Bài giảng mạng lưới điện 1 (đại học liên thông vừa làm vừa hoc)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÀI GIẢNG
MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
(ĐẠI HỌC LIÊN THÔNG VỪA LÀM VỪA HỌC)

Hưng Yên 2015
(Tài liệu lưu hành nội bộ)


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................................ 1
Chƣơng 1.................................................................................................................................. 4
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN ...................... 4
1.1. ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG .............................................................. 4
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đƣờng dây ................................................................................. 4
1.1.2. Điện trở tác dụng.................................................................................................... 4
1.1.3. Điện kháng của đƣờng dây .................................................................................... 5
1.1.4. Điện dẫn tác dụng của đƣờng dây. ......................................................................... 8
1.1.5. Điện dẫn phản kháng của đƣờng dây. .................................................................. 10
1.2. MÁY BIẾN ÁP ........................................................................................................... 12
1.2.1. Máy biến áp hai cuộn dây .................................................................................... 12
1.2.2. Máy biến áp ba dây quấn ..................................................................................... 15
1.2.3. Máy biến áp tự ngẫu............................................................................................. 19
1.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ THIẾT BỊ BÙ............................................................................ 23
1.4. PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG VÀ HỆ
THỐNG.............................................................................................................................. 24
1.4.1. Phụ tải đƣợc biểu diễn bằng dòng điện không đổi về modul và góc pha (hình

1.10,a)............................................................................................................................. 24
1.4.2. Phụ tải đƣợc cho bằng công suất không đổi về giá trị ......................................... 26
1.4.3. Phụ tải đƣợc biểu diễn bằng tổng trở hay tổng dẫn không đổi (hình 1.10 c,d).... 26
1.4.4. Phụ tải đƣợc cho bằng các đƣờng đặc tính tĩnh ................................................... 27
1.4.5. Phụ tải đƣợc biểu diễn bằng các dòng điện ngẫu nhiên ....................................... 27
Chƣơng 2................................................................................................................................ 28
PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN ....................................................... 28
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG ................................................................................................ 28
2.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƢỜNG DÂY THEO DÕNG ĐIỆN PHỤ TẢI .............................. 29
.

2.2.1 Cho điện áp ở cuối đƣờng dây U 2 = const ............................................................ 29
.

2.2.2. Cho điện áp ở đầu đƣờng dây U 1 =const .............................................................. 32
2.3. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƢỜNG DÂY THEO CÔNG SUẤT PHỤ TẢI .................... 34


2.3.1 Cho điện áp ở cuối đƣờng dây

U2

= const ............................................................. 34



2.3.2. Cho điện áp ở đầu đƣờng dây U 1 = const .......................................................... 35
2.4. ĐIỆN ÁP GIÁNG VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƢỜNG DÂY ...................... 36
2.4.1. Điện áp giáng ....................................................................................................... 36
2.4.2. Tổn thất điện áp.................................................................................................... 37

Page 1


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
2.5. TÍNH CHẾ DỘ MẠNG ĐIỆN THEO CÔNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI ...................... 40
2.5.1. Cho điện áp ở cuối đƣờng dây ............................................................................. 40
2.5.2. Cho điện áp của nút nguồn cung cấp.................................................................... 42
2.6. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN CÓ NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH KHÁC
NHAU ................................................................................................................................ 43
2.6.1. Tổn thất công suất trong máy biến áp .................................................................. 43
2.6.2. Tính các thông số chế độ của trạm biến áp .......................................................... 45
2.6.3. Tính chế độ mạng điện có nhiều cấp điện áp ....................................................... 46
2.7. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG PHÂN PHỐI HỞ ĐIỆN ÁP U ≤ 35 kV............................. 48
2.8. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA ĐƢỜNG DÂY CÓ PHỤ TẢI PHÂN PHỐI ĐỀU .................. 51
2.9. TÍNH CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN KÍN............................................................................ 53
2.9.1. Phụ tải tính toán của trạm biến áp ........................................................................ 54
2.9.2. Tính các dòng công suất khi không xét đến tổn thất công suất............................ 55
2.10. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG ............................................................................. 62
Chƣơng 3 ................................................................................................................................ 68
CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG .................. 68
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG ................................................................................................ 68
3.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ....................................................... 69
3.3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN ...................................... 71
3.4. CHỌN CÁC ĐẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ................ 72
3.4.1. Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh điện áp của máy biến áp. ................................... 72
3.4.2. Máy biến áp không điều chỉnh dƣới tải................................................................ 72
3.4.3. Máy biến áp điều chỉnh dƣới tải........................................................................... 76
3.4.4. Máy biến áp ba cuộn dây...................................................................................... 79
3.4.5. Máy biến áp tự ngẫu ............................................................................................. 80
3.4.6. Máy biến áp điều chỉnh đƣờng dây ...................................................................... 87

3.5. ĐIỀU CHỈNH MẠNG ĐIỆN BẰNG PHƢƠNG PHÁP THAY ĐỔI CÁC THÔNG
SỐ CỦA MẠNG ĐIỆN...................................................................................................... 89
3.6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỒI DÕNG CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG ............................................................................................................................. 93
3.6.1 Máy bù đồng bộ..................................................................................................... 93
3.6.2 Tụ điện................................................................................................................... 94
Chƣơng 4 ................................................................................................................................ 96
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ĐIỆN ...................................................... 96
4.1 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO ĐIỀU KIỆN KINH TẾ ........................................... 96
4.2 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY THEO TỔN THẤT CHO PHÉP CỦA ĐIỆN ÁP .............. 98
4.2.1. Xác định tiết diện dây dẫn cho đƣờng dây có một phụ tải. .................................. 98
4.2.2. Xác định tiết diện dây dẫn cho đƣờng dây có nhiều phụ tải. .............................. 99
Page 2


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
4.3. CHON TIẾT DIỆN DÂY DẪN THEO ĐIỀU KIỆN PHÁT NÓNG ....................... 101
4.4 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN CỦA MẠNG ĐIỆN ÁP DƢỚI 1000V KẾT HỢ VỚI
CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ ................................................................................................ 102
4.4.1. Chọn các thiết bị bảo vệ ..................................................................................... 102
4.4.2. Chọn tiết diện dây dẫn ....................................................................................... 106
Chƣơng 5.............................................................................................................................. 107
CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG .......................... 107
5.1.KHÁI NIỆM CHUNG ............................................................................................... 107
5.2. TỐI ƢU HÓA CÔNG SUẤT CỦ CÁC THIẾT BỊ BÙ............................................ 107
5.3. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI ............. 111
5.4.CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP ................................ 118
5.5. TỐI ƢU HÓA CHẾ ĐỘ CỦA MẠNG ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT .................. 120
5.5.1. Phân phối tự nhiên và kinh tế của công suất trong mạng điện kín không đồng
nhất............................................................................................................................... 120

5.5.2. Chọn các thông số của các máy biến áp có điều chỉnh nối tiếp – song song..... 123
5.5.3.Chọn thông số của thiết bị bù nối tiếp ................................................................ 127
5.5.4. Hở các mạch vòng của mạng điện kín ............................................................... 128
Chƣơng 6.............................................................................................................................. 130
PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHIẾU SÁNG ....................................................................... 130
6.1. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TRONG MẠNG PHÂN PHỐI .......................................... 130
6.1.1. Khái niệm chung ................................................................................................ 130
6.1.2. Biểu đồ phụ tải ................................................................................................... 132
6.1.3. Các phƣơng pháp tính toán phụ tải điện ............................................................ 133
6.2. PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG .......................................................................................... 138
6.2.1. Khái niệm chung ................................................................................................ 138
6.2.2. Tính toán phụ tải chiếu sáng .............................................................................. 142
CÂU HỎI, BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN CHƢƠNG MẠNG LƢỚI ĐIỆN 1 ................... 152

Page 3


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Chƣơng 1
THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
1.1.1.Sơ đồ đẳng trị của đƣờng dây
Mỗi đƣờng 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 đƣờng
dây. Nhƣng 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 đƣợc. Vậy đối với
mạng điện địa phƣơng, mạng khu vực ta đều dùng tham số tập trung để tính trừ
đƣờng dây siêu cao áp. Ta coi tham số của đƣờng dây là tập trung để tính và có sơ đồ
đẳng trị của đƣờng dây nhƣ sau (hình 1.1)
R

X

1

G
2

R

B
1
2H

G
2

B
2

ìn
h
1Hình 1- 1. Sơ đồ đẳng
5. trị của đường dây
S
G và B ta thƣờng chia làm đôi,
ơ một nửa tập trung ở đầu đƣờng dây, một nửa
tập trung ở cuối đƣờng dây.
đ
ồ

Đối với đƣờng dây điện áp thấp
th ( 35kV) công suất nhỏ ta chỉ cần xét R và X
(bỏ qua ảnh hƣởng của G và B). Đốiayvới đƣờng dây điện áp lớn hơn 110kV ta phải
xét cả R, X, G, B đôi khi cũng có thểth
bỏ qua ảnh hƣởng của G không cần xét tới.
ế
1.1.2. Điện trở tác dụng
củ
Điện trở tác dụng trên một kma chiều dài dây dẫn đối với dòng điện 1 chiều ở
m
nhiệt độ tiêu chuẩn (  = 200C) xác định
áy theo công thức:
 1000
bi
r0 

ến
F
 .F (/km)
(1.1)
á 2
Trong đó:  - điện trở suất (mm
p /km ), - điện dẫn suất (m/ mm2);
h
F – Tiết diện dây dẫn.
ai
Đối với đồng M = 18,8 (mmd2/km ), M = 53 (m/ mm2);
ây
Đối với nhôm A = 31,5 (mm2/km
), A = 31,7 (m/ mm2).

q
Chú ý: Điện trở tác dụng của dây
u dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ của
0
dây dẫn thay đổi khác 20 C thì điện trở
ấ của dây dẫn đƣợc tính theo công thức sau:
n
x0
lg
rdt
x0

Page 4


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
rt = r0{1+( - 20)} (/km)

(1.2)

 - hệ số nhiệt điện trở, với đồng và nhôm  = 0,004 (1/ C).
Để thuận tiện cho việc tính toán, điện trở tác dụng r 0 đƣợc cho trong các bảng
0

tra cứu.
Điện trở tác dụng đƣờng dây là:

R  r0l   

(1.3)

Trong đó: l là chiều dài đƣờng dây.
1.1.3. Điện kháng của đƣờng dây
Dây dẫn mạng điện xoay chiều, xung quanh mỗi sợi dây xuất hiện từ trƣờng
xoay chiều, có từ thông biến đổi nên phải xét đến từ trƣờng xoay chiều nghĩa là phải
xét tới tự cảm L; dây dẫn của ba pha đặt gần nhau nên có hỗ cảm M. Nhƣ vậy ta phải
xét tới cảm kháng X của đƣờng dây.
a. Khi dây dẫn bố trí đối xứng trên 03 đỉnh của tam giác đều.
Điện kháng của đƣờng dây đƣợc xác định nhƣ sau:
x0 =  (4,6 log D + 0,5 ) 10 4
r

(/km)

(1.4)

Trong đó:
-  = 2f.
- D là khoảng cách giữa các dây dẫn, cm.

D D
D

- 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, nhƣng điện áp giáng  U trên mỗi pha thì khác nhau (vì Za Zb
Zc).

Page 5


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
A
B
C
l

l

l
Hình 1-2. Sơ đồ hoán vị dây dẫn

Để giải quyết ta dùng phƣơng pháp hoán vị (hình 1-2). Sau một khoảng l nào đó
lại hoán vị một lần, nhƣ vậy điện kháng x của ba pha đều giống nhau. Với đƣờng
dây 110, 220 kV thƣờng khoảng 100 km thì hoán vị một chu kỳ, tức là l có độ dài là
30 km.
Điện kháng của một km đƣờng dây đã hoán vị vẫn tính bằng biểu thức (1.4)
nhƣng 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

D12 .D 23 .D 31

(1.6)

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

Thƣờng 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 đƣờng kính d của dây dẫn. Ví dụ: Với
dây có đƣờng kính d = 10mm và Dtb giữa các pha là 5 mét thì có x0 = 0,448 /km.

Điện kháng x0 trên một km đƣờng dây chỉ biến thiên trong khoảng
(0,30,46)/km. Do đó trong trƣờng hợp cần thiết ta có thể lấy trị số trung bình x0 =
0,4 /km để tính sơ bộ thiết kế mặc dầu chƣa biết tiết diện của dây dẫn.

Page 6


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
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, nhƣ vậy không cho phép do các điện của đƣờng dây. Tăng r,
nhƣ 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 nhƣng cấu tạo đƣờng
dây lại phức tạp rất nhiều vì vậy cần chọn số lƣợng dây phân nhỏ một cách hợp lý.
Điện kháng của đƣờng dây có n dây mỗi pha (dây phân nhỏ) đƣợc xác định theo biểu
thức
x0 = 0,144 lg

D tb
+ 0,016
rdt
n

(/km)

(1.7)
Trong đó: r dt là bán kính đẳng trị.

x0
rdt

x0
R1

lg

lg(Dtb /rdt )

x0

1
lg(Dtb /rRdt )

Hình 11
5. l Sơ đồ
thay
R
R thế
của 1máy 10
Hìn
biến
h 1-áp Hìn
hai
5.
h 2dâyquấn
Sơ

rdt
x0
lg(Dtb /rdt )

4.
x0 lg
1
đồvà đường
Hình 1.4. Một pha phân nhỏ thành 4 dây
đặc tính điện kháng
Một
rdt thay
R
pha
x0 thế

của phâ
Page 7
lg(Dtb /rdt )n
máy
1 biến nhỏ
thàn
R áp
hai h 4


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Bán kính đẳng trị r dt của dây dẫn đƣợc xác định nhƣ 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 đƣờng dây:

x = x0. l

()

(1.10)

Có thể tính theo biểu thức trên hoặc tra bảng.
1.1.4. Điện dẫn tác dụng của đƣờng 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 tƣợng vầng quang điện.
a. Hiện tƣợng vầng quang điện.
Khi thời tiết ẩm ƣớt, ban đêm có thể thấy ở xung quanh mỗi dây dẫn cao áp có
một vầng sáng xanh. Vì khi không khí ẩm, dƣới tác dụng của cƣờng độ điện trƣờng
đủ lớn, tầng không khí xung quanh dây dẫn bị iôn hoá và trở thành dẫn điện, một
phần năng lƣợng sẽ thoát theo đƣờng đó, vì vậy tổn thất lƣợng điện năng là A.
Hiện tƣợng vầng quang điện xuất hiện khi trị số điện áp U của đƣờng dây lớn
hơn Uth. Uth là điện áp tới hạn phát sinh vầng quang điện. Vƣợt 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 D tb
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 cƣờng độ điện trƣờng E trên mặt ngoài của dây dẫn vƣợt quá

(1719)kV/cm sẽ xuất hiện vầng quang điện.
Cƣờng độ điện trƣờng E chủ yếu do đƣờng kính d của dây dẫn và điện áp U của
đƣờng dây quyết định và xác định theo biểu thức sau:

Page 8


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
180


2. sin

0,354.U
n n  1
Emax =
. 1 

D
a

n.r. lg tb 

rdt 

(kV/cm)

(1.12)

Trong đó:

- U là điện áp dây của đƣờng 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 đƣợc 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 cƣờng độ điện trƣờng bằng:
Emax = 0,354.U (kV/cm)
D
r. lg tb

r

(1.14)

Nếu dây dẫn bố trí trên mặt phẳng ngang thì biểu thức trên cho ta trị số cƣờng
độ điện trƣờng cực đại của các pha bên. Còn cƣờng độ điện trƣờng của pha giữa thì
lớn hơn là 10%.
Phân tích biểu thức (1.12) ta thấy muốn giảm E phải sử dụng các phƣơng pháp
sau:
- Tăng D, nhƣ vậy không kinh tế vì cột phải làm rộng hơn và khi tăng D thì E
giảm đƣợc ít vì D đứng sau dấu log.
- Tăng r, thì tƣơng đối tốt vì gần nhƣ là r tỷ lệ nghịch với E. Chính vì thế nên đã
quy định:
+ Với điện áp 110kV thì đƣờng 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.
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, nhƣng về mặt chế tạo cũng
Page 9


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
nhƣ 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 đƣợc
cƣờng độ điện trƣờng xung quanh dây phân nhỏ đó. Đƣờng 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.
Thƣờng điện áp vận hành từ 60kV trở lên mới phải xét đến tổn thất do vầng
quang điện gây nên.
b. Hiện tƣợng rò điện.

Ngoài tổn thất công suất do phát sinh vầng quang điện, đƣờng dây trên không còn
có tổn thất công suất tác dụng do rò điện, hiện tƣợng rò điện sinh bởi các nguyên nhân
sau:
- Bản thân lớp men sứ không nhẵn, cƣờng độ điện trƣờng phân bố không đều
trên mặt sứ.
- Mặt sứ bị bẩn do bụi, các sợi bông, chất hoá học, mƣa 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 đƣờng 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 thƣờng rất nhỏ, vì vậy không xét đến.
Khi tính toán mạng điện, tổn thất công suất tác dụng do vầng quang điện đƣợc
phản ánh trên sơ đồ thay thế bằng trị số điện dẫn của đƣờng dây, trị số điện dẫn g 0
của đƣờng dây tính trên 1km chiều dài, đƣợc xác định từ biểu thức:
P go = P vq = U2. go.  g 0 

Pvq
U2

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

(1/.km)

(1.15)

(s hoặc 1/) (1.16)

Trong đó:
P vq là tổn thất công suất tác dụng do vầng quang điện của 3 pha trên 1km
đƣờng dây. Tra trong các bảng tra.
U là điện áp định mức của đƣờng dây, kV.
Ngoài ra ở đƣờng 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 hƣớng của các phân tử lƣỡng 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 đƣờng dây.
1.1.5. Điện dẫn phản kháng của đƣờng dây.
Điện dẫn phản kháng (hay còn gọi là dung kháng) của đƣờng dây do trị số điện
dung giữa các dây dẫn với nhau và trị số điện dung giữa các dây và đất xác định.
Page 10


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Khi tính toán kỹ thuật của đƣờng dây trên không thƣờng bỏ qua ảnh hƣởng của
điện dung đối với đất, sai số của kết quả tính toán không vƣợt quá 5%.
Điện dung của 1 km đƣờng dây trên không, tải điện xoay chiều ba pha có thể
tính đƣợc bằng biểu thức.
C0 = 0,024 .10 6 (F/km)

(1.17)

D
lg tb
r

Trong đó:
Dtb là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn.
r là bán kính dây dẫn.
Nếu đƣờng dây tải điện xoay chiều 3 pha với tần số f = 50Hz thì trị số điện dẫn
phản kháng (dung kháng) trên 1km đƣờng dây là:
b0 = c0 b0 = 7,58 .10 6
D

lg tb
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, nhƣng phải thay r bằng rdt , rdt đƣợc 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 ngƣời ta thƣờng lấy
theo số liệu của xƣởng chế tạo.
Đƣờng 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 trƣớc điện áp một góc
900. Khi trị số điện áp dọc theo toàn bộ đƣờng dây không đổi thì dòng điện điện dung
bằng:
I0 = U.b0.l.

(1.19)

Công suất phản kháng do điện dung của đƣờng 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
.km

tính bằng MVAr.
Đối với đƣờng dây trên không chỉ khi nào U > 110kV, đối với đƣờng dây cáp
chỉ khi nào U> 20kV, ta mới xét đến ảnh hƣởng của b0 và mới cần tính Qc. Ngoài ra
đối với mạng cáp (610)kV cũng có khi phải xét điện điện dung Ic trong trƣờng hợp
cần phân tích tình trạng vận hành không bình thƣờng của mạng nhƣ một pha chạm
đất. Đối với đƣờng dây trên không điện áp 110kV thì cứ 100 km đƣờng dây, công
suất phản kháng do điện dung đƣờng dây sinh ra khoảng 3.5MVAr.
Giá trị b0 có thể tính theo biểu thức trên hoặc tra trong các bảng tra.
Page 11


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Điện dẫn phản kháng trên đƣờng dây:
B = b0. l

(1/)

(1.21)

1.2. MÁY BIẾN ÁP
Các máy biến áp thƣờng đƣợc 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 đƣợc sử dụng để
tối ƣu 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 đƣợc liên hệ với nhau
qua các máy biến áp vì vậy số lƣợng 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 thƣờng cảm kháng X của (4050)km đƣờng dây còn bé hơn cảm kháng

XB của một máy biến áp). Vì XB lớn nhƣ vậy nên gây tổn thất công suất phản kháng
khá lớn và khiến cho điện áp của hộ dùng điện bị thay đổi nhiều.
X1

R1

R’2

X’2

RB
I0

I0
GB

BB

GB

BB

(a)
RBA

XB

(b)
XBA

RB

XBA

A

ΔSFe = ΔP Fe +jΔQFe
(c)

(d)

Hình 1- 5. Sơ đồ thay thế của máy biến áp hai dâyquấn
x0 lg

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

- R1, X1 là điện trở và cảm kháng của cuộn sơ cấp.
x0

- R'1 , X'2 là điện trở cảm kháng của cuộn thứ cấp đã quy đổi về bên sơ cấp.
lg(Dtb /rdt )

- BB, GB là1điện dẫn phản kháng và điện dẫn tác dụng của máy biến áp.

- I0 là dòng điện từ hoá.
R
Với sơ đồ (hình 1-5a) ta đã xét đƣợc đầy đủ các tổn thất công suất trong máy
biến áp nhƣ 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.
Page 12


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
- Tổn thất công suất phản kháng ở cuộn sơ và thứ do từ thông rò (X 1, 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 nhƣ không đổi, sai số
gây ra rất nhỏ, nhƣng 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 P Fe trong lõi thép có thể coi nhƣ cố
định trong mọi trƣờng hợp (không tải, quá tải ... ) và bằng lúc không tải. P Fe = P 0 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 đƣợc 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 = P Fe + jQFe
Trong các mạng điện địa phƣơng 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.
Thƣờng với máy biến áp nhà chế tạo cho ta 4 tham số sau:
- P cu Tổn thất công suất ở dây đồng khi máy biến áp làm việc định mức (P cu
đồng thời cũng bằng P N 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.
Page 13


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1

ikt % =

I0
100
I dm

- P Fe là tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép, và nó bằng tổn thất không
tải.
P Fe = P 0
Dựa vào 4 tham số nhà chế tạo cho ta, ta sẽ xác định đƣợc 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.
P Cu = P N = 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: P N bằng kW; Uđm bằng kV ; Sdm bằng kVA
Thì:

2
PN .U dm
RB =
. 10 3
2
S dm

()

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, X B.
Theo định nghĩa có:
UN% =

Idm X B
UN
I Z
.100
.100 = dm B .100 =

U dm
U dm
U dm
3

3

3

Nếu xét chính xác: UN = Idm.ZB nhƣng vì trong máy biến áp XBbằng RB do đó
điện áp giáng trong máy biến áp chủ yếu do ảnh hƣởng của XB.
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, G B.
Ta có biểu thức xác định tổn thất công suất tác dụng không tải là:
P Fe =P 0 = U2đm.GB

Page 14


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Từ đó rút ra:
Nếu:
Thì

GB =

PFe
P
= 20
2
U dm
U dm

P Fe tính bằng kW; Uđm bằng kV
GB =

PFe

P
.10 .3 = 2 0 .10 .3
2
U dm
U dm

(1)


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

BB =

Q 0
2
U dm

Nhƣng Q0 nhà chế tạo không cho, mà ta chỉ biết có i 0% vậy ra phải tính Q0.
Theo định nghĩa:

ikt % = i0% =

Mặt khác ta lại có: Iđm =

Sdm
3U dm

i0 % =

I0
.100
Idm

nên:

i0% =

I0
.100
Sdm
3U dm

S
3U dm I0
= 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 = P 0 + jQ0
Vì Q0và P 0 nên gần đúng ta có thể coi S0 bằng Q0
Q 0
.100
Vậy: i0% =
S dm
Q0 = i0 %.Sdm kVAr

Từ đó ta rút ra:

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

.10 3

(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 nhƣ (hình 1-6):
Chú ý: Trong sơ đồ bao giờ cũng vẽ tổng dẫn ở chỗ dòng điện đi vào (về phía

trƣớc cuộn sơ).
Page 15


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1

UC

RB(T ) XB(T )

RB(C) XB(C )
UT

RB(H ) XB(H )

BA
BB

GB
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 lƣợng bằng dung lƣợng 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 trƣờng 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 nhƣ máy biến áp 2 dây quấn. Vậy ta có:
RB(C ) = RB(T ) = RB(H) =

2
PN .U dm
. 10 3 = RB[100]
2
2.Sdm

(chia cho 2 vì 2 nhánh làm việc nối tiếp, ở đây ta tính cho 1 nhánh).
- Loại 2: Dung lƣợng 3 cuộn là 100/100/66,7%.
Nếu dung lƣợng của 1 trong 3 cuộn dây chỉ bằng 66,7% và nhƣ đã biết cuộn
dây có dung lƣợng nhỏ thì tiết diện dây quấn nhỏ cho nên điện trở lớn. Vậy điện trở
dây quấn tỷ lệ nghịch với dung lƣợng.
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 lƣợng 3 cuộn dây là: 100/66,7/66,7%.
Nhƣ vậy thì: RB(C) = RB(100), RB(T ) = RB(H)= 1,5 RB(100 )
Theo quy định, trong trƣờng hợp này tổn thất đồng sẽ lớn nhất khi cuộn 1 có I đm
đi qua, cuộn 2 có 2 Idm đi qua và cuộn 3 có 1 Idm đi qua.
3

3

Page 16


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Trong trƣờng hợp đó thì:
2
2
2

2 
1 
I
.
R

I
.
R

I
P N = 3.  dm B( C)  dm  B( T )  dm  .R B( H ) 
3 
3 


2
2
2


2 
1 
I
.
R

I
.
1
,
5
.
R

I
= 3.  dm B( C)  dm 
 dm  .1,5.R B( H ) 
B( T )
3 
3 



Tính ra có:
RB(C)=
Nếu:
Thì:

2

PN .U dm
. 10 3
2
1,83.S dm

()

P N tính bằng kW, Uđm bằng kV, Sđm bằng kVA
RB(C)
còn

2
PN .U dm
=
. 10 3 ()
2
1,83.S dm

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(CT ) %,

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 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 đƣợc chế tạo với công suất lớn (X B 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 phƣơng trình trên ta giải ra ta có:
UN(C)% =

U N 1C  T  %  U N C  H  %  U N T  H  %
2
Page 17


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1

UN(T )% =
UN(H)% =

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 đƣợc 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 nhƣ của máy biến áp 2 dây quấn.

Page 18


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1

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 đƣợc sử dụng rộng rãi do những
đặc tính ƣu việt của chúng nhƣ 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 lƣợng là 40MVA có tổn thất công suất trong lõi thép và cuộn dây là
210 kW, còn trong máy biến áp thƣờng công suất nhƣ thế thì tổn thất là 373 kW.
- Máy biến áp tự ngẫu giá tiền rẻ hơn.
- Trọng lƣợng máy biến áp tự ngẫu nhỏ hơn. Trọng lƣợng phần ruột của máy
biến áp tự ngẫu 1 pha 220/110kV dung lƣợng 40MVA là 27 000 kg, còn máy biến áp
thƣờng là 58 000 kg.
Bởi vậy máy biến áp tự ngẫu cùng kích thƣớc sẽ có dung lƣợng lớn hơn.
- Máy biến áp tự ngẫu, trung điểm của nó phải nối đất nên nó đƣợc 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 đƣợc.
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 đƣợc dùng rộng rãi trong lƣới 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 đƣợc trình bày trên (hình 27). Cuộn dây giữa các đầu ra C và T gọi là cuộn nối tiếp, còn giữa T và O gọi là cuộn chung.
C

IC
T

H
UH

H

IH

C

IntI

UC

Ich

UT

T

T

0

Hình 2-7. Sơ đồ của máy biến áp tự ngẫu
b) Công suất định mức, công suất tiêu chuẩn.
Máy biến áp tự ngẫu đƣợc đặc trƣng bằng hai đại lƣợng: 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
Page 19


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
số đó đƣợc xác định bằng cách chia Sđm cho trị số điện áp tƣơng 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:
Snt =

1
3 Iđm(C) UC 1  U T  = Sđm 1  

3 Iđm(C) (UC - UT ) =

UC 





(2-6)

k

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

Sch = Sđm 1  
 k

(2-7)

và tƣơng 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
 1
ngẫu đều bằng Sđm 1   . Trị số này gọi là công suất tiêu chuẩn Stc của máy biến áp
 k

tự ngẫu. Vậy:

 1
Stc = Sđm 1   = . Sđm
 k

 1
Đại lƣợng 1   =  gọi là hệ số " có lợi" của máy biến áp tự ngẫu.
 k

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
Page 20


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
ngẫu càng có lợi. Khi tỷ số biến đổi là 220/110kV thì hệ số "có lợi" bằng 0,5 nhƣ 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 tƣơng tự nhƣ máy biến áp 3 cuộn dây,
là một hình sao ba nhánh (hình 2-8), tƣơng tự nhƣ sơ đồ đẳng trị của máy biến áp
nhƣ đã trình bày ở trên.
RB(C ) XB(C )

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

BB

GB

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, R B.
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 P N(C-T ) đƣợc tính theo dung lƣợng định
mức, còn tổn thất P’N(C-H ) và P’N(T -H) thì tính theo dung lƣợng tiêu chuẩn của máy
biến áp 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 đƣợc tính đổi theo công suất định mức của máy biến áp tự

ngẫu.

P' N C  H 
 S dm 
 
= P’N(C-H) 
2
 S tc 
2

P N(C-H)

P' N T  H 
 S dm 
 
P N(T -H) = P’N(T -H) 
2
 S tc 
2

Dựa theo sơ đồ đẳng trị, ta có thể xác định đƣợc tổn thất công suất định mức
trong từng cuộn dây cao áp, trung áp và hạ áp.
Page 21


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
P N(C) = 0,5 (P N(C-T ) + P N(C-H) - P N(T -H)).
P N (T ) = 0,5 (P N(C-T ) + P N(T -H) - P N(C-H)) = P N(C-T ) - P N (C).
P N (H) = 0,5 (P

N(C-H)

+ P N(T -H) - P N(C-T )) = P

N(C-H)

- P N (C).

Đến đây ta có thể tính đƣợc 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

. 10 3

2
S dm

2
PN T .U dm
2
Sdm

()

. 10 3

2
PN H .U dm
2
Sdm

()

. 10 3

()

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 )% đƣợc tính theo dung lƣợng định mức Sđm của máy
biến áp tự ngẫu, còn U'N(C-H)% và U'N(T -H)% tính theo dung lƣợng của cuộn dây hạ áp

nghĩa là theo dung lƣợng tiêu chuẩn Stc.
Để tính đƣợc 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 lƣợng định mức của máy biến áp tự ngẫu.
Vậy ta có:
UN(C-H)% = U'N(C-H).

S dm
= U'N(C-H). 1
S tc


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

S dm
= U'N(T -H). 1
S tc


Tƣơng tự nhƣ 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

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

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

=UN(C-H)% - UN(C )%
2
Có UN% của từng cuộn ta sẽ tính đƣợc XB của từng cuộn.
Page 22


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1
Điện kháng của từng cuộn dây là:
XB(C ) =
XB(T ) =
XB(H ) =

2
U N ( C) %.U dm

Sdm

. 10

()

. 10

()

. 10

()

2
U N ( T ) %.U dm

Sdm
2
U N ( H ) %.U dm

Sdm

Tính G và B của máy biến áp tự ngẫu giống nhƣ 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 nhƣ để bù các thông số phản kháng của đƣờng 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 đƣợc sử dụng để phát công suất phản kháng
vào các nút của mạng lƣới điện. Các thiết bị bù này đƣợc nối vào thanh góp của các
trạm và đƣợc 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 thƣờng đƣợc biểu diễn nhƣ nguồn cung cấp.
Trong các trƣờng hợp này sơ đồ thay thế các thiết bị bù công suất phản kháng do các
thiết bị bù phát ra đƣợc 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 đƣờng dây (bù dọc), các kháng điện nối song song… Trong các sơ đồ thay thế
các thiết bị bù này đƣợc biểu diễn bằng các thông số phản kháng tƣơng ứng: dung
kháng của các bộ tụ, điện dẫn phản kháng của kháng điện.
Dung kháng của các bộ tụ đặt nối tiếp vào đƣờng dây () đƣợc xác định theo
công thức

1 U dd2 t 3

XC 

.10 
C Qddt
Trong đó:

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

Page 23


MẠNG LƯỚI ĐIỆN 1

Uddt

Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý mắc nối tiếp Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý nối kháng
tụ vào đường dây

song song vào đường dây

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

BK 
Trong đó:

QddK 3
.10 ; S

U dd2 t

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 đƣợc phản ánh trong sơ
đồ thay thế. Tính đến ảnh hƣởng của tổn thất công suất tác dụng chỉ yêu cầu trong khi
đánh giá hiệu quả kinh tế của mạng điện.
1.4. PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHỤ TẢI KHI TÍNH CHẾ ĐỘ CÁC MẠNG
VÀ HỆ THỐNG
1.4.1. Phụ tải đƣợc 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)

Phƣơng pháp biểu diễn phụ tải này đƣợc áp dụng trong chế độ tính các mạng
phân phối điện áp thấp U < 1kV. Thông thƣờng, trong các mạng điện thành phố, nông
nghiệp, công nghiệp phụ tải cũng đƣợc 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
biến áp khu vực. Thƣờng giả thiết rằng, điện áp của các nguồn cung cấp đã biết. Khi cho
phụ tải ở dạng dòng điện không đổi (1.55) chế độ xác lập của mạng đƣợc mô tả bằng hệ
phƣơng trình đại số tuyến tính.

Page 24