U N %.U đm
XB =
.10 (Ω)
S đm

∆QFe
BB = 2 .10 −3
U đm

ikt %.S đm
∆QFe =
100

1
( )
Ω
(kVAr )

+ Đối với MBA 3 pha 02 dây quấn, Uđm là điện áp dây, Sđm
là công suất 3 pha.


b) Cách tính tham số của MBA 2 dây quấn (tt)
Ví dụ:
Một trạm biến áp có đặt 1 MBA 3 pha 2 dây quấn,
điện áp 35/6,6kV, công suất định mức 7500kVA.
Các tham số MBA như sau:

∆Pcu,đm = 75kW;

∆PFe = 24kW

UN% = 7,5%;

ikt%= 3,5%

Tính RB, XB, GB, BB, ∆QFe ?

c) Tham số của MBA 3 dây quấn
MBA 3 dây quấn có thể là MBA một pha có
2 cuộn thứ cấp hoặc là MBA 3 pha 3 dây
quấn. Sơ đồ thay thế hình sao quy về phía
cao áp như sau:
R
jX
1 (C)

1

RB1

B2

B2

RB 3

jX B 3

jX B1

2
(T)

3 (H)

MBA 03 dây quấn

2

∆PFe + j∆QFe
Sơ đồ thay thế hình sao quy về phía cao áp

3


c) Tham số của MBA 3 dây quấn (tt)
Tính cảm kháng:
Nhà chế tạo cho phần trăm điện áp ngắn mạch UN(12)%, UN(2-3)%, UN(1-3)%
 Phần trăm điện áp ngắn mạch trên từng cuộn
dây:
U N (1−2 ) % + U N (1−3) % − U N ( 2−3) %
U N1 % =
2
U N (1−2 ) % + U N ( 2−3) % − U N (1−3) %
UN2% =
2
U N (1−3) % + U N ( 2−3) % − U N (1−2 ) %
U N3% =
2


c) Tham số của MBA 3 dây quấn (tt)
Từ đó ta tính được XB1, XB2, XB3:
2
U N 1 %.U đm
X B1 =
.10 (Ω)

S đm

X B2

X B3

2
U N 2 %.U đm
=
.10 (Ω)
S đm

U N 3 %.U
=
S đm

2
đm

.10 (Ω)

Uđm (kV)
Sđm(kVA)


c) Tham số của MBA 3 dây quấn (tt)
Tính điện trở:
+ Trường hợp cả 3 dây quấn đều có công suất bằng S đm,
gọi là MBA 100/100/100%, điện trở của các cuộn dây qui
đổi về 1 cất điện áp đều bằng nhau:

RB1 = RB 2 = RB 3 = RB (100 )
Tổn thất trong đồng ∆Pcu tính trong trường hợp lúc 1 cuộn
dây không làm việc, còn lại hai cuộn dây làm việc với phụ
tải định mức, khi đó tình trạng như MBA 2 cuộn dây

RB =

2
∆PCu ,đmU đm

2.S

2
đm

.10 (Ω) = RB (100 )
3

∆Pcu,đm (kW);
Uđm (kV); Sđm(kVA);


c) Tham số của MBA 3 dây quấn (tt)
+ Trường hợp công suất 3 cuộn dây là 100/100/66,7% S đm,
thì điện trở cuộn thứ ba (66,7%) qui về cấp điện áp và
công suất của cuộn thứ nhất như sau:

RB1 = RB 2 = RB (100 ) ;

RB 3 = 1,5 RB1

+ Trường hợp công suất 3 cuộn dây là 100/66,7/66,7% thì:

RB 2 = RB 3 = 1,5 RB1

RB1 =

2
∆PCu ,đmU đm

1,83.S

Theo qui định, tổn thất đồng ∆Pcu lớn nhất khi
cuộn 1 có dòng Iđm, cuộn 2 có dòng 2/3 Iđm, cuộn
3 có dòng 1/3 Iđm. Khi đó, tính được RB1

2
đm

.10 (Ω)
3

∆Pcu,đm (kW);
Uđm (kV); Sđm(kVA);


(C)

d) Tham số của MBA tự ngẫu

(T)

MBA tự ngẫu có các ưu điểm:
-

-

Tổn thất ít so với MBA
thường có cùng Sđm nhưng
kích thước nhỏ hơn
Chi phí đầu tư thấp hơn
Trọng lượng nhỏ hơn

Giữa cuộn (C) và (T)được quấn
tự ngẫu; Giữa cuộn (C)-(H) hay
(T)-(H) liên lạc kiểm biến áp
thường.

(H)
Ký hiệu

C

Cuộn nối tiếp
T

H

Cuộn
chung

0
Sơ đồ MBA tự ngẫu


d) Tham số của MBA tự ngẫu
• Tỉ số biến áp:

k = UC/UT

• Hệ số có lợi:

α = 1 – (1/k)

• Công suất tiêu chuẩn:
Stc = α.Sđm
• Công suất cuộn chung:
So = Stc = α.Sđm
• Công suất cuộn nối tiếp: Snt = Stc

Ví dụ:
UC = 220kV
UT = 110kV
 k = 2; α = 1/2


d) Tham số của MBA tự ngẫu (tt)
Sơ đồ tương đương một pha của MBA tự ngẫu là
hình sao giống như MBA 3 dây quấn
C

RB1

RB 2

jX B 2

T

RB 3

jX B 3

H

jX B1

∆PFe + j∆QFe
Sơ đồ thay thế hình sao quy về phía cao áp


c) Tham số của MBA tự ngẫu (tt)
Tính điện trở R:
Nhà sản xuất cung cấp các tổn hao ngắn mạch
giữa các cuộn dây (C-T), (C-H), (T-H)
Trong đó:
+ ∆P(C-T) tính theo Sđm
+ ∆P’(C-H), ∆P’(T-H) tính theo Stc
Vì điện trở của các nhánh trong sơ đồ tương
đương phải tính theo cùng công suất  qui đổi:
∆P '( C − H )

∆P '(T − H )
∆P( C − H ) =
∆P(T − H ) =
2
2

α

α


c) Tham số của MBA tự ngẫu (tt)
Tính tổn thất ngắn mạch trên từng cuộn dây:

∆PCu ( C ) =
∆PCu (T ) =
∆PCu ( H ) =

∆P( C −T ) + ∆P( C − H ) − ∆P(T − H )
2
∆P( C −T ) + ∆P(T − H ) − ∆P( C − H )
2
∆P( C − H ) + ∆P(T − H ) − ∆P( C −T )
2


c) Tham số của MBA tự ngẫu (tt)
Điện trở của các nhánh trên sơ đồ tương đương:

RC = RB1 =

RT = RB 2 =
RH = RB 3 =

∆PCu ( C ) .U C2
S

2
đm

∆PCu (T ) .U C2
S

2
đm

∆PCu ( H ) .U C2
S

2
đm

.103

(Ω)

.103

(Ω)

.103

(Ω)


c) Tham số của MBA tự ngẫu (tt)
Tính cảm kháng X:
Nhà chế tạo cho phần trăm điện áp ngắn mạch UN(CT)%, U’N(C-H)%, U’N(T-H)%.
Trong đó:
+ UN(C-T)% tính theo Sđm
+ U’N(C-H)%, U’N(T-H)% tính theo Stc
Để tính điện áp ngắn mạch theo Sđm, phải qui đổi:
U ' N (C −H ) %
U ' N (T − H ) %
U N (C −H ) % =
U N (T − H ) % =

α

α