Phân tích tổn thất điện năng trên đường dây siêu cao áp 500 KV đề xuất biện pháp giảm tổn thất điện năng

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

PHÂN TÍCH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG
DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV - ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
GIẢM TỔN THT IN NNG

DƯƠNG ANH CHIN

H NI - 2005


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG
DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV - ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Chuyên ngành Hệ thống điện
Mã số: 02.06.07

Giáo viên hướng dẫn: PGS-TS TRẦN BÁCH
Học viên:
DƯƠNG ANH CHIẾN

HÀ NỘI - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN NĂNG

Mục lục
Trang
Ch-ơng I: Lý thuyết đ-ờng dây siêu cao áp

1

I.1- Cấu trúc đ-ờng dây siêu cao áp xoay chiều

1

I.2- Đặc điểm kỹ thuật của đ-ờng dây siêu cao áp

3

I.3- L-ới truyền tải điện ở Việt Nam và khu vực ASEAN

4

I.4- Chế độ làm việc của đ-ờng dây thuần nhất

7

Ch-ơng II: Tổn thất công suất và tổn thất điện năng - Hiệu suất tải
điện trên đ-ờng dây siêu cao áp.

20

II.1- Tính tổn thất công suất

20

II.2- Tính tổn thất điện năng

27

II.3- Hiệu suất tải điện

34

Ch-ơng III: Xây dựng ph-ơng pháp tính tổn thất điện năng trên
đ-ờng dây siêu cao áp

37

III.1- Cơ sở lý luận

37

III.2- Tính toán chế độ của hệ thống tải điện

37

III.3- Thuật toán và ch-ơng trình

48

Ch-ơng IV: Nghiên cứu tổn thất điện năng trên đ-ờng dây 500kV

52

IV.1- Đ-ờng dây thuần nhất

52

IV.2- Tổn thất điện năng trên đ-ờng dây có bù

67

Ch-ơng V: Kết luận - Kiến nghị

79

Phụ lục 1: Ch-ơng trình tính đ-ờng dây dài

80

Phụ lục 2: Kết quả tính tổn thất điện năng trong các chế độ có tải

93

Phụ lục 3: Kết quả tính tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG §IÖN: 2003 - 2005

119


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN NĂNG

Mục lục
Trang
Mở Đầu

1

Ch-ơng I: Lý thuyết đ-ờng dây SCA

3

I.1- Cấu trúc đ-ờng dây siêu cao áp xoay chiều

3

I.1.1- Đặc điểm đ-ờng dây SCA xoay chiều

3

I.1.2- Về khoảng cách cách điện và hành lang an toàn

4

I.1.3- Chế độ làm việc của đ-ờng dây SCA

4

I.1.4- Một số thông số của đ-ờng dây SCA

5

I.2- L-ới truyền tải điện ở Việt Nam và khu vực ASEAN

6

I.2.1- Hệ thống truyền tải điện Việt Nam

6

I.2.2- Ch-ơng trình liên kết hệ thống điện trong khu vực ASEAN

8

I.2.3- Liên kết l-ới điện giữa Việt Nam và Trung Quốc

8

I.3- Chế độ làm việc của đ-ờng dây thuần nhất

9

I.3.1- Tính toán các thông số của đ-ờng dây dài

9

I.3.2- Công thức chung tính chế độ đ-ờng dây dài thuần nhất

13

I.3.3- Phân bố điện áp và dòng điện trên đ-ờng dây

13

I.3.4- Góc

17

và công suất giới hạn Pgh

I.3.5- Công suất phản kháng trên đ-ờng dây

18

Ch-ơng II: Tổn thất công suất và tổn thất điện năng - Hiệu suất tải
điện trên đ-ờng dây siêu cao áp.
II.1- Tính tổn thất công suất
II.1.1- Tính tổn thất công suất trên đ-ờng dây dài
II.1.2- Tính tổn thất công suất trong máy biến áp
II.1.3- Tính tổn thất công suất trong tụ bù
II.1.1- Tính tổn thất công suất trong kháng bù ngang

II.2- Tính tổn thất điện năng
II.2.1- Tính tổn thất năng trên đ-ờng dây 110

220kV

II.2.2- Tính tổn thất năng trên đ-ờng dây 330

500kV

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG §IÖN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN NĂNG

II.2.3- Tính tổn thất năng trong máy biến áp
II.2.4- Tính tổn thất năng trong các thiết bị bù
II.3- Hiệu suất tải điện
Ch-ơng III: Xây dựng ph-ơng pháp tính tổn thất điện năng trên
đ-ờng dây SCA
III.1- Cơ sở lý luận
III.2- Tính toán chế độ của hệ thống tải điện
III.2.1- Mạng 4 cực
III.2.2- Thông số A, B, C, D của đ-ờng dây dài thuần nhất
III.2.3- Thông số A, B, C, D của các thiết bị bù
III.2.4- Thông số A, B, C, D của hệ thống tải điện
III.2.3- Tính toán chế độ của đ-ờng dây tải điện theo mạng 4 cực
III.3- Thuật toán và ch-ơng trình
Ch-ơng IV: Nghiên cứu tổn thất điện năng trên đ-ờng dây 500kV
IV.1- Đ-ờng dây thuần nhất
IV.1.1- Sơ đồ tính toán và thông số

IV.1.2- Tổn thất điện năng trong chế độ không tải

54

IV.1.3- Tổn thất điện năng trong chế độ có tải

55

IV.1.4- Xét ảnh h-ởng của vầng quang đến tổn thất điện năng
trên đ-ờng dây

64

IV.1.2- Tổn thất điện năng của đồ thị phụ tải

65

IV.2- Tổn thất điện năng trên đ-ờng dây có bù

67

IV.2.1- Thông số đ-ờng dây

67

IV.2.2- Xác định thông số thiết bị bù

68

Ch-ơng V: Kết luận - Kiến nghị

73

Phụ lục 1: Ch-ơng trình tính đ-ờng dây dài

80

Phụ lục 2: Kết quả tính tổn thất điện năng trong các chế độ có tải

93

Phụ lục 3: Kết quả tính tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải

119

Phụ lục 4: Kết quả tính tổn thất điện năng trên đ-ờng dây có bù

119

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG ĐIệN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN NĂNG

Lời cảm ơn

Trong hai năm đ-ợc đào tạo tại nhà tr-ờng, tôi đà nhận
đ-ợc sự giúp đỡ rất lớn của Tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội,
đặc biệt là các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện. Chính
sự giúp đỡ đó đà tạo nền kiến thức trong tôi lớn lên rất nhiều và

trợ giúp hữu hiệu cho tôi trong công tác nghiên cứu, sản xuất.
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật này, tôi
đà nhận đ-ợc sự h-ớng dẫn rất tận tình của PGS-TS Trần Bách,
sự giúp đõ rất lớn của các thầy giáo trong bộ môn Hệ thống
điện - Đại học Bách khoa Hà Nội, sự góp ý bổ xung của các
đồng nghiệp. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ sự biết ơn của mình
tới sự giúp đỡ của PGS-TS Trần Bách và các thầy cô giáo trong
bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách khoa Hà Nội, xin cảm
ơn tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội nơi đà tạo điều kiện rất
lớn cho tôi trong hai năm đào tạo vừa qua, xin cám ơn Công ty
T- vấn xây dựng điện 1, Trung tâm điều độ A0, Tổng công ty
Điện lực Việt Nam đà tạo điều kiện về thời gian và vật chất cho
quá trình đào tạo, cũng nh- cung cấp số liệu liên quan đến đề
án của tôi.
Do những hạn chế của bản thân và điều kiện tham khảo tài
liệu có hạn, chắc chắn đề tài này còn có những hạn chế và để
lại những khiếm khuyết. Tác giả mong nhận đ-ợc sự góp ý của
các thầy giáo tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội, các nhà phản
biện và các độc giả để các vấn đề lý luận đặt ra đ-ợc hoàn
thiện hơn và có cơ sở sớm đ-a đề tài đi vào thực tiễn.

Tác giả
D-ơng Anh Chiến

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

MỞ ĐẦU

Việt Nam có điều kiện địa lý là nằm trải dải dọc theo biển đơng,
với diện tích 379.000km2, mà chiều dài từ Bắc vào Nam tới trên
2000km. Các khu vực kinh tế trọng điểm và dân cư tập trung tại
hai dầu đất nước: Khu vực kinh tế đồng bằng Bắc bộ và Đơng
băc ở phía Bắc và khu vực kinh tế đồng bằng Nam bộ và đồng
bằng sông Cửu long ở phía Nam. Hai khu vực kinh tế cũng là
hai khu vực phụ tải cơ bản của hệ thống điện nằm cách xa nhau
tới hơn 1700km, là điều kiện cần để hình thành hệ thống lưới
điện SCA (siêu cao áp) nếu đặt vấn đề thống nhất hệ thống điện
trên toàn quốc.
- Một đặc điểm rất quan trọng trong cấu trúc hệ thống điện Việt
Nam là các nhà máy điện chủ yếu tập trung ở bốn khu vực đó
là:
+ Các nhà máy thuỷ điện ở Tây bắc.
+ Các nhà máy nhiệt điện than ở Đông bắc.
+ Các nhà máy thuỷ điện ở Tây nguyên.
+ Các nhà máy nhiệt điện dầu khí ở Tây nam bộ.
Các khu vực tập trung các nhà máy điện này nằm cách xa nhau
600 1000 km, đó là tiềnđề cho việc hình thành lưới điện SCA
để hoà các nhà máy điện thống nhất. Trong hệ thống điện Việt
Nam nhằm cung cấp tốt nhất, hiệu quả và an toàn nhất cho nhu
cầu dùng điện của nền kinh tế quốc dân.
- Để hỗ trợ truyền tải điện hai miền từ Bắc vào Nam vào mùa lũ
để tận dụng nguồn nước, nguồn năng lượng rẻ của các nhà máy
thuỷ điện và từ Nam ra Bắc vào mùa khô kiệt bởi các nhà máy
nhiệt điện khí ở miền Nam. Năm 1994 hệ thống điện Việt Nam
chính thức với sự ra đời của đường dây SCA 500kV Bắc Nam
mạch một và các trạm 500kV Hồ bình - Hà tĩnh - Pleicu - Phú
lâm. Đường dây 500kV Bắc Nam thực sự phát huy hiệu quả
trong việc cung cấp điện vào miền Nam trong nhưng năm chưa

xây dựng các nhà máy nhiệt điện khí trong những năm 1994
2000, và cung cấp điện ra miền Bắc vào mùa khô trong các năm
2004 2005 và 2008 sau ny.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG §IÖN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

- Cùng với sự tăng trưởng phụ tải 14% / năm, các nhà máy nhiệt
điện, thuỷ điện lớn liên tục được xây dựng trong đó phải kể đến
nhà máy thuỷ điện Sơn la (2400MW), Tuyên quang (600MW)...
và hệ thống điện SCA 500kV được phát triển mạnh mẽ với sự ra
đời của đường dây 500kV mạch hai Bắc Nam, các đường dây
500kV Quảng ninh - Sóc sơn, Quảng ninh - Thường tín, Hồ
bình - Sóc sơn ... và hàng chục trạm 500kV khác.
- Các đường dây 500kV thực sự là đường dây truyền tải hầu hết
cho hệ thống điện từ các nhà náy điện đến các trạm phân phối
500kV, cho các khu vực tập trung phụ tải, Do vậy việc nghiên
cứu các vấn đề liên quan đến đường dây SCA và đặc biệt là vấn
đề tổn thất điện năng là một vấn đề vơ cùng quan trọng, nó liên
quan đến hiệu quả, đến vấn đề tiết kiệm năng lượng và sự ổn
định của hệ thống điện trong thời kỳ phát triển kinh tế cơng
nghiệp hố, hiện đại hố đất nước.
- Với thời gian có hạn khơng thể đề cập nhiều vấn đề, đề án này
tập trung nghiên cứu một số vấn đề cơ bản sau đây:
+ Chương I: Lý thuyết đường dây SCA
+ Chương II: tổn thất công suất và tổn thất điện năng hiệu suất tải điện của đường dây siêu cao áp
+ Chương III: Xây dựng phương pháp tính tổn thất điện
năng trên đường dây SCA

+ Chương IV: Nghiên cứu tổn thất điện năng trên đường
dây 500kV
+ Chương V: Kt lun - Kin ngh.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN NĂNG

Các sách tham khảo

1. Trần Bách (2000) L-ới điện và Hệ thống điện Tập 1, 2. NXB KHKT - Hà
Nội
2. Trần Bách (2004) L-ới điện và Hệ thống điện Tập 3. NXB KHKT - Hà
Nội
3. Nguyễn Văn Đạm (2004) Thiết kế các mạng và Hệ thống điện. NXB
KHKT - Hà Nội.
4. Bùi Ngọc Th- (2002) Mạng cung cấp và phân phối điện. NXB KHKT Hà Nội.
5. Đặng Ngọc Dinh, Trần Bách, Ngô Hồng Quang, Trịnh Hùng Thám,
Nguyên Hữu Khái (1982) Hệ thống điện I và II. NXB Đại học.
6. LÃ Văn út (2001) Phân tích và điều khiển ổn định Hệ thống điện. NXB
KHKT - Hà Nội.
7. Võ Viết Đạn (1993) Một số vấn đề kỹ thuật điện cao áp ở siêu cao áp và
cực cao áp. Giáo trình.
8. III. 1988.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THèNG §IƯN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Chương trình tính đường dây dài.
Phụ lục 2: Kết quả tính tổn thất điện năng trong các chế độ có tải.
Phụ lục 3: Kết quả tính tn tht in nng theo th ph ti.

dƯƠNG ANH CHIÕN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

MỞ ĐẦU
Việt Nam có điều kiện địa lý là nằm trải dải dọc theo biển đơng, với diện tích
379.000km2, mà chiều dài từ Bắc vào Nam tới trên 2000km. Các khu vực kinh tế trọng
điểm và dân cư tập trung tại hai dầu đất nước: Khu vực kinh tế đồng bằng Bắc bộ và
Đơng băc ở phía Bắc và khu vực kinh tế đồng bằng Nam bộ và đồng bằng sơng Cửu
long ở phía Nam. Hai khu vực kinh tế cũng là hai khu vực phụ tải cơ bản của hệ thống
điện nằm cách xa nhau tới hơn 1700km, là điều kiện cần để hình thành hệ thống lưới
điện SCA (siêu cao áp) nếu đặt vấn đề thống nhất hệ thống điện trên toàn quốc.
- Một đặc điểm rất quan trọng trong cấu trúc hệ thống điện Việt Nam là các nhà máy
điện chủ yếu tập trung ở bốn khu vực đó là:
+ Các nhà máy thuỷ điện ở Tây bắc.
+ Các nhà máy nhiệt điện than ở Đông bắc.
+ Các nhà máy thuỷ điện ở Tây nguyên.
+ Các nhà máy nhiệt điện dầu khí ở Tây nam bộ.
Các khu vực tập trung các nhà máy điện này nằm cách xa nhau 600  1000 km, đó là
tiềnđề cho việc hình thành lưới điện SCA để hồ các nhà máy điện thống nhất. Trong
hệ thống điện Việt Nam nhằm cung cấp tốt nhất, hiệu quả và an toàn nhất cho nhu cầu
dùng điện của nền kinh tế quốc dân.

- Để hỗ trợ truyền tải điện hai miền từ Bắc vào Nam vào mùa lũ để tận dụng nguồn
nước, nguồn năng lượng rẻ của các nhà máy thuỷ điện và từ Nam ra Bắc vào mùa khô
kiệt bởi các nhà máy nhiệt điện khí ở miền Nam. Năm 1994 hệ thống điện Việt Nam
chính thức với sự ra đời của đường dây SCA 500kV Bắc Nam mạch một và các trạm
500kV Hồ bình - Hà tĩnh - Pleicu - Phú lâm. Đường dây 500kV Bắc Nam thực sự phát huy
hiệu quả trong việc cung cấp điện vào miền Nam trong nhưng năm chưa xây dựng các
nhà máy nhiệt điện khí trong những năm 1994  2000, và cung cấp điện ra miền Bắc vào
mùa khô trong các năm 2004  2005 và 2008 sau này.
- Cùng với sự tăng trưởng phụ tải 14% / năm, các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện lớn
liên tục được xây dựng trong đó phải kể đến nhà máy thuỷ điện Sơn la (2400MW),
Tuyên quang (600MW)... và hệ thống điện SCA 500kV được phát triển mạnh mẽ với sự
ra đời của đường dây 500kV mạch hai Bắc Nam, các đường dây 500kV Quảng ninh Sóc sơn, Quảng ninh - Thường tín, Hồ bình - Sóc sơn ... và hàng chục trạm 500kV khác.
- Các đường dây 500kV thực sự là đường dây truyền tải hầu hết cho hệ thống điện
từ các nhà náy điện đến các trạm phân phối 500kV, cho các khu vực tập trung phụ tải, Do
vậy việc nghiên cứu các vấn đề liên quan đến đường dây SCA và đặc biệt là vấn đề
tổn thất điện năng là một vấn đề vô cùng quan trng, nú liờn quan n hiu qu, n

dƯƠNG ANH CHIÕN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 1


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

vấn đề tiết kiệm năng lượng và sự ổn định của hệ thống điện trong thời kỳ phát
triển kinh tế cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước.
- Với thời gian có hạn khơng thể đề cập nhiều vấn đề, đề án này tập trung nghiên cứu
một số vấn đề cơ bản sau đây:
+ Chương I: Lý thuyết đường dây SCA
+ Chương II: tổn thất công suất và tổn thất điện năng - hiệu suất tải điện của

đường dây siêu cao áp
+ Chương III: Xây dựng phương pháp tính tổn thất điện năng trên đường dây
SCA
+ Chương IV: Nghiên cứu tổn thất điện năng trên đường dây 500kV
+ Chương V: Kt lun - Kin ngh.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 2


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

CHƯƠNG I
LÝ THUYẾT ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP
Trên thế giới hiện đang sử dụng các cấp điện áp siêu cao áp (SCA) xoay chiều sau:
330kV, 400kV, 500kV, 750kV và 1150kV. Các đường dây siêu cao áp có khả năng tải điện rất lớn và có thể
tải điện năng đi rất xa. Công suất và khoảng cách truyền tải điện càng lớn thì điện áp sử dụng truyền tải
càng cao, giá thành tải điện sẽ thấp hơn và độ che phủ mặt đất sẽ nhỏ hơn.
Khi công suất phụ tải lớn, công suất các nhà máy điện tập trung cao dẫn đến phải dùng
các đường dây siêu cao áp để tải điện và tạo thành lưới điện siêu cao áp. Ví dụ để truyền tải điện cho
một nhà máy điện có 4 tổ máy 300MW thì chỉ cần dùng hai đường dây 500kV để tải điện trong khi nếu
dùng đường dây 220kV truyền tải thì cần phải dùng từ 8  10 đường dây.
I.1 ĐẶC ĐIỂM ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP XOAY CHIỀU

I.1.1 Dùng dây phân pha
Cấu trúc chung của đường dây SCA xoay chiều là đường dây một mạch hoặc hai mạch
và dùng dây phân pha. Thay vì mỗi pha phải dùng một sợi dây đơn như ở các đường dây điện áp thấp,
người ta dùng nhiều sợi dây cho một pha gọi là đường dây phân pha, các sợi dây này được kết chặt trên
góc của một khung định vị đa giác đều để giữ chúng luôn song song với nhau. Đường dây 500kV mỗi pha

có 3 hoặc 4 sợi.
Thông thường số dây phân pha của đường dây SCA được lựa chọn là:
+ Đường dây 330kV : 2 dây.
+ Đường dây 500kV : 3  4 dây.
+ Đường dây 750kV : 4 dây.
+ Đường dây 1050kV : 6 dây.
Các lý do để áp dụng đường dây phân pha đó là:
+ Dòng điện trên đường dây SCA rất lớn: đường dây 500kV có I=1000A tính theo cơng
suất tự nhiên 900MW. Vì vậy dây dẫn cho các đường dây này do đó có tiết diện rất lớn, cho đường dây
500kV cỡ 1000mm2 đến 1200mm2. Sản xuất dây dẫn tiết diện lớn và thi cơng lắp đặt chúng gặp rất nhiều
khó khăn. Vì thế người ta dùng dây phân pha gồm nhiều sợi trên một pha để dễ chế tạo và thi cụng.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG ĐIệN: 2003 - 2005

trang 3


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

+ Nhưng lý do chính để phân pha là: Tác dụng của phân pha đối với yêu cầu giảm cường
độ điện trường và giảm tổn thất công suất do hiện tượng vầng quang. Xung quanh dây dẫn khi vận hành
xuất hiện điện trường với cường độ cao. Điện trường này sinh ra hồ quang do đó dẫn đến tổn thất
cơng suất và điện năng rất lớn đặc biệt trong thời tiết xấu, đồng thời gây nhiễu vô tuyến rất cao.
Tuy nhiên đối với đường dây 500kV trở lên, không chọn dây dẫn theo mật độ
kinh tế vì những hạn chế về tổn thất vầng quang và nhiễu vô tuyến. Ở cộng hòa liên bang Nga là 0,5A/mm2.
Tiết diện dây dẫn tối thiểu cho điện áp 500kV là 900mm2.
I.1.2 Về khoảng cách cách điện và hành lang an toàn
Khoảng cách cách điện và chiều dài chuỗi sứ rất lớn. Chiều dài của chuỗi sứ siêu cao áp
chỉ phải xác định theo điện áp vận hành (khơng phải tính đến q điện áp nội bộ như đối với điện áp
35-110kV) thì số bát sứ 500kV có thể từ 22 đến 25 bát và lớn hơn, chuỗi sứ 500kV dài khoảng 4 đến 5 m

và hơn nữa. Điều này làm cho độ lệch ngang của chuỗi sứ là rất lớn, dẫn đến khoảng cách pha phải lớn.
Một yếu tố nữa là do dây dẫn của đường dây SCA rất lớn, khả năng chịu tải trọng lớn,
cột và móng có kích thước rất lớn . Vì vậy để giảm chi phí cho cơng trình người ta thường kéo dài các
khoảng cột dẫn đến đường dây có khoảng cách pha lớn, hành lang an tồn rộng, chiều cao cột rất cao.
- Ảnh hưởng đến môi trường chung quanh đường dây: Đối với đường dây siêu cao áp
sẽ gây ra chiếm nhiều diện tích đất để xây dựng đường dây và trạm biến áp, gây ra tiếng ồn do hồ quang,
gây nhiễu vô tuyến, ảnh hưởng đến cảnh quan và ảnh hưởng do cường độ điện trường đến khoảng
không dưới đường dây và mặt đất.
Cường độ điện trường ảnh hưởng không tốt tới người và gia súc, có khi gây ra điện
thế nguy hiểm trên các vật liệu kim loại dưới đường dây. Cường độ điện trường cho phép từ 5 đến
25 kV/cm tùy thuộc vào loại đường dây. Do đó thời gian con người và gia súc ở dưới đường dây phải
được hạn chế đến mức không nguy hiểm cho sức khỏe. Để hạn chế các ảnh hưởng nêu trên có thể dùng
các biện pháp thay đổi cấu trúc làm cho đường dây đắt tiền lên.
- Độ tin cậy: ở đường dây siêu cao áp đòi hỏi độ tin cậy rất cao, bởi sự cố các
đường dây này gây ảnh hưởng rất lớn cho phụ tải. Để đảm bảo độ tin cậy cao phải: tăng cách điện
đường dây, tăng sức chịu lực của cột và móng, tăng số mạch song song.
I.1.3 Chế độ làm việc của đường dây SCA:
Công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra rất lớn, sự phân pha dây dẫn
càng làm cho công suất này lớn hơn. Công suất phản kháng do điện dung sinh ra lớn gây ra các vấn đề kỹ
thuật phức tạp cần phải giải quyết đặc biệt trong chế độ non tải hoặc không non ti ca li in v
ng dõy.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 4


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

Sự tăng cao điện áp ở cuối các đường dây có thể vượt qua khả năng chịu đựng của

thiết bị phân phối điện, đường dây 500kV không được cao quá Umaxcp=525kV) và gây ra nguy cơ tự kích
thích và tự dao động tăng dần lớn ở các nhà máy điện.
Trong chế độ max, nếu đường dây cấp điện từ hệ thống cho nút phụ tải thì tổn thất
điện áp có thể rất lớn, do đó để đảm bảo tính kinh tế người ta tránh không tải nhiều công suất phản
kháng trên đường dây siêu cao áp, để cấp công suất phản kháng đối với đường dây siêu cao áp ta phải
đặt bù tại các nút phụ tải khu vực. Điều chỉnh điện áp trong lưới điện có đường dây dài khá phức tạp,
cần lượng công suất phản kháng rất lớn biến thiên từ dung tính sang cảm tính, đây là vấn đề kinh tế - kỹ
thuật rất phức tạp.
Nếu đường dây nối liền các phần độc lập của hệ thống điện hoặc các hệ thống điện
gần nhau (gọi là các đường dây liên lạc hệ thống) có độ dài lớn thì gặp phải vấn đề khả năng tải theo
cơng suất giới hạn và ổn định tĩnh. Nếu độ dự trữ ổn định tĩnh thấp thì phải có các biện pháp nâng cao.
Ổn định động của hệ thống điện công suất lớn cũng là vấn đề rất phức tạp và nan giải , làm hạn chế
khả năng tải của đường dây dài. Để giải quyết vấn đề này cần phải phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ
và lựa chọn sơ đồ hợp lý của đường dây dài.
Các vấn đề trên làm cho đường dây siêu cao áp có độ dài hơn 300km phải được trang bị thêm
các thiết bị bù phụ: tụ điện bù dọc, kháng điện bù ngang, máy bù tĩnh ( SVC hay STATCOM ) hay máy bù
đồng bộ để xử lý vấn đề tăng cao điện áp, quá tải máy phát điện trong chế độ không tải và non tải,
đảm bảo điện áp cuối đường dây hoặc nâng cao khả năng ổn đinh tĩnh trong chế độ max. Số luợng,
dung lượng và vị trí đặt của các thiết bị này là kết quả của bài toán kinh tế - kỹ thuật.
Lưới điện có đường dây siêu cao áp ngắn, một đường dây thì khơng cần phải đặt
thiết bị bù để giải quyết các vấn đề kỹ thuật nêu trên cho hệ thống điện.
Để giải quyết các vấn đề kỹ thuật nan giải nói trên của đường dây siêu cao áp xoay
chiều, có thể sử dụng lưới điện một chiều. Tuy nhiên lưới điện một chiều sẽ không thay thế lưới điện
xoay chiều mà chỉ tham gia vào lưới điện xoay chiều ở những vị trí nhất định nhằm khắc phục các nhược
điểm của nó , làm cho hiệu quả kinh tế của hệ thống điện chung cao hơn.
Lưới điện truyền tải Việt Nam hiện tại và trong tương lai gần sẽ vẫn là lưới điện siêu
cao áp 500kV kết hợp lưới điện cao áp 220kV. Lưới điện này có cấu trúc phức tạp nhiều nguồn điện,
nhiều mạch vịng với nhiều cấp điện áp.
I.1.4 Một số thơng số của đường dây siêu cao áp như sau:
330

500
Điện áp định mc, kV

750

1150

in ỏp ln nht, kV

363

525

787

1200

Tng tr súng ZS,

300

290

280

270

dƯƠNG ANH CHIÕN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 5

PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

Công suất tự nhiên Ptn, MW

350

850

2190

4000

Khoảng cách pha, m

7,5

12,4

14

18,5

Độ treo cao trung bình của dây dẫn, m

12,5

14

18,5

24

Độ treo cao trung bình của dây chống sét, m

22,2

24,3

30

39,9

Khoảng cách giữa các dây chống sét, m

9,4

14,6

22,1

33,8

Khoảng cách từ điểm thấp nhất đến mặt đất, m

5,5

8,24

11,3

16,8

1620

2427

35

41

Số cách điện trong chuỗi

I.2 LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ KHU VỰC ASEAN

I.2.1 Hệ thống truyền tải điện Việt Nam
Hệ thống truyền tải của Việt Nam bao gồm các cấp điện áp 220kV và 500kV.
Hệ thống điện 500kV bắt đầu vận hành từ giữa năm 1994, với việc đưa vào vận hành
đường dây 500kV Bắc - Nam dài gần 1700km và hai trạm 500kV Hịa Bình và Phú Lâm, công suất mỗi trạm là
900MVA và hai trạm bù tại Hà Tĩnh và Pleicu.
Bảng thống kê lưới điện 220kV và 500kV của EVN đến cuối năm 2003 xem bảng sau:
TT
1
2

Cấp điện áp
500kV
220kV

Đường dây
(km)
2120
4671

Trạm biến áp ( trạm / MVA)
Nâng áp
2/1764

Phân phối
6/4050
48/10752

Tồn bộ
8/5814

- Tổng cơng suất nguồn điện của Việt Nam giai đoạn 2010-2020 được trình bày dưới
bảng sau:
Tổng công suất nguồn năm 2010 : 21.190 MW
Thủy điện

9540 MW

Nhiệt điện chạy than

4450 MW

Nhiệt điện chạy dầu + khí

6835 MW

Nhập khẩu

365 MW

Tổng công suất nguồn năm 2020 : 36.540 MW
Thủy điện

15650 MW

Nhiệt điện chạy than

6850 MW

Nhiệt điện chạy dầu + khớ

10440 MW

in nguyờn t

2000 MW

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 6


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

Nhập khẩu

1600 MW

Khối lượng phát triển lưới 500kV dự kiến trong các giai đoạn đến năm 2020 được
trình bày trong bảng sau:
TT

Các đường dây 500kV dự kiến xây dựng trong giai đoạn 2000  2020
Tên cơng trình
Số mạch x km

Các cơng trình xây dựng 1994  2000
1
Hồ Bình – Hà Tĩnh

Chiều dài

1x341

341

2

Hà tĩnh - Đà Nẵng

1x390

390

3

Đà Nẵng - Pleicu
Pleiku – Phú Lâm
Yali – Pleicu

1x259

259

1x496
2x23

496
46
1532

1x547

547

4
5

Tổng
Các cơng trình xây dựng giai đoạn 2001  2010
1
Pleicu-Phú Lâm (mạch2)
2

Pleicu - DungQuất - Đà Nẵng

1x280

280

3

Phú Mỹ - Nhà Bè

2x49

98

4

Hà Tĩnh - Đà Nẵng (mạch 2)

1x390

390

5

Nho Quan - Hà Tĩnh

1x260

260

6

Nho Quan - Thường Tín

1x75

75

7

Rẽ vào trạm 500kV Nho Quan
Nhà Bè - Phú Lâm
Nhà Bè - Ô Mơn
Cà Mau - Ơ Mơn
Phú Lâm - Ơ Mơn

2x30

60

1x16
1x180
2x150
1x170
2x20

16
180
300
170
40

8
9
10
11
12

Rẽ vào Đồng Nai 3&4

Tổng

2416

1

Các cơng trình xây dựng giai đoạn 20112020
1x180
Hồ Bình - Sơn La

180

2

Sơn La - Nho Quan

1x240

240

3

Sơn La - Sóc Sơn

2x200

400

4

Sóc Sơn - Tràng Bạch

1x95

95

5

Tràng Bạch - Thường Tín

1x110

110

6

Rẽ Qung Tr - Qung Tr

2x5

10

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 7


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

TT

Tên cơng trình

7

Phú Mỹ - Biên Hồ

Số mạch x km
1x40

Chiều dài
40

8

Biên Hồ - Tân Định

1x30

30

9

Rẽ Hóc Mơn - Hóc Mơn

2x10

20

10

Biên Hoà - Thủ Đức

2x20

40

11

Điện ng.tử - Phú Mỹ

1x160

160

12

Nha Trang - Điện Ng.Tử - Di Linh

1x160

160

13

Điện Ng.Tử - Biên Hoà

2x170

340
1825

Tổng
Tổng cộng :

5.773km

I.2.2 Chương trình liên kết hệ thống điện trong khu vực Asean.
Hiện nay trong khu vực có một số cơng trình liên kết hệ thống điện đã đưa vào vận hành và đang
trong giai đoạn nghiên cứu bao gồm:
Bảng định hướng liên kết lưới điện chính trong khối ASEAN

Thái Lan - Lào

HVAC mua bán điện

công suất trao
đổi (MW)
2015/1578

TháiLan- Myanmar

HVAC mua bán điện

1500

Thái Lan-Campuchia

2004/2016

Việt Nam-Lào

HVAC mua bán / trao đổi điện 80/300
1887
HVAC mua bán điện

Campuchia-Việt Nam

HVAC mua bán điện

80/120

2003/2006

Dự án

Kiểu liên kết

Năm thực hiện
2008/2010
2013

2007-2016

I.2.3 Liên kết lưới điện giữa Việt Nam và Trung Quốc
Để đáp ứng nhu cầu phụ tải tăng trưởng ở mức rất cao, chính phủ đã thống nhất cho
Tổng công ty Điện lực Việt Nam nghiên cứu các phương án kết nối với lưới điện Trung Quốc ở cấp
điện áp 500kV. Theo số liệu của Viện Năng Lượng sẽ có 4 phương án liên kết 500kV vào năm 2016-2017:

Phương án 1: nhập tồn bộ cơng suất theo hướng Honghe (châu Honghe, Vân Nam- Trung Quốc) về

trạm 500kV Sóc Sơn. Phương án này cần xây dựng 400km 2 mạch đường dây 500kV, dây AC 4x330 (
160km trên đất Trung Quốc, 240km trên đất Việt Nam) từ trạm 500kV Honghe đến trạm 50kV Sóc Sơn.

Phương án 2: cần xây dựng 400km đường dây 500kV một chiều 3x1272 ( 160km trên đất Trung

Quốc, 240km trên đất Việt Nam) và hai trạm nắn dịng (converter), cơng suất 2000MW đặt tại Honghe và Súc
Sn.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG ĐIệN: 2003 - 2005

trang 8


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

Phương án 3: nhập 1000MW công suất từ trạm 500kV Honghe (châu Honghe, Vân Nam- Trung
Quốc) về trạm 500kV Sóc Sơn (hoặc trạm 500kV Việt Trì ) và 1000MW từ trạm 500kV Yuan Jiang về trạm
500kV Lai Châu. Phương án này cần xây dựng 400km(360) 1 mạch đường dây 500kV Honghe- Sóc Sơn (
Việt Trì), dây AC 4x330, và 160km từ trạm 500kV Yuan Jiang đến trạm 500kV Lai Châu.

Phương án 4: nhập 100MW công suất từ trạm 500kV Honghe (châu Honghe, Vân Nam- Trung Quốc)

về trạm 500kV Sóc Sơn (hoặc trạm 500kV Việt Trì ) và 1000MW từ trạm 500kV Fangcheng (Quảng Tây,
Trung Quốc) về trạm 500kV Quảng Ninh (Việt Nam). Phương án này cần xây dựng 400km (360km) 1 mạch
đường dây 500kV Honghe- Sóc Sơn (Việt Trì), dây AC 4x330, và 180km từ trạm 500kV Fangcheng đến trạm
500kV Quảng Ninh.
I.3 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐƯỜNG DÂY THUẦN NHẤT

I.3.1 Tính tốn các thơng số của đường dây dài
Các thông số đặc trưng của đường dây dài bao gồm tổng trở sóng Zs, hệ số truyền sóng , độ dài sóng ,
tốc độ truyền sóng  và chl, shl.
Tính Zs và :
Các thơng số đặc trưng:
Tổng trở sóng Zs = Zst + j Zsa

Zs =

R0 + jX 0
Z0
=
= Z s e j = Z s 
G0 + jB0
Y0

(1.1)

Hệ số truyền sóng  =  + j

 = Y0 Z 0 = (G0 + jX 0 )( R0 + jB0 ) =  + j = e j = 

(1.2)

Có 2 cách tính gần đúng Zs và  khi đã biết Zo và Yo:

1. Khai căn trực tiếp:
Tổng trở sóng khi đã biết Zo và Yo được đưa vầ dạng mơđun và góc:
Z0 = Z0z
Y0 = Y0Y
Sau đó áp dụng các công thức:

Zs =

Z 0  z
Z 0  Z − Y
Z0
=
=

= Z s 
Y0
Y0  Y
Y0
2

 − Y
 = Z 0  Z .Y0  Y = Z 0 .Y0  Z
=  s 
2

(1.3)
(1.4)

2. Dùng các công thức khai trin chui:
Xột ba trng hp:

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 9


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

a) Khơng tính đến điện trở R0 và điện dẫn G0 của đường dây (đường dây không tổn thất):

Zs =

=

jX 0
=
jB0

X0
= Z so
B0

jX 0 . jB0 = j X 0 B0 = 0 + j 0

(1.5)

Ta thấy rằng tổng trở sóng chỉ có phần thựcZS0, hệ số truyền sóng chỉ có hệ số pha  = 0, hệ số
suy giảm  = 0.

b) Xét đến điện trở R0 của đường dây (G=0):

Zs =

R0 + jX 0
=
jB0

X0 
R 
R
1 − j 0  = Z so 1 − j 0
B0 
X0 
X0


 = ( R0 + jX 0 ) jB0 = j 2 X 0 B0 1 − j


Đại lượng1 − j

R0 
R
 =  0 1 − j 0
X0 
X0

R0
có thể phân thành chuỗi, chuỗi này hội tụ khi

X0

-1Do tỷ số R0/X0 nhỏ nên ta chỉ lấy số hạng đầu của chuỗi này:

R0 
R 
 1 − j 0 
X0 
2X 0 
cuối cùng ta có:
1− j

Zs =


− R0
X0 
R 
R 
1 − j 0  = Z so 1 − j 0  ;  = arctg
B0 
2X 0 
2X 0 
2X 0



 = j X 0 B0 1 − j

R0  R0
=
 0 + j 0 =  + j
2 X 0  2 X 0

(1.6)


Như vậy khi tính thêm điện trở thì  khơng đổi và bằng 0. Thực ra 0 có thay đổi nhưng rất
nhỏ:


R02 
 0 = X 0 B0 1 + 2 
 8X 0 
R
0 = 0
2Z S 0
ZS0 và 0 là tổng trở sóng và hệ số pha khi khơng tính đến điện trở đường dây (R = 0)
c) Xét cả điện tr R0 v in dn G0:

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 10


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

tổng trở sóng:

1
Y0
Z0
Y0
Z0
Z
Y
=
=
=
= 0 hay là
= 0
ZS
Z0
Y 0 Z 0Y 0


Z 0Y 0

Zs =

(1.7a)

Giá trị tuyệt đối của tổng trở sóng tính theo cơng thức sau:

R2 + X 2
G2 + B2
Hệ số truyền sóng:
ZS = 4

(1.7b)

 = Z 0 Y 0 = (R0 + jX 0 )(G0 + jB0 ) =  + j

(1.8a)

Lấy bình phương của :

 2 =  2 −  2 + 2 j = R0 G0 − X 0 B0 + j ( R0 B0 + G0 X 0 )
Lấy bình phương của giá trị tuyệt đối của :

 =  2 +  2 = R02 + X 02 )( B02 + G02 )
2

ta rút ra: 2 - 2 = R0G0 - X0B0 và 2 = R0B0 + G0X0
Từ các phương trình trên rút ra:

1
1
( R0G0 − X 0 B0 ) +
( R02 + X 02 )(G02 + B02 )
2
2
1
1
 = ( X 0 B0 − G0 R0 ) + ( R02 + X 02 )(G02 + B02 )
2
2
Bước sóng và tốc độ truyền sóng:
Ta có tốc độ truyền sóng:

=

v=

1
=
L0 C0

vas

r r

(1.8b)

, [km/s]

Đối với đường dây trên không r = 1, r = 1, vì vậy tốc độ truyền sóng bằng tốc độ ánh sáng.
Nếu tính đến điện trở thì:
v = 3.105.

8 X 02
, [km/s]
8 X 02 + R02

Độ dài sóng giá trị:
=

2



=

2v



=

v
, [km]
f

Tính chl, shl
Trường hợp đường dây không tổn thất các thông s trờn trờn s l:

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 11


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

Do R = 0; G = 0, theo các qui tắc lượng giác hyperbol:
chx = chj0x = cos0x

(1.9)

shx = shj0x = jsis0x

a) Trường hợp tính thêm điện trở:

R0
 0 x + j 0 x) =
2X 0
R
R
= ch( 0  0 x)chj 0 x + sh( 0  0 x)shj 0 x) =
2X 0
2X 0
R
 cos 0 x + j 0  0 x.sin  0 x
2X 0

ch x = ch(

(1.10)

Bởi vì chj0x = cos0x; shj0x = jsin0x và do tỉ số R0/2X0 rất bé nên:
R
R
R
ch( 0  0 x)  1; sh( 0  0 x)  0  0 x
2X 0
2X 0
2X 0
Tương tự:

R0
R

 0 x + j 0 x)  0  0 x cos 0 x + j sin  0 x
2X 0
2X 0
b) Trường hợp tính cả điện trở R và điện dẫn G ta có hai cách tính:
sh x = sh(

(1.11)

* Tính theo hàm lượng giác
x = x + jx
chx = ch(x + jx) = ch(x).cos(x) + jsh(x).sin(x)

(1.12)

shx = sh(x + jx) = ch(x).cos(x) + jsh(x).sin(x)
Cơng suất tự nhiên
Đó là cơng suất ở chế độ làm việc của đường dây dài khi tổng trở thay thế phụ tải ở cuối
đường dây Zpt bằng tổng trở sóng Zs của đường dây.
Tổng trở thay thế của phụ tải được tính như sau:

U2
I2
U2 là điện áp pha, I2 là dòng điện phụ tải cuối đường dây.
Zpt = Zs ta rút ra:
U
U
Z s = 2 hay I 2 = 2
I2
Zs
Z pt =

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG §IÖN: 2003 - 2005

(1.13)

trang 12


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

nhiên, Stn.

Cơng suất phụ tải cuối đường dây có tổng trở thay thế bằng tổng trở sóng gọi là cơng suất tự
- Tính theo điện áp pha:

3U 22 U 22
Stn = Ptn + jQtn = * =
.(cos + j sin  ) = S tn 
Zs
Zs
Tính theo điện áp dây:

(1.14)

U 22 U 22
(1.15)
Stn = Ptn + jQtn = * =
.(cos + j sin  ) = Stn 
Zs Zs
Do tính san bằng điện áp, chế độ vận hành với công suất tự nhiên là chế độ rất thuận

lợi và công suất tự nhiên được coi là thông số đặc trưng cho khả năng tải của đường dây tải điện đi
xa.
I.3.2 Cơng thức chung tính chế độ đường dây dài thuần nhất
Đường dây thuần nhất là đường dây khơng có thiết bị bù và cũng khơng tính đến các thiết bị
phân phối ở hai đầu như máy biến áp...
Công thức tổng qt để tính điện áp và dịng điện tại điểm x bất kì tính từ cuối đường dây khi
biết điện áp và dòng điện cuối đường dây U2 và I2, thêm vào 3 để tính cho điện áp dây:
Ux = U2chx + 3 I2Zsshx

U2
sh x
3 Zs
Thay Zs và ch và sh theo (1.12) vào công thức trên ta được Ux và Ix:
Ix = I2chx +

(1.16)

Ux = U2(chx.cosx + jshx.sinx) + 3 I2Zs(shx.cosx+jchx.sinx)
Ix = I2(chx.cosx + jshx.sinx) +

U2
(shx.cosx+jchx.sinx)
3Z s

(1.17)
Để tính điện áp và dòng điện tại đầu đường dây U1 và I1 ta thay x bằng độ dài đường dây l
vào các công thức trên.
Công suất đầu đường dây:
S t = 3U 1 I1*

Với các cơng thức trên đủ để tính phân bố điện áp, dịng điện và tính cơng suất trên đường dây
dài thuần nhất. Tuy nhiên để nghiên cứu hành vi của đường dây dài một cách tông quát, ta cần có các cơng
thức giải tích thể hiện quan hệ giữa điện áp, dịng điện và cơng suất trong một số trường hợp riêng:
đường dây không tổn thất và ng dõy tớnh n in tr R.

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 13


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

I.3.3 Phân bố điện áp và dòng điện trên đường dây
1. Đường dây không tổn thất (R = 0; G = 0).
Trong thực tế khơng có đường dây khơng tổn thất, nhưng do tỉ lệ giữa điện trở và điện dẫn
với điện kháng và dung dẫn của đường dây siêu cao áp 220kV trở lên rất nhỏ nên cũng có thể xem như
đường dây không tổn thất.
Trường hợp thông thường nhất khi tính tốn chế độ của đường dây dài tải điện là tính
tốn phân bố điện áp trên đường dây, điện áp và công suất ở đầu đường dây tải điện khi đã biết điện
áp và công suất ở cuối đường dây tải điện.
Do R = 0, G = 0 nên ZS = ZS0;  = 0 + j0
Theo (1.12) nên các phương trình cơ bản (1.17) sẽ trở thnh:

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HọC Hệ THốNG ĐIệN: 2003 - 2005

trang 14


PHÂN TíCH TổN THấT ĐIệN NĂNG TRÊN ĐƯờNG DÂY SCA 500KV - Đề XUấT BIệN PHáP GIảM TổN THấT ĐIệN N¡NG

Ux = U2cos0x + j 3 I2ZS0sin0x

U2
sin  0 x
3 ZS0
Lấy véctơ U2 trùng với trục thực có phương trình tính Ul:
Ix = I2cos0x + j

U1 = U2cos0x +j 3 I2ZS0sin0x

(1.18a)

(1.18b)

Tích 0x trong các phương trình trên được gọi là độ dài sóng.
Bây giờ biến đổi (1.18) sao cho Ux là hàm số của P2 và Q2 ở cuối đường dây, giả thiết Q2 là cảm
tính (lấy dấu +, nếu là dung tính sẽ lấy dấu -), cơng suất phản kháng từ đường dây truyền vào hệ thống
nhận điện. Lấy U2 làm gốc tính tốn ta có:

S 2*
P − jQ2
I2 =
= 2
3U 2
3U 2

(1.18c)

Tổng trở sóng ZS0 có thể biểu diễn theo công suất tự nhiên Ptn và điện áp U2

U 22
ZS0 =
Ptn

(1.18d)

Thay (1.18b), (1.18c) vào (1.18d) ta được:

P2 − jQ2 U 22
U x = U 2 cos 0 x + j 3
. .sin  0 x =
3U 2 Ptn

= U 2 (cos 0 x + Q2* sin  0 x + jP2* sin  0 x)
Điện áp đầu đường dây:
U1 = U 2 (cos 0l + Q2* sin  0l + jP2* sin  0l )
trong đó l là độ dài đường dây tính bằng km.

(1.18)
(1.19)

Tương tự ta có:

U2
P2* cos 0 x + j(sin  0 x − Q2* cos 0 x
3Z S 0
U2
P2* cos 0l + j(sin  0l − Q2* cos 0l 
Il =
3Z S 0

Ix =

(1.20)

Tỷ số tuyệt đối giữa điện áp ở đầu và cuối đường dây là hệ số sụt áp Ku:

Ku =

U1
= (cos 0l + Q2* sin  0l ) 2 + ( P2* sin  0l ) 2
U2

(1.21a)

Khi đường dây không tải P2* = 0 ; Q2* = 0 nờn:

dƯƠNG ANH CHIếN - CAO HäC HƯ THèNG §IƯN: 2003 - 2005

trang 15