Bài giảng mạng lưới điện 1 (đại học chính quy)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
(ĐẠI HỌC CHÍNH QUY)

HƯNG YÊN 2017
Page 1


MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................................... 1
Chương 1........................................................................................................................................ 5
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN............................ 5
1.1. ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG .................................................................... 5
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đường dây ....................................................................................... 5
1.1.2. Điện trở tác dụng.......................................................................................................... 5
1.1.3. Điện kháng của đường dây .......................................................................................... 6
1.1.4. Điện dẫn tác dụng của đường dây. ............................................................................... 9
1.1.5. Điện dẫn phản kháng của đường dây. ........................................................................12
1.2. MÁY BIẾN ÁP .................................................................................................................13
1.2.1. Máy biến áp hai cuộn dây ..........................................................................................13
1.2.2. Máy biến áp ba dây quấn ........................................................................................... 17
1.2.3. Máy biến áp tự ngẫu. .................................................................................................20
1.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ .................................................................................. 24
1.4. PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG VÀ HỆ
THỐNG....................................................................................................................................25

1.4.1. Phụ tải được biểu diễn bằng dòng điện không đổi về modul và góc pha (hình 1.10,a)
..............................................................................................................................................25
1.4.2. Phụ tải được cho bằng công suất không đổi về giá trị ............................................... 27
1.4.3. Phụ tải được biểu diễn bằng tổng trở hay tổng dẫn không đổi (hình 1.10 c,d) ..........27
1.4.4. Phụ tải được cho bằng các đường đặc tính tĩnh .........................................................28
1.4.5. Phụ tải được biểu diễn bằng các dòng điện ngẫu nhiên .............................................28
Chương 2...................................................................................................................................... 29
PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN .............................................................29
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...................................................................................................... 29
2.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG DÂY THEO DÒNG ĐIỆN PHỤ TẢI ....................................30
.

2.2.1 Cho điện áp ở cuối đường dây U 2 = const .................................................................30
.

2.2.2. Cho điện áp ở đầu đường dây U 1 =const ................................................................... 34
2.3. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY THEO CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ..........................35


U
2.3.1 Cho điện áp ở cuối đường dây 2 = const ..................................................................35


2.3.2. Cho điện áp ở đầu đường dây U 1 = const.................................................................36
2.4. ĐIỆN ÁP GIÁNG VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY ............................38
Page 2


2.4.1. Điện áp giáng .............................................................................................................38
2.4.2. Tổn thất điện áp ......................................................................................................... 38

2.5. TÍNH CHẾ DỘ MẠNG ĐIỆN THEO CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI ............................41
2.5.1. Cho điện áp ở cuối đường dây ...................................................................................41
2.5.2. Cho điện áp của nút nguồn cung cấp ......................................................................... 44
2.6. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN CÓ NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH KHÁC NHAU
.................................................................................................................................................. 45
2.6.1. Tổn thất công suất trong máy biến áp ........................................................................45
2.6.2. Tính các thông số chế độ của trạm biến áp ................................................................46
2.6.3. Tính chế độ mạng điện có nhiều cấp điện áp .............................................................48
2.7. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG PHÂN PHỐI HỞ ĐIỆN ÁP U ≤ 35 kV ..................................50
2.8. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƯỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN PHỐI ĐỀU ........................ 53
2.9. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KÍN .................................................................................55
2.9.1. Phụ tải tính toán của trạm biến áp ..............................................................................55
2.9.2. Tính các dòng công suất khi không xét đến tổn thất công suất .................................57
2.10. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ...................................................................................64
Chương 3...................................................................................................................................... 70
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG........................ 70
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...................................................................................................... 70
3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ............................................................71
3.3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN ............................................ 73
3.4. CHỌN CÁC ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ......................74
3.4.1. Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh điện áp của máy biến áp. ......................................... 74
3.4.2. Máy biến áp không điều chỉnh dưới tải .....................................................................74
3.4.3. Máy biến áp điều chỉnh dưới tải ................................................................................78
3.4.4. Máy biến áp ba cuộn dây ........................................................................................... 81
3.4.5. Máy biến áp tự ngẫu ..................................................................................................82
3.4.6. Máy biến áp điều chỉnh đường dây ............................................................................ 89
3.5. ĐIỀU CHỈNH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ
CỦA MẠNG ĐIỆN .................................................................................................................91
3.6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỒI DÒNG CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG ................................................................................................................................... 94

3.6.1 Máy bù đồng bộ ..........................................................................................................95
3.6.2 Tụ điện ........................................................................................................................ 96
Chương 4...................................................................................................................................... 98
Page 3


CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ĐIỆN ............................................................98
4.1 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN KINH TẾ .................................................98
4.2 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO TỔN THẤT CHO PHÉP CỦA ĐIỆN ÁP .................100
4.2.1. Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có một phụ tải.......................................100
4.2.2. Xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây có nhiều phụ tải. ..................................101
4.3. CHON TIẾT DIỆN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG .............................103
4.4 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA MẠNG ĐIỆN ÁP DƯỚI 1000V KẾT HỢ VỚI
CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ ......................................................................................................104
4.4.1. Chọn các thiết bị bảo vệ ...........................................................................................104
4.4.2. Chọn tiết diện dây dẫn .............................................................................................107
Chương 5....................................................................................................................................109
CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG ................................109
5.1.KHÁI NIỆM CHUNG .....................................................................................................109
5.2. TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT CỦ CÁC THIẾT BỊ BÙ..................................................109
5.3. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................113
5.4.CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ......................................120
5.5. TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT ........................122
5.5.1. Phân phối tự nhiên và kinh tế của công suất trong mạng điện kín không đồng nhất
............................................................................................................................................122
5.5.2. Chọn các thông số của các máy biến áp có điều chỉnh nối tiếp – song song...........125
5.5.3.Chọn thông số của thiết bị bù nối tiếp ......................................................................129
5.5.4. Hở các mạch vòng của mạng điện kín .....................................................................130
Chương 6....................................................................................................................................132
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHIẾU SÁNG .............................................................................132

6.1. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI ................................................132
6.1.1. Khái niệm chung ......................................................................................................132
6.1.2. Biểu đồ phụ tải .........................................................................................................134
6.1.3. Các phương pháp tính toán phụ tải điện ..................................................................135
6.2. PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG ................................................................................................140
6.2.1. Khái niệm chung ......................................................................................................140
6.2.2. Tính toán phụ tải chiếu sáng ....................................................................................144
CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƯƠNG MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1 .........................155

Page 4


Chương 1
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đường dây
Mỗi đường dây đều có điện trở R, cảm kháng X, điện dẫn tác dụng G và điện dẫn
phản kháng B. Thực tế các tham số R, X, G, B phân bố đều đặn dọc theo đường dây.
Nhưng với mạng điện chiều dài nhỏ hơn 300km, ta có thể dùng tham số tập trung để tính
toán thì rất đơn giản mà sai số nhỏ có thể chấp nhận được. Vậy đối với mạng điện địa
phương, mạng khu vực ta đều dùng tham số tập trung để tính trừ đường dây siêu cao áp.
Ta coi tham số của đường dây là tập trung để tính và có sơ đồ đẳng trị của đường dây
như sau (hình 1.1)
R

G
2

B
2

X

G
2

B
2

Hình 1- 1. Sơ đồ đẳng trị của đường dây

G và B ta thường chia làm đôi, một nửa tập trung ở đầu đường dây, một nửa tập
trung ở cuối đường dây.
Đối với đường dây điện áp thấp ( 35kV) công suất nhỏ ta chỉ cần xét R và X (bỏ
qua ảnh hưởng của G và B). Đối với đường dây điện áp lớn hơn 110kV ta phải xét cả R,
X, G, B đôi khi cũng có thể bỏ qua ảnh hưởng của G không cần xét tới.
1.1.2. Điện trở tác dụng
Điện trở tác dụng trên một km chiều dài dây dẫn đối với dòng điện 1 chiều ở nhiệt
độ tiêu chuẩn (  = 200C) xác định theo công thức:
 1000
r0 

F
 .F (/km)
(1.1)
Trong đó:  - điện trở suất (mm2/km ), - điện dẫn suất (m/ mm2);
F – Tiết diện dây dẫn.
Đối với đồng M = 18,8 (mm2/km ), M = 53 (m/ mm2);
Đối với nhôm A = 31,5 (mm2/km ), A = 31,7 (m/ mm2).
Page 5

Chú ý: Điện trở tác dụng của dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ của dây
dẫn thay đổi khác 200C thì điện trở của dây dẫn được tính theo công thức sau:
rt = r0{1+( - 20)} (/km)

(1.2)
0

 - hệ số nhiệt điện trở, với đồng và nhôm  = 0,004 (1/ C).
Để thuận tiện cho việc tính toán, điện trở tác dụng r0 được cho trong các bảng tra
cứu.
Điện trở tác dụng đường dây là:

R  r0l   

(1.3)

Trong đó: l là chiều dài đường dây.
1.1.3. Điện kháng của đường dây
Dây dẫn mạng điện xoay chiều, xung quanh mỗi sợi dây xuất hiện từ trường xoay
chiều, có từ thông biến đổi nên phải xét đến từ trường xoay chiều nghĩa là phải xét tới tự
cảm L; dây dẫn của ba pha đặt gần nhau nên có hỗ cảm M. Như vậy ta phải xét tới cảm
kháng X của đường dây.
a. Khi dây dẫn bố trí đối xứng trên 03 đỉnh của tam giác đều.
Điện kháng của đường dây được xác định như sau:
x0 =  (4,6 log

D
+ 0,5 ) 104

r

(/km)

(1.4)

Trong đó:
-  = 2f.
D D
D

- D là khoảng cách giữa các dây dẫn, cm.
- r là bán kính của dây dẫn, cm.
-  là hệ số từ dẫn của nguyên liệu chế tạo dây dẫn.

Nếu dòng điện xoay chiều có tần số f = 50Hz, dây dẫn là kim loại màu có 1 thì:
x0 = 0,144 log

D
+ 0,016
r

(/km)

(1.5)

b. Khi dây dẫn bố trí không đối xứng
Khi dây dẫn bố trí trên cột không đối xứng thì điện kháng mỗi dây không giống nhau
(tự cảm thì đều giống nhau, còn hỗ cảm thì khác nhau) và do đó mặc dù phụ tải của mỗi pha
đều giống nhau, nhưng điện áp giáng  U trên mỗi pha thì khác nhau (vì Za Zb Zc).

Page 6


A
B
C
l

l

l
Hình 1-2. Sơ đồ hoán vị dây dẫn

Để giải quyết ta dùng phương pháp hoán vị (hình 1-2). Sau một khoảng l nào đó lại
hoán vị một lần, như vậy điện kháng x của ba pha đều giống nhau. Với đường dây 110,
220 kV thường khoảng 100 km thì hoán vị một chu kỳ, tức là l có độ dài là 30 km.
Điện kháng của một km đường dây đã hoán vị vẫn tính bằng biểu thức (1.4)
nhưng thay D bằng Dtb, trong đó Dtb là trị số trung bình hình học của ba khoảng cách
giữa các pha (hình 1-3).
Dtb =

3

(1.6)

D12 .D 23 .D 31

Tóm lại, với tần số f = 50 Hz, dây kim loại màu thì:
x0 = 0,144 log

Dtb
+ 0,016
r

(/ km)

(1.7)

Nếu 3 dây của 3 pha đặt trên cùng một mặt phẳng, khoảng cách giữa các dây dẫn là
D thì:
Dtb =

3

2.D.D.D  1,26. D

(1.8)

Thường không cần phải tính x0 mà chỉ cần tra bảng. Muốn tra x0 của dây dẫn bằng
kim loại màu ta phải căn cứ theo Dtb và đường kính d của dây dẫn. Ví dụ: Với dây có
đường kính d = 10mm và Dtb giữa các pha là 5 mét thì có x0 = 0,448 /km.
Điện kháng x0 trên một km đường dây chỉ biến thiên trong khoảng
(0,30,46)/km. Do đó trong trường hợp cần thiết ta có thể lấy trị số trung bình x0 = 0,4
/km để tính sơ bộ thiết kế mặc dầu chưa biết tiết diện của dây dẫn.

Page 7


D31

D12

D12

D23

D31
D23

(b)

(a)
Hình 1-3. Bố trí dây dẫn: a - Tam giác, b - Nằm ngang

Từ biểu thức tính x0 (1.4), ta thấy muốn giảm điện kháng x0 (để tăng khả năng tải
điện) thì làm giảm D, như vậy không cho phép do các điện của đường dây. Tăng r, như
vậy gây ra lãng phí. Có thể dùng cách phân nhỏ dây dẫn của các pha (hình 1-4). Kinh
nghiệm cho thấy:
- Phân làm 2 dây nhỏ thì x0 giảm tới 19%.
- Phân làm 3 dây nhỏ thì x0 giảm tới 28%.
- Phân làm 4 dây nhỏ thì x0 giảm tới 32,5%.
Ta thấy rằng phân nhỏ dây dẫn thì điện kháng càng giảm nhưng cấu tạo đường dây
lại phức tạp rất nhiều vì vậy cần chọn số lượng dây phân nhỏ một cách hợp lý. Điện
kháng của đường dây có n dây mỗi pha (dây phân nhỏ) được xác định theo biểu thức
x0 = 0,144 lg

Dtb
0,016
+
rdt

n

Trong đó: rdt là bán kính đẳng trị.

(/km)

(1.7)

x0
r

x0

lg

lg(Dtb/rdt)
1

R1

l
R

10

rdt
x

Hình 1.4. Một pha phân nhỏ thành 4 dây và đường đặc tính điện kháng
Page 8

Bán kính đẳng trị rdt của dây dẫn được xác định như sau: rdt =

n

r.a ntb1

(1.9)

Trong đó:
- n là số dây phân nhỏ của 1 pha.
- r là bán kính thực của dây dẫn.
- atb là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây phân nhỏ của một pha.
Chú ý: Đối với các dây cáp, biểu thức x0 ở trên không dùng vì khoảng cách giữa
các dây dẫn quá nhỏ. Vậy việc xác định điện kháng của dây cáp bao giờ cũng tiến hành
theo các số liệu của nhà máy.
Điện kháng trên đường dây:

x = x0. l

()

(1.10)

Có thể tính theo biểu thức trên hoặc tra bảng.
1.1.4. Điện dẫn tác dụng của đường dây.
Ở các mạng điện cao áp, khi cách điện không tốt gây ra tổn thất do rò điện trên mặt sứ
xuống đất và sự iôn hoá không khí gây ra tổn thất do hiện tượng vầng quang điện.
a. Hiện tượng vầng quang điện.

Khi thời tiết ẩm ướt, ban đêm có thể thấy ở xung quanh mỗi dây dẫn cao áp có một
vầng sáng xanh. Vì khi không khí ẩm, dưới tác dụng của cường độ điện trường đủ lớn,
tầng không khí xung quanh dây dẫn bị iôn hoá và trở thành dẫn điện, một phần năng
lượng sẽ thoát theo đường đó, vì vậy tổn thất lượng điện năng là A.
Hiện tượng vầng quang điện xuất hiện khi trị số điện áp U của đường dây lớn hơn
Uth. Uth là điện áp tới hạn phát sinh vầng quang điện. Vượt quá trị số đó càng nhiều thì
vầng quang điện càng lớn.
Với dây dẫn điện xoay chiều 3 pha, điện áp tới hạn phát sinh vầng quang điện
tính theo biểu thức sau:
Uth = (6570) r log

Dtb
r

(kV)

(1.11)

Trong đó:
- r là bán kính của dây dẫn, cm.
- Dtb là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn, cm.
Khi cường độ điện trường E trên mặt ngoài của dây dẫn vượt quá (1719)kV/cm
sẽ xuất hiện vầng quang điện.
Cường độ điện trường E chủ yếu do đường kính d của dây dẫn và điện áp U của
đường dây quyết định và xác định theo biểu thức sau:

Page 9


0,354.U

Emax =
D
n.r. lg tb
rdt

180


 2. sin n

n  1
. 1 
a





(kV/cm)

(1.12)

Trong đó:
- U là điện áp dây của đường dây, kV.
- n là số dây phân nhỏ của 1 pha.
- r là bán kính của mỗi dây, cm.
- Dtb là khoảng cách trung bình hình học giữa các pha, cm.
- rdt là bán kính đẳng trị của mỗi pha (cm) và được xác định theo biểu thức:
rdt = R n

nr
R

(cm)

(1.13)

Trong đó:
R=

a
(cm)
1800
2 sin
n

Với:
- a là khoảng cách giữa các dây phân nhỏ trong 1 pha, cm.
- n là số dây phân nhỏ của 1 pha.
Nếu mỗi pha chỉ dùng một dây dẫn thì cường độ điện trường bằng:
Emax =

0,354.U
(kV/cm)
D tb
r. lg
r

(1.14)

Nếu dây dẫn bố trí trên mặt phẳng ngang thì biểu thức trên cho ta trị số cường độ
điện trường cực đại của các pha bên. Còn cường độ điện trường của pha giữa thì lớn hơn
là 10%.
Phân tích biểu thức (1.12) ta thấy muốn giảm E phải sử dụng các phương pháp sau:
- Tăng D, như vậy không kinh tế vì cột phải làm rộng hơn và khi tăng D thì E giảm
được ít vì D đứng sau dấu log.
- Tăng r, thì tương đối tốt vì gần như là r tỷ lệ nghịch với E. Chính vì thế nên đã
quy định:
+ Với điện áp 110kV thì đường kính dây dẫn d > 9,9 mm.
+ Với điện áp 150kV thì d > 13,9 mm.
+ Với điện áp 220kV thì d > 21,5 mm.
Page 10


Với mục đích chống vầng quang điện mà dùng dây lớn quá thì lại lãng phí về mặt
dẫn điện. Để giải quyết vấn đề này có dùng dây rỗng, nhưng về mặt chế tạo cũng như
lúc xây dựng bảo quản gặp nhiều khó khăn. Để thể nâng cao điện áp phát sinh vầng
quang điện bằng cách phân nhỏ dây dẫn của mỗi pha, vì nó làm giảm được cường độ
điện trường xung quanh dây phân nhỏ đó. Đường dây 500kVtừ nhà máy thuỷ điện trên
sông Đà cũng phân mỗi pha làm 4 dây nhỏ với mục đích để hạn chế phát sinh vầng
quang điện.
Thường điện áp vận hành từ 60kV trở lên mới phải xét đến tổn thất do vầng quang
điện gây nên.
b. Hiện tượng rò điện.
Ngoài tổn thất công suất do phát sinh vầng quang điện, đường dây trên không còn có
tổn thất công suất tác dụng do rò điện, hiện tượng rò điện sinh bởi các nguyên nhân sau:
- Bản thân lớp men sứ không nhẵn, cường độ điện trường phân bố không đều trên
mặt sứ.
- Mặt sứ bị bẩn do bụi, các sợi bông, chất hoá học, mưa phùn... do đó mặt sứ trở lên dẫn
điện và dòng điện sẽ rò xuống đất. Ban đêm ta sẽ thấy sáng xanh và nghe tiếng lạch tách trên

đường dây (110500)kV, tổn thất công suất tác dụng do dòng diện rò trên mặt sứ cách điện
và tổn thất trong chất điện môi của sứ thường rất nhỏ, vì vậy không xét đến.
Khi tính toán mạng điện, tổn thất công suất tác dụng do vầng quang điện được
phản ánh trên sơ đồ thay thế bằng trị số điện dẫn của đường dây, trị số điện dẫn g0 của
đường dây tính trên 1km chiều dài, được xác định từ biểu thức:
Pgo = Pvq = U2. go.  g 0 

Pvq
U2

Điện dẫn tác dụng trên đường dây: G = g0.l

(1/.km)

(1.15)

(s hoặc 1/) (1.16)

Trong đó:
Pvq là tổn thất công suất tác dụng do vầng quang điện của 3 pha trên 1km đường
dây. Tra trong các bảng tra.
U là điện áp định mức của đường dây, kV.
Ngoài ra ở đường dây cáp cao áp, cũng có tổn thất điện năng do dòng điện chạy rò
chạy qua chất cách điện của dây cáp. Dòng điện đó gồm có thành phần tác dụng do dòng
điện rò qua điện dẫn và sự định hướng của các phân tử lưỡng cực. Tổn thất công suất tác
dụng trong chất điện môi của cáp phụ thuộc vào kết cấu của cáp và điện áp định mức của
cáp, đối với cáp (110220) kV thì tổn thất đó khoảng vài kW trên 1km đường dây.
Page 11

1.1.5. Điện dẫn phản kháng của đường dây.
Điện dẫn phản kháng (hay còn gọi là dung kháng) của đường dây do trị số điện
dung giữa các dây dẫn với nhau và trị số điện dung giữa các dây và đất xác định.
Khi tính toán kỹ thuật của đường dây trên không thường bỏ qua ảnh hưởng của
điện dung đối với đất, sai số của kết quả tính toán không vượt quá 5%.
Điện dung của 1 km đường dây trên không, tải điện xoay chiều ba pha có thể tính
được bằng biểu thức.
C0 =

0,024  6
.10 (F/km)
D
lg tb
r

(1.17)

Trong đó:
Dtb là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn.
r là bán kính dây dẫn.
Nếu đường dây tải điện xoay chiều 3 pha với tần số f = 50Hz thì trị số điện dẫn
phản kháng (dung kháng) trên 1km đường dây là:
b0 = c0 b0 =

7,58
.10 6
D tb
lg
r

(1/.km)

(1.18)

Chú ý: Nếu mỗi pha phân nhỏ thành n dây thì vẫn dùng biểu thức (1.18) để tính b0,
nhưng phải thay r bằng rdt, rdt được xác định theo biểu thức (1.9).
Biểu thức (1.18) có thể áp dụng cho cả những đuờng dây kép trên cùng một cột.
Dung kháng của dây cáp phụ thuộc vào kết cấu của cáp và người ta thường lấy
theo số liệu của xưởng chế tạo.
Đường dây trên không khi có điện áp đặt vào bao giờ cũng có một dòng điện dung
I0 ngay cả lúc không tải. Dòng điện diện dung I0 vuợt trước điện áp một góc 900. Khi trị
số điện áp dọc theo toàn bộ đường dây không đổi thì dòng điện điện dung bằng:
I0 = U.b0.l.
(1.19)
Công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra tính bằng.
Qc = U2.b0l.
Đơn vị: U tính bằng, kV, b0 là

(1.20)

1
, l là km thì công suất phản kháng Qc tính
.km

bằng MVAr.
Đối với đường dây trên không chỉ khi nào U > 110kV, đối với đường dây cáp chỉ
khi nào U> 20kV, ta mới xét đến ảnh hưởng của b0 và mới cần tính Qc. Ngoài ra đối với
Page 12

mạng cáp (610)kV cũng có khi phải xét điện điện dung Ic trong trường hợp cần phân
tích tình trạng vận hành không bình thường của mạng như một pha chạm đất. Đối với
đường dây trên không điện áp 110kV thì cứ 100 km đường dây, công suất phản kháng
do điện dung đường dây sinh ra khoảng 3.5MVAr.
Giá trị b0 có thể tính theo biểu thức trên hoặc tra trong các bảng tra.
Điện dẫn phản kháng trên đường dây:
B = b0. l

(1/)

(1.21)

1.2. MÁY BIẾN ÁP
Các máy biến áp thường được sử dụng trong các trạm là các máy biến áp hai
cuộn dây máy biến áp ba cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu. Đôi khi trong mạng điện còn
có các máy biến áp điều chỉnh bổ xung. Các máy biến áp này được sử dụng để tối ưu
hóa chế độ làm việc của mạng và hệ thống điện
1.2.1. Máy biến áp hai cuộn dây
1.2.1.1. Sơ đồ thay thế của máy biến áp 2 dây quấn.
Trong mạng điện gồm nhiều cấp điện áp, các cấp điện áp được liên hệ với nhau
qua các máy biến áp vì vậy số lượng máy biến áp trong mạng điện khá lớn. Máy biến áp
có nhiều vòng dây nên trị số cảm kháng XB khá lớn, có trị số đáng kể trong mạng điện
(thông thường cảm kháng X của (4050)km đường dây còn bé hơn cảm kháng XB của
một máy biến áp). Vì XB lớn như vậy nên gây tổn thất công suất phản kháng khá lớn và
khiến cho điện áp của hộ dùng điện bị thay đổi nhiều.
R1

X1

R’2

RB

X’2
I0

I0
GB

BB
(a)
RBA

ΔSFe = ΔPFe +jΔQFe
(c)

XB

GB

BB
(b)

XBA

RB

XBA

(d)

Hình 1- 5. Sơ đồ thay thế của máy biến áp hai dâyquấn
x lg

Sơ đồ thay thế của máy biến áp, sau khi đã quy về sơ cấp (hình 1-5a), trong đó:
Page 13


- R1, X1 là điện trở và cảm kháng của cuộn sơ cấp.
- R'1, X'2 là điện trở cảm kháng của cuộn thứ cấp đã quy đổi về bên sơ cấp.
- BB, GB là điện dẫn phản kháng và điện dẫn tác dụng của máy biến áp.
- I0 là dòng điện từ hoá.
Với sơ đồ (hình 1-5a) ta đã xét được đầy đủ các tổn thất công suất trong máy biến
áp như sau:
- Tổn thất đồng ở cuộn dây sơ và thứ cấp (R1, R'2), đây là tổn thất công suất tác
dụng do hiệu ứng Jun.
- Tổn thất công suất phản kháng ở cuộn sơ và thứ do từ thông rò (X1, X'2).
- Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của máy biến áp do dòng điện Foucault
sinh ra (GB).
- Tổn thất công suất phản kháng do gây từ (BB).
Máy biến áp lúc vận hành bị nóng lên vì:
- Tổn thất về đồng (R1, R'2).
- Tổn thất về thép (GB).
Tổn thất công suất phản kháng chỉ làm lệch góc điện áp.
Sơ đồ thay thế hình T ở trên không tiện lợi cho việc tính toán. Nếu ta bỏ qua không
xét tới dòng điện không tải chạy trong cuộn sơ cấp thì ta có thể dùng sơ đồ (hình 1-5b),
trong đó các tham số của máy biến áp có thể coi như không đổi, sai số gây ra rất nhỏ,
nhưng tính rất tiện lợi.
Trong sơ đồ này RB = R1 + R'2 và XB = X1+ X'2.
Mặt khác ta thấy tổn thất công suất tác dụng PFe trong lõi thép có thể coi như cố

định trong mọi trường hợp (không tải, quá tải ... ) và bằng lúc không tải. PFe = P0 và có
thể dựa vào bảng số liệu của nhà chế tạo cho. Ta cũng thấy tổn thất công suất phản kháng
do gây từ QFe có thể dựa vào tham số tra được ở bảng mà tính ra và đều là trị số cố định
đối với mỗi máy biến áp nhất định. Vì vậy có thể thay tổng dẫn của máy biến áp bằng
công suất không tải của nó để vẽ sơ đồ thay thế trong lúc tính toán (hình 1-5c).
SFe = PFe + jQFe
Trong các mạng điện địa phương và ngay cả trong các mạng điện khu vực đôi khi
không cần chú ý tới tổng dẫn của máy biến áp, tất nhiên có sai số, lúc đó sơ đồ thay thế
biến áp trong mạng điện đến sức đơn giản (hình 1-5d).
1.2.1.2. Tham số của máy biến áp hai dây quấn.
Các tham số của máy biến áp gồm: RB, XB, GB, BB.
Page 14


Thường với máy biến áp nhà chế tạo cho ta 4 tham số sau:
- Pcu Tổn thất công suất ở dây đồng khi máy biến áp làm việc định mức (Pcu đồng
thời cũng bằng PN khi làm thí nghiệm ngắn mạch tức là khi IN = Idm).
- UN% là số phần trăm của điện áp ngắn mạch so với điện áp định mức.
UN% =

UN
.100
U dm
3

- ikt % là số phần trăm của dòng điện không tải I0 (dòng điện gây từ) so với dòng
điện định mức Iđm.
ikt% =

I0

100
I dm

- PFe là tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép, và nó bằng tổn thất không tải.
PFe = P0
Dựa vào 4 tham số nhà chế tạo cho ta, ta sẽ xác định được thông số của máy biến áp.
a) Tính điện trở của máy biến áp, RB.
Tổn thất đồng trong 3 pha của máy biến áp.
PCu = PN = 3.I2đm RB
Vậy:

RB =

PCu
2
3.I dm



2
PCu .U dm
2
2
3.I dm
.U dm

( vì: Sđm =



2
PCu .U dm
2
S dm



2
PN .U dm
2
S dm

3 .Iđm.Uđm )

Nếu: PN bằng kW; Uđm bằng kV ; Sdm bằng kVA
Thì: RB =

2
PN .U dm

S

2
dm

. 103

()

Chú ý: Lúc sử dụng biểu thức trên: RB là của 1 pha, (P là của ba pha, Uđm là điện

áp dây, Sdm là của 3 pha).
b) Tính điện kháng của máy biến áp, XB.
Theo định nghĩa có:
UN % =

UN
I Z
I X
.100 = dm B .100 = dm B .100
U dm
U dm
U dm
3
3
3

Nếu xét chính xác: UN = Idm.ZB nhưng vì trong máy biến áp XBbằng RB do đó điện
áp giáng trong máy biến áp chủ yếu do ảnh hưởng của XB.
Page 15


Từ biểu thức trên ta rút ra:
XB =
Nếu:

2
U N %.U dm
U %.U dm .U dm
U %.U dm
= N

= N
Sdm .100
3.Idm .100
3.I dm .100.U dm

Uđm bằng kV; Sđm bằng kVA
Thì: XB =

2
U N %.U dm
. 10
Sdm

()

c) Tính điện dẫn tác dụng của máy biến áp, GB.
Ta có biểu thức xác định tổn thất công suất tác dụng không tải là:
PFe =P0 = U2đm.GB
Từ đó rút ra:
Nếu:
Thì

GB =

PFe
P
= 20
2
U dm
Udm

PFe tính bằng kW; Uđm bằng kV
GB =

PFe
P
.10.3 = 2 0 .10.3
2
U dm
Udm

(

1
)


d) Tính điện dẫn phản kháng của máy biến áp, BB.
Ta có biểu thức xác định tổn thất công suát phản kháng là:
QFe = Q0 = BB. U2đm.
Nên:

BB =

Q 0
2
U dm

Nhưng Q0 nhà chế tạo không cho, mà ta chỉ biết có i0% vậy ra phải tính Q0.
Theo định nghĩa:

Mặt khác ta lại có:

ikt% = i0% =
Iđm =

Sdm
3Udm

i0% =

I0
.100
Idm

nên:

i0% =

I0
.100
Sdm
3Udm

S
3U dm I 0
= 0
S dm
Sdm

Trong đó: S0 là công suất không tải (còn gọi là tổn thất công suất không tải S0

hoặc tổn thất sắt SFe ) gồm có 2 thành phần: S0 = S0 = P0 + jQ0
Vì Q0và P0 nên gần đúng ta có thể coi S0 bằng Q0
Vậy: i0% =

Q 0
.100
S dm
Page 16


Từ đó ta rút ra:

Q0 =

i0 %.Sdm
kVAr
100

Thay Q0 vào biểu thức BB. Từ đó rút ra:
Nếu:
Thì

BB =

Q 0
2
U dm

Q0 tính bằng kVAr, Uđm bằng kV.
BB =

Q 0
2
U dm

.103

(

1
)


1.2.2. Máy biến áp ba dây quấn
1.2.2.1. Sơ đồ thay thế của máy biến áp 3 dây quấn.
Nếu máy biến áp ba dây quấn thì sơ đồ thay thế như (hình 1-6):
Chú ý: Trong sơ đồ bao giờ cũng vẽ tổng dẫn ở chỗ dòng điện đi vào (về phía
trước cuộn sơ).
UC

RB(C) XB(C )
UT

RB(T ) XB(T)
RB(H ) XB(H )

BA
GB

BB

UH
Hình 1-6. Sơ đồ thay thế của máy biến áp ba dây quấn

1.2.2.2. Tham số của máy biến áp ba dây quấn.
a) Tính điện trở của máy biến áp, RB.
Máy biến áp ba dây quấn có ba loại.
- Loại 1: Ba dây quấn đều có dung lượng bằng dung lượng định mức
100/100/100%.
Điện trở của ba cuộn dây đó đều bằng nhau.
RB(C ) = RB(T ) = RB(H ) = RB[100]
Theo qui định: Tổn thất đồng phải tính ở trường hợp bất lợi nhất trong lúc vận
hành tức là lúc một cuộn dây không làm việc, còn lại hai cuộn dây làm việc với phụ tải
định mức. Lúc đó tình trạng giống hệt như máy biến áp 2 dây quấn. Vậy ta có:
RB(C ) = RB(T ) = RB(H) =

2
PN .U dm
. 103 = RB[100]
2
2.Sdm

(chia cho 2 vì 2 nhánh làm việc nối tiếp, ở đây ta tính cho 1 nhánh).
Page 17


- Loại 2: Dung lượng 3 cuộn là 100/100/66,7%.
Nếu dung lượng của 1 trong 3 cuộn dây chỉ bằng 66,7% và như đã biết cuộn dây
có dung lượng nhỏ thì tiết diện dây quấn nhỏ cho nên điện trở lớn. Vậy điện trở dây
quấn tỷ lệ nghịch với dung lượng.

RB[66,7] =

R B100.100
66,7

= 1,5.RB[100].

Vậy: RB(C ) = RB(T ) = RB[100], RB(H ) = 1,5 RB[100].
- Loại 3: Dung lượng 3 cuộn dây là: 100/66,7/66,7%.
Như vậy thì: RB(C) = RB(100), RB(T ) = RB(H)= 1,5 RB(100 )
Theo quy định, trong trường hợp này tổn thất đồng sẽ lớn nhất khi cuộn 1 có Iđm đi
qua, cuộn 2 có

2
1
Idm đi qua và cuộn 3 có Idm đi qua.
3
3

Trong trường hợp đó thì:
2
2
 2

2 
1 
PN = 3. I dm .R B(C )   Idm  .R B( T )   Idm  .R B( H ) 
3 
3 






2
3




2

1
3




2



2
.R B( C )   Idm  .1,5.R B( T )   Idm  .1,5.R B( H ) 
= 3. Idm





Tính ra có:
2
PN .U dm
RB(C)=
. 103
2
1,83.S dm

Nếu:
Thì:

()

PN tính bằng kW, Uđm bằng kV, Sđm bằng kVA
2
PN .U dm
RB(C) =
. 103 ()
2
1,83.S dm

còn
RB(T)= RB(H) = 1,5 RB(1)
b) Tính điện kháng của máy biến áp, XB.
Trong máy biến áp 3 dây quấn, nhà chế tạo cho UN% giữa các cuộn dây. UN(C-T)%,
UN(T-H)%, UN(C-H)%.
Trong đó:
- UN(C-T)% là điện áp ngắn mạhc so với điện áp định mức, nghĩa là khi ngắn mạch
cuộn T, cuộn H hở mạch, cuộn C đặt vào một điện áp sao cho dòng trong cuộn C và T là
định mức thì điện áp trên cuộn C là trị số đó.

- UN(T-H)% là điện áp ngắn mạhc so với điện áp định mức, nghĩa là khi ngắn mạch
Page 18


cuộn H, cuộn C hở mạch, cuộn T đặt vào một điện áp sao cho dòng trong cuộn T và H là
định mức thì điện áp trên cuộn T là trị số đó.
- UN(C-H)% là điện áp ngắn mạhc so với điện áp định mức, nghĩa là khi ngắn mạch
cuộn H, cuộn T hở mạch, cuộn C đặt vào một điện áp sao cho dòng trong cuộn C và H là
định mức thì điện áp trên cuộn C là trị số đó.
Đối với máy biến áp 3 dây quấn chỉ được chế tạo với công suất lớn (XB ằRB), Nên
điện áp giáng trên cảm kháng của máy biến áp có thể lấy bằng điện áp ngắn mạch.
Vậy:

UN (C-T)% = UN(C)% + UN(T)%.
UN (T-H)% = UN(T)% + UN(H)%.

UN (C-H)% = UN(C)% + UN(H)%.
Từ phương trình trên ta giải ra ta có:
UN(C)% =
UN(T)% =
UN(H)% =

U N 1C  T  %  U N C  H  %  U N T  H  %
2
U N 1C  T  %  U N T  H  %  U N C  H  %
2

U N C  H  %  U N T  H  %  U N C  T  %
2

Có UN% của từng cuộn ta sẽ tính được XB của từng cuộn dây là:
XB(C) =
XB(T) =
XB(H) =

2
U N ( C ) %.U dm

Sdm
2
U N ( T ) %.U dm

Sdm
2
U N ( H ) %.U dm

Sdm

. 10 ()
. 10 ()
. 10 ()

c) Tính GB, BB: Giống như của máy biến áp 2 dây quấn.

Page 19


1.2.3. Máy biến áp tự ngẫu.
1.2.3.1. Đặc điểm của máy biến áp tự ngẫu.
Trong những năm gần đây máy biến áp tự ngẫu được sử dụng rộng rãi do những

đặc tính ưu việt của chúng như sau:
- Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp tự ngẫu nhỏ hơn
máy biến áp 3 cuộn dây cùng công suất. Ví dụ, máy biến áp tự ngẫu một pha 220/110kV
dung lượng là 40MVA có tổn thất công suất trong lõi thép và cuộn dây là 210 kW, còn
trong máy biến áp thường công suất như thế thì tổn thất là 373 kW.
- Máy biến áp tự ngẫu giá tiền rẻ hơn.
- Trọng lượng máy biến áp tự ngẫu nhỏ hơn. Trọng lượng phần ruột của máy biến
áp tự ngẫu 1 pha 220/110kV dung lượng 40MVA là 27 000 kg, còn máy biến áp thường
là 58 000 kg.
Bởi vậy máy biến áp tự ngẫu cùng kích thước sẽ có dung lượng lớn hơn.
- Máy biến áp tự ngẫu, trung điểm của nó phải nối đất nên nó được sử dụng trong
các mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất. Ở mạng trung điểm cách điện hay nối đất
qua thiết bị bù lên máy biến áp tự ngẫu không dùng được.
Máy biến áp tự ngẫu có liên hệ về điện giữa cuộn cao và trung áp nên làm phức tạp
bảo vệ rơ le và điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện, những khó khăn này làm hạn chế
việc dùng rộng rãi máy biến áp tự ngẫu trong hệ thống điện. Hiện nay máy biến áp tự
ngẫu được dùng rộng rãi trong lưới điện 110 kV trở lên với công suất lớn.
a) Sơ đồ thay thế của máy biến áp tự ngẫu.
Sơ đồ cuộn dây một pha máy biến áp tự ngẫu 3 dây quấn được trình bày trên (hình 2-7).
Cuộn dây giữa các đầu ra C và T gọi là cuộn nối tiếp, còn giữa T và O gọi là cuộn chung.
IC

C
T

H
UH

H

IH

C

Int I

UC

Ich

UT

T

T

0

Hình 2-7. Sơ đồ của máy biến áp tự ngẫu

Page 20


b) Công suất định mức, công suất tiêu chuẩn.
Máy biến áp tự ngẫu được đặc trưng bằng hai đại lượng: Công suất định mức Sđm
và công suất tiêu chuẩn Stc.
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu là công suất giới hạn lớn nhất cho
phép qua cuộn cao áp của máy biến áp tự ngẫu. Gọi Iđm(C), Iđm(T), Iđm (H) là các dòng điện
định mức của máy biến áp tự ngẫu trên các cuộn dây cao áp, trung áp, hạ áp. Trị số đó
được xác định bằng cách chia Sđm cho trị số điện áp tương ứng. Ví dụ:

Sdm
3U dmC 

Iđm(C) =

Trong đó: Uđm(C) là điện áp định mức của cuộn cao áp.
Từ hình (2-7) ta thấy nếu tải một công suất là Sđm từ mạng cao áp và mạng trung
áp, thì dòng điện đi qua cuộn nối tiếp là Iđm(C) và công suất của cuộn nối tiếp đó là:

3 Iđm(C) (UC - UT) =

Snt =



3 Iđm(C) UC 1 


UT
UC


 1
 = Sđm 1  
 k


(2-6)

Trong đó: k là tỷ số của cao áp UC với trung áp UT và gọi là tỷ số biến đổi của máy

biến áp tự ngẫu.

k=

UC
UT

Đồng thời lúc đó trong cuộn chung cũng có dòng điện Ich đi qua (Ich = IT – IC) và
công suất của cuộn chung là:
Sch =

3 . Ich. UT = 3 (Idm (T) - Iđm(C)) UT.

Sch =

3 Iđm(T) .UT. 1 








Idm(C) 
.
Idm(T ) 

1
k

Sch = Sđm 1  

(2-7)

và tương tự công suất của cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu cũng bằng.


SH = Sđm 1 


Trong đó: k H 

1
kH





(2-8)

UC
là tỷ số biến đổi điện áp giữa cuộn cao và hạ.
UH

Tóm lại, công suất tính toán của cuộn dây Cao và Trung của máy biến áp tự ngẫu



1
k

đều bằng Sđm 1   . Trị số này gọi là công suất tiêu chuẩn Stc của máy biến áp tự ngẫu.
Page 21





Vậy:

1
k

Stc = Sđm 1   = . Sđm
1
k




Đại lượng 1   =  gọi là hệ số " có lợi" của máy biến áp tự ngẫu.
Vậy trị số  có giá trị bằng:  

S tc
S dm

(2-9)

Tỉ số biến áp k càng nhỏ, tức là  càng nhỏ thì việc sử dụng máy biến áp tự ngẫu
càng có lợi. Khi tỷ số biến đổi là 220/110kV thì hệ số "có lợi" bằng 0,5 như vậy việc sử
dụng các máy biến áp tự ngẫu sẽ hoàn toàn hợp lý.
Hệ số  H  1 

1
là hệ số có lợi từ cuộn cao và hạ, 0,25; 0,4; 0,5…
kH

Vậy ta có:
- SC = Sdm
- Snt = Sch = .Sdm
- ST = Sch = .Sdm
- SH = SH. Sdm
Sơ đồ đẳng trị của máy biến áp tự ngẫu tương tự như máy biến áp 3 cuộn dây, là
một hình sao ba nhánh (hình 2-8), tương tự như sơ đồ đẳng trị của máy biến áp như đã
trình bày ở trên.
RB(T ) XB(T )
RB(C ) XB(C )
RB(H ) XB(H )
GB

BB

Hình 2-8.Sơ đồ thay thế của máy biến áp tự ngẫu

1.2.3.2. Tham số của máy biến áp tự ngẫu.
a) Tính điện trở của máy biến áp tự ngẫu, RB.
Với máy biến áp tự ngẫu nhà sản xuất cho ta tổn thất công suất khi ngắn mạch giữa
các cuộn dây.

P N(C-T),P’N(C-H), P’N(T-H)
Trong đó: Nhà chế tạo cho tổn thất PN(C-T) được tính theo dung lượng định mức,
còn tổn thất P’N(C-H ) và P’N(T-H) thì tính theo dung lượng tiêu chuẩn của máy biến áp
Page 22


tự ngẫu. Điện trở của các nhánh đẳng trị phải tính theo cùng một công suất. P’N(C-H),
P’N (T-H) phải được tính đổi theo công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
2

S
PN(C-H) = P’N(C-H)  dm
 S tc

P ' N C  H 

 
2


S
PN(T-H) = P’N(T-H)  dm
 S tc

P' N T  H 

 
2


2

Dựa theo sơ đồ đẳng trị, ta có thể xác định được tổn thất công suất định mức trong
từng cuộn dây cao áp, trung áp và hạ áp.
PN(C) = 0,5 (P N(C-T) + PN(C-H) - PN(T-H)).
PN (T ) = 0,5 (P N(C-T) + PN(T-H) - PN(C-H)) = PN(C-T) - PN (C).
PN (H) = 0,5 (P N(C-H) + PN(T-H) - PN(C-T)) = P N(C-H) - PN (C).
Đến đây ta có thể tính được điện trở của các nhánh hình sao, bằng các biểu thức
tính R của máy biến áp hai dây quấn.
Vậy điện trở của cuộn cao áp là:
RB(C) =
RB(T) =
RB(H) =

2
PN C  .U dm
2
S dm
2
PN T .U dm
2
Sdm
2
PN H .U dm
2
Sdm

. 103

()

. 103

()

. 103

()

b) Tính điện kháng của máy biến áp, XB.
Với máy biến áp tự ngẫu, nhà sản xuất cũng cho ta các điện áp ngắn mạch.
UN(C-T)%, U'N(C-H)%, U' N(T-H)%.
Điện áp ngắn mạch UN(C-T)% được tính theo dung lượng định mức Sđm của máy
biến áp tự ngẫu, còn U'N(C-H)% và U'N(T-H)% tính theo dung lượng của cuộn dây hạ áp
nghĩa là theo dung lượng tiêu chuẩn Stc.
Để tính được điện áp ngắn mạch của từng nhánh của hình sao ta phải tính đổi
U'N(C-H)% và U'N(T-H)% theo dung lượng định mức của máy biến áp tự ngẫu.
Vậy ta có:
UN(C-H)% = U'N(C-H).

S dm
1
= U'N(C-H).

S tc
Page 23


UN(T-H)% = U'N(T-H).

S dm
1
= U'N(T-H).

S tc

Tương tự như trong máy biến áp ba dây quấn, điện áp ngắn mạch của từng nhánh
hình sao của sơ đồ đẳng trị máy biến áp tự ngẫu là:
UN(C )% =
UN(T)% =
UN(H)% =

U N C  H  %  U N C T  %  U N T H  %
2
U N C  T  %  U N T  H  %  U N C  H  %
2

U N C  H  %  U N T  H  %  U N C  T  %
2

=UN(C-T)% - UN(C )%
=UN(C-H)% - UN(C )%

Có UN% của từng cuộn ta sẽ tính được XB của từng cuộn.
Điện kháng của từng cuộn dây là:
XB(C ) =
XB(T ) =
XB(H ) =

2

U N ( C ) %.U dm

Sdm
2
U N ( T ) %.U dm

Sdm
2
U N ( H ) %.U dm

Sdm

. 10

()

. 10 ()
. 10 ()

Tính G và B của máy biến áp tự ngẫu giống như đối với máy biến áp 2 và 3 dây quấn.
1.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ
Để bù công suất phản kháng do các phụ tải và các phần tử của mạng điện tiêu
thụ, cũng như để bù các thông số phản kháng của đường dây có thể sử dụng các thiết bị
bù, ví dụ các bộ tụ, các máy bù đồng bộ, các kháng điện…
Các bộ tụ, các máy bù đồng bộ được sử dụng để phát công suất phản kháng vào
các nút của mạng lưới điện. Các thiết bị bù này được nối vào thanh góp của các trạm và
được gọi là các thiết bị bù song song hay bù ngang. Trong các sơ đồ thay thế các thiết bị
bù công suất phản kháng thường được biểu diễn như nguồn cung cấp. Trong các trường
hợp này sơ đồ thay thế các thiết bị bù công suất phản kháng do các thiết bị bù phát ra
được cho ở các sơ đồ thay thế.

Các thiết bị bù công suất phản kháng của mạng điện là các bộ tụ mắc nối tiếp với
đường dây (bù dọc), các kháng điện nối song song… Trong các sơ đồ thay thế các thiết
bị bù này được biểu diễn bằng các thông số phản kháng tương ứng: dung kháng của các
bộ tụ, điện dẫn phản kháng của kháng điện.
Page 24


Dung kháng của các bộ tụ đặt nối tiếp vào đường dây () được xác định theo công
thức

XC 
Trong đó:

1 U dd2 t

.103 
C Qddt

Uddt- là điện áp danh định của bộ tụ kV
Qddt- là công suất danh định của bộ tụ kVAR
C- điện dung của bộ tụ

Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý mắc nối tiếp
tụ vào đường dây

Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý nối kháng
song song vào đường dây

Điện dẫn phản kháng của kháng điện bù song song (hình 1.9) được xác định theo
công thức:

BK 
Trong đó:

QddK
.103 ; S
2
U ddt

UddK- là điện áp danh định của kháng kV
QddK- là công suất danh định của kháng kVAR

Tổn thất công suất tác dụng trong các thiết bị bù không được phản ánh trong sơ
đồ thay thế. Tính đến ảnh hưởng của tổn thất công suất tác dụng chỉ yêu cầu trong khi
đánh giá hiệu quả kinh tế của mạng điện.
1.4. PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG
VÀ HỆ THỐNG
1.4.1. Phụ tải được biểu diễn bằng dòng điện không đổi về modul và góc pha (hình
1.10,a)
.

I pt  I 'pt  jI pt''  const

(1.55)

Phương pháp biểu diễn phụ tải này được áp dụng trong chế độ tính các mạng
phân phối điện áp thấp U < 1kV. Thông thường, trong các mạng điện thành phố, nông
nghiệp, công nghiệp phụ tải cũng được cho bằng dòng điện không đổi về modul và góc
pha. Các nguồn cung cấp cho các mạng phân phối là các thanh góp hạ áp của các trạm
Page 25