GIÁO TRÌNH hệ THỐNG điện mở đầu, mục lục

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ
----------------------

BÀI GIẢNG

HỆ THỐNG ĐIỆN

Giáo viên: Lê Ngọc Hội


LƯU HÀNH NỘI BỘ

NĂM 2017


Chương 1: Các khái niệm cơ bản Lê Ngọc Hội
Tp. Hồ Chí Minh – Cơ sở Thanh Hóa

Trường Đại học Công nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại bùng nổ thông tin như hiện nay, việc tiếp cận các nguồn tài liệu từ
sách, internet và các phương tiện truyền thông khác là vô cùng đơn giản và cần
thiết. Tuy nhiên, để lĩnh hội được lượng kiến thức cần thiết đáp ứng cho nhu cầu
học tập nghiên cứu trong kho tàn kiến thức vô tận đó đòi hỏi các bạn phải biết lựa
chọn các nguồn tài liệu. Do vậy nhóm tác giả chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình
này nhằm giúp các bạn cô đọng lại những vấn đề cần thiết cơ bản cho môn học Hệ
thống điện và các môn học có liên quan.
Giáo trình được xây dựng theo hướng chương trình hóa, phục vụ cho các
Sinh viên khối ngành kỹ thuật học theo chương trình tín chỉ. Cụ thể, giáo trình tóm

lượt các vấn đề lý thuyết cơ bản và cần thiết, giải quyết các bài toán thông qua ví dụ
và giúp Sinh viên rèn luyện kỹ năng, tư duy tính toán thông qua một số bài tập. Các
ví dụ tính toán và bài tập trong giáo trình có các đoạn chương trình được viết trong
Matlab đi kèm để tiện cho việc kiểm tra kết quả của Sinh viên.
Giáo trình được trình bày trong 6 chương và một phụ lục với các nội dung như sau:
Chương 1: Trình bày về các khái niệm cơ bản như mạng điện xoay chiều, công
suất của mạng xoay chiều, cách xác định công suất và tổn thất công suất, hệ đơn vị
tương đối.
Chương 2: Trình bày về thông số và cách xác định thông số đường dây truyền tải
điện bao gồm điện trở, điện dung, điện cảm và từ đó ta xác định cảm kháng và dung
kháng đường dây.
Chương 3: Phân tích mô hình các phần tử trong hệ thống điện bao gồm mô hình
máy phát điện đồng bộ, mô hình máy biến áp và mô hình đường dây truyền tải điện.
Đây là chương quan trọng, giúp cho việc xác định các thông số trạng thái trong
mạng điện.
Chương 4: Đây là chương bàn về bài toán phân tích trào lưu công suất trong mạng
điện. Kết quả của bài toán phân bố công suất cho chúng ta được điện áp tại các nút
(đối với nút PQ), góc pha điện áp và công suất phản kháng Q (đối với nút PU), công
suất nút chuẩn (nút cân bằng) cũng như tổn thất công suất trong hệ thống điện. Phân
bố trào lưu công suất là bài toán quan trọng trong hệ thống điện, có nhiều giải thuật
được đưa ra để giải bài toán này, tuy nhiên trong tài liệu này chỉ trình bày hai
phương pháp cơ dựa trên hai giải thuật tính lặp là phương pháp GaussSeidel
Chương 5: Đề cập đến vấn đề điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện, phương
pháp điều chỉnh điện áp. Các nội dung liên quan đến điều chỉnh điện áp bao gồm:
quá trình sóng điện áp trên đường dây truyền tải, điều chỉnh điện áp dùng máy biến
áp có đầu phân áp, điều chỉnh điện áp bằng bù công suất phản kháng, khả năng tải
của đường dây.
Chương 6: Trình bày về giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện, bao gồm: các
giải pháp giảm tổn thất điện năng, giảm tổn thất điện năng trong trạm biến áp, giảm

3 Giáo trình hệ thống điện


Chương 1: Các khái niệm cơ bản Lê Ngọc Hội
Tp. Hồ Chí Minh – Cơ sở Thanh Hóa

Trường Đại học Công nghiệp

tổn thất điện năng trong đường dây truyền tải thông qua bù công suất phản kháng.
Nội dung trong chương cũng đề cập đến các loại bài toán bù, sơ đồ đấu dây tụ bù và
phân bố công suất tối ưu trong mạng kín đơn giản để giảm tổn thất điện năng.
Ngoài ra, giáo trình còn có phần phụ lục bao gồm một số chương trình tính toán
được viết trên nền Matlab để phục vụ cho việc tính các các ví dụ và bài tập trong
các chương 1, 2, 3, 4. Đây là nền tảng để các bạn Sinh viên có thể xây dựng các
chương trình lớn hơn phục vụ cho học tập và nghiên cứu sau này.
Hy vọng rằng cuốn tài liệu này là phương tiện bổ ích để các bạn Sinh viên có thể
tóm lược được nôi dụng cơ bản trong môn học Hệ thống điện, là cơ sở để nghiên
cứu các vấn đề chuyên sau về hệ thống điện.
Cho dù đã cố gắng rất nhiều nhưng tài liệu này không tránh khỏi những sai
sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ phía quý Thầy, Cô, các bạn Sinh
viên và bạn đọc để cuốn tài liệu được hoàn thiện hơn. Mọi chi tiết xin liên hệ Bộ
môn Hệ thống điện - Khoa Công nghệ Điện – Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ
Chí Minh, số 12 – Nguyễn Văn Bảo – F4 – Gò Vấp Thành Phố Hồ Chí Minh – Điện
thoại 08.8940390 hoặc liên hệ trực tiếp với nhóm tác giả. Xin chân thành cảm ơn!
Nhóm tác giả

4 Giáo trình hệ thống điện


Chương 1: Các khái niệm cơ bản Lê Ngọc Hội

Tp. Hồ Chí Minh – Cơ sở Thanh Hóa

Trường Đại học Công nghiệp

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

001

1.1. Giới thiệu

001

1.2. Công suất mạch xoay chiều một pha

001

1.3. Biểu diễn công suất bằng số phức

003

1.4. Trào lưu công suất – Power Flow

003

1.5. Mạch ba pha đối xứng

007

1.6. Hệ đơn vị tương đối

010

1.7. Bài tập

016

Chương 2: THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN

020

2.1. Giới thiệu

020

2.2. Điện trở đường dây

020

2.3. Điện cảm đường dây

021

2.4. Điện dung đường dây

027

2.5. Tác động của điện – từ trường của đường dây tải điện

032

2.6. Giới thiệu về cáp ngầm

037

2.7. Bài tập

039

Chương 3: MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

043

3.1. Giới thiệu

043

3.2. Mô hình máy phát điện đồng bộ

043

3.3. Mô hình máy biến áp

052

3.4. Mô hình đường dây truyền tải

062

3.5. Bài tập

074

Chương 4: BÀI TOÁN PHÂN BỐ TRÀO LƯU CÔNG SUẤT

078

4.1. Những vấn đề chung

078

4.2. Các phương pháp giải lặp cho phương trình phi tuyến

078

4.3. Các đại lượng mô tả hệ thống

083

4.4. Các phương pháp giải bài toán phân bố công suất

086

5 Giáo trình hệ thống điện


Chương 1: Các khái niệm cơ bản Lê Ngọc Hội

Tp. Hồ Chí Minh – Cơ sở Thanh Hóa

Trường Đại học Công nghiệp

4.5. Đánh giá các phương pháp giải bài toán phân bố công suất
4.6. Ứng dụng chương trình tính phân bố công suất
4.7. Bài tập
Chương 5: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
5.1. Giới thiệu
5.2. Quá trình sóng điện áp và dòng điện trên đường dây
5.3. Các phương pháp điều chỉnh điện áp
5.4. Khả năng tải của đường dây
5.5. Bù đường dây trong hệ thống điện
5.6. Bài tập
Chương 6: GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HTĐ
6.1. Những vấn đề chung
6.2. Các phương pháp giảm tổn thất điện năng
6.3. Phân bố công suất tối ưu trong mạng kín
6.4. Vận hành kinh tế trạm biến áp
6.5. Giảm tổn thất điện năng bằng bù công suất phản kháng

0
9
5
0
9
6
1
0
3

1
0
8
1
0
8
1
1
0
1
1
2
1
2
6
1
2
8
1
3
5
1
4
0
1
4
0
1
4
1

1
4
4
1
4
5
1
4
8

6 Giáo trình hệ thống điện


Chương 1: Các khái niệm cơ bản Lê Ngọc Hội
Tp. Hồ Chí Minh – Cơ sở Thanh Hóa

Trường Đại học Công nghiệp

6.6. Bù kinh tế mạng điện
6.7. Phân phối dung lượng tụ bù trong mạng điện xí nghiệp
6.8. Sơ đồ đấu dây tụ bù
6.9. Chọn tụ điện và điều chỉnh dung lượng bù
6.10. Bài tập
Phục lục: CHƯƠNG TRÌNH MATLAB
P1.1. Chương trình Matlab cho chương 1
P1.2. Chương trình Matlab cho chương 2
P1.3. Chương trình Matlab cho chương 3
P1.4. Chương trình phân bố công suất
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1
5
7
1
6
1
1
6
8
1
6
9
1
7
1
1
7
5
1
7
5
1
7
6
1
7
7
1
8
3

1
9
5

7 Giáo trình hệ thống điện


Chương 1: Các khái niệm cơ bản Lê Ngọc Hội
Tp. Hồ Chí Minh – Cơ sở Thanh Hóa

Trường Đại học Công nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Bùi Ngọc Thư, Mạng phân phối và cung cấp điện, nxb KHKT Hànội, 2002.
2. Trần Bách, Lưới điện & hệ thống điện, nxb KHKT Hà nội, 2004.
3. Wang Xifan, Song Yonghua, Irving Malcolm, Modern Power Systems
Analysis, Springer, 2008.
4. Steven W. Blume, Electric Power System Basics, Wiley-IEEE Press, 2007.
Saccomanno Fabio, Electric Power Systems Analysis and Control, Wiley-IEEE
Press, 2003.
5. Alexandra von Meier, Electric Power Systems, Wiley-IEEE Press, 2006.
6. Machowski Jan, W. Bialek Janusz, R. Bumby James, Power System
Dynamics Stability and Control, John Wiley & Sons, 2008.
7. Alikeyhani, N. Marwali Mohammad, Dai Min, Integration of Green and
Renewable Energy in Electric Power Systems, John Wiley & Sons, 2010.
8. Vedam R. Sastry, S. Sarma Mulukutla, Power Quality, Taylor & Francis,
2009.
9. Hadi Saadat, Power system analysis, WCB/McGraw Hill 1999.
10. Freris Leon, Infield David, Renewable Energy in Power Systems, John
Wiley & Sons, 2008.

11. Hồ Văn Hiến, Hệ thống điện - truyền tải và phân phối, nxb Đại Học QG Tp
HCM, 2003

8 Giáo trình hệ thống điện