Sơ đồ tính toán điện dung đường dây SCA hai mạch ngược pha 34... Xét một đường dây 500 kV hai mạch, cĩ dây dẫn các pha được bố trí thẳng đứng, mỗi mạch được bố trí ở một phía của cột và
Trang 1TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tập 45, số 2, 2007 Tr 33-39
TÍNH TOÁN ĐIỆN DUNG DUONG DAY 500 kV HAI MACH CO
THỨ TỰ PHA NGƯỢC NHAU
NGUYỄN ĐỊNH THANG, LE TUAN ANH
I TONG QUAT
Xét một hệ “3 day - đất“, mỗi dây có độ treo cao hi, ban kính ti và có mật độ điện tích trên
đơn vị dài tị (¡ = 1, 3) như trên hình 1
Hình ï Hệ “3 dây-đất”
Điện thế trên các dây được xác định theo hệ phương trình Maxwell như squ:
(ị = 0ytị † 012t2 † Giạt;
(0; = 0ạitị Ð 04212 † a1,
,Trong phương trình trên @y, (0a, Qs lần lượt là điện thế trên các day 1, 2, 3; aii, dạ, lần lượt là
hệ số thế riêng của dây ¡ và tương hỗ giữa dây ¡ và dây k
Hệ số thế riêng được xác định như sau:
Trang 2Vì trong môi trường tuyến tính, hệ số thế tương hỗ œ„ = œ¿¡ và được xác định theo công thức sau:
1 Da
2mE diz
Chik = Oba =
trong đó: ¢ 1a hing số điện môi của không khí Các kích thước hị, Dạ, dụ được thể hiện như trên hình 1
II PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỆN DUNG CỦA ĐƯỜNG DÂY 500 kV HAI MẠCH
, CÓ THỨ TỰ PHA NGƯỢC NHAU
A — -——~ ! lds Si a Sz
I
'
4
7D
i s
Dis
Hình 2 Sơ đồ tính toán điện dung đường dây SCA hai mạch ngược pha
34
Trang 3Xét một đường dây 500 kV hai mạch, cĩ dây dẫn các pha được bố trí thẳng đứng, mỗi mạch được bố trí ở một phía của cột và cĩ thứ tự pha ngược nhau Khoảng cách pha của cả hai mạch đều là d và độ treo cao của pha thấp nhất (pha A) la H Khoảng cách từ tim đường dây mỗi mạch đến tim cột là d, Đường dây treo hai dây chống sét cĩ độ treo cao hs va cách nhau một khoảng cách d°, như trên hỉnh 2
Điện dung làm việc của pha với đất, đối với đường dây hai mạch, được xác định bằng hệ phương trình tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa điện thế và điện tích trên các pha, cĩ xét đến
ảnh hưởng của dây chống sét nhự sau:
Dr = HT + Oyyt, + 1373 + Œizta Ê ŒzCs Ê Oefe † Oisisị + ŒIs2Ts2
(0; = ¿it † Œ22t2 † Œ2y1ạ † Œ2414 † O2sts + Capt + Casits: + - Œas2ts2
3 = O13); + Oat + 2313 † O3414 † a1 Ê daet6 Ì OfasiTSỊ + O3S2TS2
(0a = Oaiti † 04212 † C431; + Ogg tg + Œas1; † Oà16 Ý OfasITsị T 42152 (2-1)
Qs = Os1T + Os2tz + Os3t3.+ Asgty + Ogsts + AgeTe + Ossitsi + AssrTs2
Po = Œeiti † Œezt2 † ytạ Ì Œ64t4 + Clgsts + Agete + Oesitsị + Oos2TS2
(si Oisift † O2st12 † 046112 Ì Œast14 + OsgyTs + Ogsits + Asisits: + Asis2ts2
sz = Œiszti † G2621: † Œas2t: Ý Oas214 † Œss2t; † Oss2t6 † Œsis2Tsị Ý Og2S2TS2
Vi hai mach của đường dây song song với nhau và cĩ thứ tự pha ngược nhau (như trên hình 2), nên ta cĩ:
Ty = 16; 12 = 1s; 1¿ = tạ và Cị = C¿; Cạ = C;; C; = Cạ,
Do đĩ, hệ phương trình (2-1) được viết lại như dưới đây:
° @ị = 0 it) + ppt + 0”¡31a + Cisits) + Œszfs2
2 = O’21Ty +O’ 2272 + O’23T3 + Casi tsi † Ơ2s2fs2
3 = O31 Ty + OL 3272 + 7333 + OfasIS¡ + Of3S2152 i
D4 = OC gg Tgt Œ°a4sts † O 461 † ŒasITsi Ê O4s2S2 @-2)
Os = Œ°)s414 † Œ 21s † Œ s16 † as1sị Ð Ozs2T52
Ọ = Œ)áxta + 0)6s1s † O s61 + ŒosiTst Ê OoS2TS2
Psi = O'ss1T È Œ)2s112 † Oˆ2s11: Ê OsisiTsị + Osis2ts2
sz = Œ s21 + Œ°2s212 Ð O)2sz12 + Osisztsi + Œs2s21S2 Với các hệ số thế œ°„ được đặt như sau: ữ
4 = O41 +046;
dạ; = O92 +95;
0133 = O33 + A343
O54 = O53 + O54;
O65 = O62 + M65;
Oyo = O12 +015;
023 = 023 † 024;
da =Œ43 +44;
Oss = O52 + O55;
Œĩc = Gọi † đọc;
O13 = O13 +014;
O31 = 231 $2363 O45 = A472 + O45;
O56 = &5y + O56;
ys) = Uys; + O65); Ag] = A291 + A513 O35, = 35) + Aq);
Œis2 = Œisạ + Agg2s A252 = A252 + A552; A352 = A352 + A4s2
Og) = 21 +Q6;
O32 = 32 +0353 4g = Aq, +465
gq = 263 +O G4;
Trang 4Do tính chất tương hỗ nên các hệ số thế dạy = dụi Và œsisị = œsasz Ngoài ra, vì dây chống sét được nối đất nên điện thế trên các dây chống sét coi như bằng không, @s¡ = 0s; = 0
Vi vay, tir 2 phương trình cuối của hệ (2-2) ta rút ra được:
_ (0 is-Osis2 — ¡si Œsse )1 + (Ol ag Osisa —O 2si (Os2s2)-12 +(G 3s2-Osis2 —t 3g) -Œgyg) )-13
Tg = 2 2
Osis) —Asis2
Thay vào ba phương trình đầu của hệ (2-2), ta có hệ ba phương trình như sau:
, tị =0 ”ti † Œ”tyt¿ + Œ”ta
2 = Œ”2¡tị † Œ”zytạ + 0”2st (2-3)
3 = 317) + Œ”3zty + 075zt;
trong đó, các hệ số thế được xác định như dưới đây:
&sisi —%sis2
no oa Œ1si (Œ 292 ‹Œs1s2 — Œ'2s1 Osisi ) +O 182 (@'2g1 A s1s2 — Œ 252 0151 )
"nó — 2 yg (O'3g2 Osis —2'3g1-A sist) + W152 (O' 351 Osis2 — &'392-Asis1)
sisi —%sis2
Gsisi — &sis2
Œ§isi — §IS2
Œ2si (Œ 3S2 A sig2 — O35) sisi) + 282 (Œ 3s (Œsig2 ~ Œ 352 -0 sigi )
2
Am
ŒStsi —SIS2
3s (O 12 (ŒS1S2 — Œ 1s1 (0 sis1 ) † s2 (Œ 1i Œ5182 — % 152 sist)
'
&sisi —%sis2
\ Œ2si (Œ 2s2 A s1g2 — H'251-Asist) + & 352 (@'25) A g1s2 — Œ 262 ‹Œsis1 )
2
nae
51s —TŒS§Is2
wae, d3g1 (O 262 (Œs182 — &'351-Ogrg1 ) +352 (@' 351 -Asis2 — O'3g2 sist)
Osis1 —&sis2
36
Trang 5Vì hai mạch của đường dây có thứ tự pha ngược nhau, nên ngay cả khi hoán vị các pha
trong cùng một mạch với nhau và hoán vị đông thời cả hai mạch, vị trí tương đôi giữa các pha
với nhau, với đất và với đây chống sét cũng sẽ khác nhau, do đó ta phải xác định cụ thể điện
dung của từng pha C¡, C; và Cạ
Hệ phương trình (2-3) có thể viết đưới dạng ma trận như sau:
® | FO ei ws |] Ty
Sử dụng phương pháp giải hệ phương trình tuyến tính tacó: z
A
Tị
: — ~0i(0 712.0)23—0@ 1x-0”32) + 02 (0711-0'23—0 13-0 34) ~(03(0 711.0 '32—Œ 12.031)
+=
A
A Với:
Do đó, khi chia cả hai về của phương trình rị cho @¡ theo dang số phức ta được:
= Lean "53 —Ot" 93 "5g )— A" (Ot9 "33 —O8"93-01"31 ) + ACOL"9y 39 —“A"9 "5,
M1
a
®›
93
v3
trong đó: a - toan tir pha: a= ——+j—
Phần thực của biểu thức bên về trái + ở ba phương trình trên chính là điện dung làm việc
9 của pha với đất Do đó, từ ba phương trình trên ta xác định được điện dung của dây dẫn các pha với đất:
Trang 6Cy = Cay = Coy Hale 22Œ1233~0'+s.œ +z)+z(œ 21‹Œ'33—0”230'3 „+;(œ 22%34~'2i.4'32)]
©, = Cp, = Cpe =6 120733—0 13-0 32)+(Œ 1.0 33—Œ 13.03) „+2@ 1932-0123) ]
C3 =Cqy =Car =bt@ 22:0 13—@ 12-Œ 23)+2.(œ 119723—0”2).071x) +(@”ii.Œ'22—@” 2.02 )] +
II ÁP DỰNG TÍNH TOÁN ĐIỆN DUNG ĐƯỜNG DÂY 500 kV BẮC - NAM (MACH 2)
Trên cơ sở phương pháp và các công thức ở trên, sau đây ta sẽ áp dụng tính toán cụ thể điện dung đơn vị của đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 2
Các số liệu đầu vào đùng để tính toán như sau:
- — Loại dây dẫn: ACSR 330/42
- Số dây dẫn của một pha: n = 4
- — Khoảng cách pha: d= 10,5 m
- Khoảng cách từ tim mỗi mạch đến tim cột (lần lượt từ trên xuống): d, = 7,8; 8,2; 8,7 m
- _ Khoảng cách giữa hai dây chéng sét : d’ = 15,6 m
- Độ cao của xà dây dẫn thấp nhất: 27 m
- Độ cao của xa dây chống sét: 48,7 m
- Thứ tự pha (từ dưới lên): + Mạch 1: A; - Bị - Cr
- + Mạch 2: C¿ - B; - A¿
Kết quả tính toán như sau:
Car = Co = 1,471.10" [F/m]
Cai = Caz = 1,416.10"! [F/m]
Cor = Cao = 1,364.10" [E/m]
IV KET LUAN
Với phương pháp tính toán đã trình bày ở trên, ta có thể xác định được điện dung cho một trường hợp đặc biệt của đường dây 500 kV hai mạch: đường dây có thứ tự pha hai mạch ngược nhau, làm cơ sở để tính toán phân bố cường độ điện trường bên dưới đường dây Từ kết quả nay,
ta có thể so sánh với phân bố cường độ điện \ trường bên dưới đường dây 500 kV có thứ tự pha hai mạch giống nhau và đưa ra kiến nghị cần thiết nhằm hạn chế ảnh hưởng của điện trường đường dây siêu cao áp đến con người, cũng như môi trường,
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Võ Viết Đạn - Giáo trình kỹ thuật điện cao áp - Khoa Đại học Tại chức, Đại học Bách
khoa Hà Nội, 1972
2 D.V.Razevik - Kỹ thuật điện cao áp, Học viện Năng lượng, Matxcova, 1958
38
Trang 73 Võ Viết Đạn - Một số vấn đề kỹ thuật điện áp cao ở siêu cao áp và cực cao áp, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1993
4 Võ Viết Đạn - Tinh toán điện dung đường dây siêu cao áp Bắc Nam, Transmission line Reference Book, Edison Electrique Institute, 1968
SUMMARY
CALCULATING CAPACITANCE FOR 500 kV DOUBLE CIRCUIT TRANSMISSION
LINE WITH INVERTED PHASE SEQUENCE
In defining electric field distribution under 500 kV transmission line, phase-ground
capacitance calculation plays a very important role This paper presents the capacitance
calculation method for a special case: 500 kV double circuit transmission line with inverted
phase sequence
Based on Maxwell’s set of equations expressing the relation between phase potential and charge of a “3 phases - ground” system, we could apply for a $00 kV double circuit transmission
line with vertical configuration of conductors and inverted phase sequence: Aj-B,-C; va C2-B>-
A: including the effect of two earth wires So there will be eight equations showing the link between the potential and the charge of phase conductors and shielding wires
Because of the inverted phase sequence, when transposing the phase sequence of two
circuits at the same time, the relative position between phases, phases to ground and phases to earth wires will be different, so we have to calculate the capacitance of all phases This is quite ifferent from the case of two circuits with the same phase sequence After alterring, we will
make the above equations shorten and so we could define the phase capacitance that is the ratio
of the charge per the potential of each phase respectively
With this result, then we could calculate the distribution of electric fteld under 500 kV
double circuit transmission line with inverted phase sequence, compare with the case of two circuits with the same phase sequence and raise the necessary recommendation to mitigate the effect of EHV transmission line electric field on human and environment
Nguyễn Đình Thắng, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Lê Tuần Anh, Công ty Tư vấn xây dựng điện 1 ự