Luận văn tính toán phân tích tổn thất của Đường dây siêu cao Áp và nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu tổn thất

mạnh mế với sự ra đời của đường dây 500V mạch hai Đắc Nam; các đường đây 500kV Quảng Ninh - Sóc sơn, Quảng Ninh - Thường Tín, Hoà bình Sóc Sơn và hàng chục trạm 500kV khác - Các đường đ

Trang 1

LAI VAN TRANG

TINH TOAN PHAN TICH TON THAT CUA DUONG DAY

SIEU CAO AP VA NGHIEN CUU CAC BIEN PHAP

GIAM THIEU TON THAT

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC

HE THONG DIEN

Hà Nội - 2011

Trang 2

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

~e -= delsé

LẠI VĂN TRÁNG

TÍNH TOÁN PHẦN TÍCH TỎN THÁT CỦA ĐƯỜNG DÂY

SIÊU CAO ÁP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP

GIAM THIEU TON THAT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN HUONG HE THONG DIEN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Trang 3

MỤC LỤC

CHƯƠNG TL - § TONG QUAN VE DUONG DAY SIEU CAO AP VIET NAM VẢ KHẢ NĂNG PHAT TRIEN TRONG TƯƠNG LAI

1.1 ĐẶC ĐIÊM DUONG DAY SIÊU CAO AP XOAY CHIEU

11.1 Dùng đây phan pha

1.1.2 Về khoảng cách cách điện và hành lang an toàn

11.3 Chế độ làm việc của đường dây SCA

L1.4 Một số thông số của đường dây siêu cao áp như sau

1⁄2 LƯỚI TRUYÊN TẢI DIỆN Ở VIỆT NAM VÀ KHU VỰC ASEAN

1.2.1 Hệ thống truyền tái điện Việt Nam

12.2 Chương trình liên kết hệ thông điện ‘rong khu vì vực ASEAN

1.2.3 Lién kết lưới điện giữa Việt Nam va ‘Trung Quéc

CHƯƠNG IL ¬ eeeneerseetseee KH TH HA TH T2 HH0 T001 .12

LY THUYET BUONG DAY DAT VA MO HINA TINH TOAN, 12

TI.1 MÔ HÌNH ĐƯỜNG DAY DAT TRONG TÍNH TOÁN CĐXI 12 TL1.1 Phương trình đường dây đãi có thông số rải 12 TỊ1.2 Phân bổ điện áp và đông điện trên đường đây dai 13

1.1.3 Các thông số đặc trưng cho quá trình truyền sóng trên đường ay dai

1.2 TINII CHE BO DUONG DAY TAI ĐIỆN DAL 3 PUA :

1L2.1 CÔNG THUC CHUNG TINH CHE DO DUONG DAY TAL

DIỆN DẢI 3 PHA

11.2.2 Tính toán chế độ đường dây dài biết, công suất cudi ái đường dây 17 CHƯƠNG UL " kh enguen "

TON THAT CôNG SUÁT VẢ TÖN THÄT DIỆN NĂNG - TTIỆU SUA

ĐIỆN CUA DUONG DAY SIÊU CAO ÁP "— -

1.1 KHO KHAN CHUNG KHI TINH TON THAT CONG SUAT VA

TT 1.2 Đặc điểm tốn thất công suất trên các đường đây đài siêu cao áp 2

10.2 TINH TOAN TON THAT CONG SUAT VA BIEN NANG TREN ĐDSCA

Lea Vin Tréng- Cun hye kỆ thuật điện 2009 ‘Trang 1

Trang 4

Tính tuân phân Ách tân thÃI cúa đường day siéu coo dp vieughién ciim cdc bién phap giten

TIL2.L Tỉnh trực tiếp theo phương trinh đường dây đài thông số rải

HL2.2 Mê hỉnh tương đương đường dây dải theo mạng 2 cửa

TIL2.3 Tỉnh toán tồn thất sông suất DIDSCA theo sơ đồ tương đương

TIL 2.4 Tén that trén mét 34 phan tir ién quan dến hệ thống tái diện qua

13.1 Phuong pháp tính trực tiếp theo biểu đề 37 TIL3.2 Tỉnh theo tổn thất công suất lớn nhất và thời gian lên thất công

TÍNH TOAN PHAN TICH TON THAT CON

TV.1 DẠT VĂN DE -

IV.2 TINH TOAN TON THAT TREN DDSCA THEO CAC MO

TINH KHÁC NHAL te

IV.2.1 Duong dây không có ba

IV.2.2 Đường dây có bủ ngang tại diễm giữa

IV.2.3 Jường dây có bù ngang bằng SVC tại điểm giữa

Trang 5

MỞ ĐẤU

Nam có điều kiện địa lý nằm trải đọc theo Biển Dông, với điện tích 379.000km?, ma chiếu đải từ Bắc vào Nam tới trên 2000km Các khu vực kinh tế

trọng điểm và đân cư tập trung tại hai đầu đất nước: Khu vực kinh tế đồng bằng Bắc

bộ và Đông bắc ở phia Bắc vá khu vực kih tế đồng bằng Nam bộ và đồng bằng

sông Cũu 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 thánh

hệ thống lưới điện SCA (siêu cao áp) nêu đặt vấn đề thông nhật hệ thông điện trên

toàn quốc

Một dic diém rat quan trọng trọng cấu trúc hệ thống diện Việt Nam là các nhà máy điện chủ yếu tập trung ở bổn khu vực đó là

+ Các nhà nảy thuỷ diện ở Tây Bắc

+ Các nhà máy nhiệt điện than ở Đồng, Bắc

+ Các nhà máy thuỷ điện ở Tây Nguyên

+ Các nhà máy nhiệt điện dâu khi ở Tây Nam bộ

+ Các khu vục tập trưng các nhà máy điện nảy nằm cách xa nhau Các khu

vực tập trme các nhà máy điện này cách xa nhau tới 600: 1000 km Đó là tiên dé

cho việc hình thành lưới điện SCA để hoá các nhà rnáy điện thống nhất trong hệ

thông điện Việt Nam nhằm cmg cấp tốt nhất hiệu quả và an toàn nhất cho nha cầu

dùng điện của niên kinh tế quốc din

- Để hỗ trợ truyền tải diện hai miễn từ Bắc vào Nam vào mùa lũ dễ tận dụng, nguén nước, nguồn năng lượng rẻ của các nhà máy thuỷ điện và từ Nam ra Đắc vào

xuủa khô kiột bởi sác nhà mãy nhiệt điện khí ở Miễn Nam Năm 1994 hệ thống điện Việt Nam chính thức với sự ra đời của dường dây SCA 5U0kV Bắc Nam mạch một

và các trạn 500kV Hoà bình - Hà tĩnh - Pleicu - Phá lâm Đường ¢

Nam thực sự phát huy hiệu quả trong việc cung cấp diện vào Miễn Nam trong

những năm chưa xây dựng các nhả máy nhiệt điện khi vào những năm 1994+2000

và cung cấp diện ra miễn Bac vào rùa khô trong các năm 2004: 2005, 2008 và nhất

la cdc thang dau nim 2010 hiện nay

Trang 6

Tính tuân phân Ách tôn thÃI cúa đường dây siên cao áp và ngiiên củu cúc biện phúp giám thiêu tin thất

- Cùng với sự tăng trưởng phụ tải khoảng 14%⁄4/năm, các nhà máy nhiệt điện,

thuỷ điện lớn liên lục được xây dựng trong đó phải kể đến nhà máy thuỷ điện Sơn la (2100MW), Tuyên quang (600MW) và hệ thông điện SCA 500kV được phát triển

mạnh mế với sự ra đời của đường dây 500V mạch hai Đắc Nam; các đường đây 500kV Quảng Ninh - Sóc sơn, Quảng Ninh - Thường Tín, Hoà bình Sóc Sơn và hàng chục trạm 500kV khác

- Các đường đây 500kV thực sự là đường đây truyền tải hấu liệt cho hệ thông điện từ các nha may điện đến các trạm phân phối 500kV, cho các khu vực tập trung phụ tải Do vậy việc nghiên cửu các vấn để liên quan đến đường, day SCA va dic biệt là vẫn để lỗn thất điện năng là một vấn dé vô cùng quan trọng, nó liên quan đến hiệu quả, dén vấn để tiết kiệm năng lượng va sự ổn dịnh của hệ thống diện trong, thời kỳ phát triến kính tế công nghiệp hoá, hiện đại hoá đât nước

Với thời gian có hạn không thé

nghiên cứu một số vẫn để cơ bản sau đây:

8 cập nhiều vẫn đẻ, đẻ án nảy tập trung,

+ Chuang I: Téng quan vé đường đây siêu cao áp Việt Nam và khả năng phát

triển trong Lương lai

“ Chương II: Lý thuyết đường đây dài và mô hình tỉnh toán

= Chương II: tắn thât công suất vã tốn thất điện năng - hiệu suất tải điện của dường dây SƠA

“ Chương IV: Tính toán phân tich tốn thất công suất và diện năng trên các

đường đây siêu cao áp

Trang 7

CHUONGT TONG QUAN VE DUONG DAY SIEU CAO AP VIET NAM VA KITA NANG

PHAT TRIEN TRONG TUONG LAI

1.1 ĐẶC DIEM DUONG DAY SIEU CAO AP XOAY CHLEU

L1.1 Ding day phan pha

Câu tric chưng của đường đây SCA xoay chiều là đường đây một mạch hoặc

hai mach va dung đây phân pha Thay vi mỗi pha phải dùng một sợi dây đơn như ớ các đường đây điện áp thấp, người là dùng nhiều sợi đây cho một pha gọi là đường,

dây phản pha, các sợi dây này dược kết chặt trên góc của một khung, dịnh vị da giác

đêu giữ chứng luôn song song với nhau Đường đây 500KV mỗi pha có 3 hoặc 4 sợi

thông thường số đây phân pha của đường dây SCA được lựa chọn là

+ Đường dây 330kV: 2 đây

+ Đường dây 500kV: 3 - 4 dây

+ Đường đây 750kV: 4 đây

| Dường dây l050kV: 6 dây

Cae ly đo để áp đụng đường nay phân pha đó là:

+ Dòng điện trên đường day SCA rất lớn: Đường dây 500KV có I =1000A tỉnh theo công suất tự nhiên 900MTW Vi vậy dây dẫn cho các đường đây nảy do đó

có tiết diện rất lén, cho đường đây 500kV cö 1000 : 1200m2 Sản xuất day din tiết diện lớn và thị công lắp đặt chúng gặp rất nhiều khỏ khăn Vi thể người ta dùng dây phân pha gồm nhiễu sợi trên một pha dễ dễ chế tạo và thi công

| Nhumg lý đo chính để phân pha là: tác đụng của phân pha đổi với yêu câu giảm cường độ diện ưrường và giảm tôn thất công suất do hiện tượng vắng quang

Xing quanh đây dẫn khi vận hành xuất hiện điện trường với cường độ cao Điện trường nay sinh ra hd quang do đó dẫn đến tồn thất cảng suat và điện năng rất lớn

dặc biệt trong thời tiết xếu, đồng thời gây nhiễu vỏ tuyển rất cao,

Tuy nhiên đổi với đường đây 500kV trở lên, không chọn dây đẫn theo mật

ằ tốn thấ

độ kinh tế vì những hạn chế vang quang và nhiều vô tuyến Ở Cộng hòa

Trang 8

Liên bang Xô Viết là 0,SA¿mm? Tiết điện đây dẫn tối thiếu cho điện áp 500kV là 900mm2

1.1.2 VỀ khoảng cách cách điện và hanh lang an toàn

Khoảng cách cách điện và chiều dài chuối sử rất lớn Chiểu đải của chuối sử

siêu cao áp chí phải xác định theo điện áp vận hành (không phải tỉnh đến quá điện

áp nội bộ như đối với điện áp 35-110kV) thì số bát sứ 500kV có thể từ 22 đến 25

tái và lớn hơn, chuỗi sử 500kV đại khoảng 4: 5m và hơn nữa Điều này làm cho độ lệch ngang của chuỗi sử là rất lớn, dẫn đến khoáng cách pha phải lớn

Một yếu tố nữa là da day din của đường đây SƠA rất lớn, khả năng chịu tải

trọng lớn, cột và mông có kích thước vất lớn Vì vậy để giảm chỉ phí cho công trình

người ta trường kéo dải các khoảng cột dân dến đường day có khoảng cách pha lớn, thành lang an toàn rộng, chiểu cao cột rat cao

Ảnh hưởng dến môi trường xung quanh dường dây: Đối với dường dây siêu cao áp sẽ gây ra chiếm nhiều điện tích đất để xây dựng đường dây và trạm biến áp,

gây ra tiếng Ổn do hỗ quang, gây nhiễu vô tuyển, ảnh hưởng đến cảnh quan và ảnh

thưởng đo cường dộ diện trường dến khoảng không dưới đường dây và mặt dất

Cường độ điện trường ảnh hướng không tốt tới người và gia súc, có khi gây

ra điện thể nguy hiếm trên các vật liệu kim loại đưới đường dây Cường độ điện

trường cho phép từ 5 đến 25 kV/cm tùy thuộc vào loại dường đây Do đó thời gian

cơn người vả gia súc ở dưới đường dây phải được hạn chế đến mức không nguy hiểm cho sức khỏe Đá hạn chế các ảnh trưởng néu trén có thể đừng các biển pháp thay dối cầu trúc làm cho đường dây dất tiểu lên

Dé tin cậy: ở đường dây siêu cao áp đời hỏi độ tin cậy rất cao, bởi sự cổ các đường dây này gây ảnh hưởng rất lớn cha phụ tải Đề đâm bảo độ tin cây cao phải

tăng cách điện đường dây, lăng sức chịu lực của cội vẻ móng, tăng số ruạch song, song

T.1.3 Chế độ làm việc của đường day SCA

Công suất phân kháng do diện dụng của đường đây sinh ra rất lớn, sự phân

pha đây dẫn càng làm cho công suất này lớn hơn Công suat phản kháng do điện dụng sinh ra lớn gây ra cúc vận đề kỹ thuật phức tạp cần phải giải quyết đặc biệt

Trang 9

trong chế độ non tải hoặc khơng tải của lưới điện và đường dây

Sự lăng cao điện áp ở cuối các đường đây cĩ thể vượi qua khả nắng chịu

đựng của thiết bị phân phổi điện, đường đây 500kV khơng được cao quá

kháng đổi với đường đây siêu cao áp ta phải đặt bủ tại các mút phụ tải khu vực Điều

chính điện áp trong lưới điện cĩ đường dây dài khá phức tạp, cần lượng cơng suất phan kháng, rất lớn biển thiên từ tính đụng sang tỉnh căm dây là vẫn dễ kinh tế - kỹ Thuật rất phúc tạp

Nếu đường dây nổi liên các phan déc lập cửa hệ thống diện hoặc các hệ thống điện gân nhau (gọi là các đường, dây liên lạc hệ thống) cĩ độ dải lớn thì gấp phải vẫn để khả năng tải theo cơng suất giới hạt và én định tĩnh Nếu độ dự trữ ơn dịnh tĩnh tháp thì phải cĩ các biện pháp nang cao On dinh déng của hệ thống diện cơng suất lớn cũng là vẫn để rất phúc tạp và nan giải, làm hạn chế kha nang ti cua

đường đây đài Đề giải quyết vấn dé nay cần phải phải hợp giữa các thiết bị bào vệ

và lựa chọn sơ đỏ hợp lý của dường, đây dài

Cae van dé trén lẻm cho đường dây siêu cao áp cĩ độ dai hơn 300km phải

được trang bị thêm các thiết bị bủ phụ: tụ điện bú đọc, kháng điện bù ngang, máy

ba tinh (SVC hay STATCOM) hoặc máy bù ding bộ đễ xứ lý vẫn dễ tầng cao diện

áp, quá áp máy phát điện trong chế độ khơng tãi vả non tải, đâm bảo điện áp cuối đường đây, hộc nâng cao khã răng ốn định tĩnh trong chế độ max Số lượng, đung lượng và vị trí đặt của các thiết bị này là kết quả của bải tốn kinh tế - kỹ thuật,

Taưới điện cĩ đường đây siêu cao áp ngắn một đường đây thì khơng cân phải

đặt thiết bị bù để giải quyết các vẫn để kỹ thuật nêu trên cho hệ thẳng điện

Bể giải quyết các vẫn đẻ kỹ thuật nan giải nĩi trên của đường dây siêu cao áp xoay chiêu, cĩ thể sử đựng lưới điển một chiều Tuy nhiên lưới điện một chiều sẽ

khơng thay thế lưới điện xoay chiều mà chỉ than gia vào lưới điện xoay chiễu ở

Lea Vin Tréng- Cun hye kỆ thuật điện 2009 'Trang 7

Trang 10

những vị trí nhàt định nhằm khắc phục cäe nhược điểm của nó, làm cho hiệu quả

kinh tế của hệ thông điện chung cao hơn

Lưới truyền tải điện Việt Nam hiện tại và trong tương lai gân sẽ vẫn là lưới

điện siêu cao áp 5OOkV kết hợp lưới điện cao áp 220kV Lưới điện này có câu trúc

phức lạp nhiều nguồn điện, nhiều mạch vũng với nhiều cấp điện áp

1.1.4 Một số thông số của đường đây siêu cao áp như sau :

Sử treo oao trung bình của dây đẫn, m 14 | 185 | 24

Sứ treo cao trung binh của dây chống sét,m | 222 | 243 | 30 | 39

Số lượng sử trong chuỗi, bắt 16:20 |24:3?7| 35 4I

1.2 LƯỚI TRUYÊN TẤT DIỆN Ở VIỆT NAM VÀ KHU VỰC ASEAN

1.2.1 Hệ thông truyền tải điện Việt Nam

Hệ thống truyền tái của Việt Nam bao gém các cấp điện áp 220kV và

500V

Hệ thống diện 500KV bắt dâu vận hành từ giữa năm 1994, với việc dựa vào vận hành đường dây 500KV Bắc - Nam dai gn 1700km va hai trạm 500kV Hòa Binh và Phú Lâm, câng suất mỗi trạm là 900MVA va bai tram bi tai Ha Tinh va

leicu

Trang 11

Bang thông số lưới điện 220kV và 500kV của EVN cuối năm 2010, xem bảng sau:

Tổng công suất nguồn điện của Việt Nam giai đoạn 20102020 được trình bay

dưới bồng sau

'Tổng công suất nguồn năm 210: 21.190 MW

Thuỷ điện 9540 MW

Nhiệt điện chạy than 4450 MW

Nhiệt điện chạy dâu ! khí 6835 MW

Nhập khâu 365 MW

Tổng công suất nguồn năm 2020: 36.540 MW

Nhiệt điện chạy than Thuỷ điện 6850 MW 15650 MW

Nhiệt điện chạy dâu + khí 10440 MW

trình bảy trong băng sau:

Các đường đây 500kV xây dựng trong giai đoạn 201] + 2020

Các công trình xây dựng giai đoạn 2011 + 2020

1 Hoả Hình-SønLa 1x180 180

2 Son La - Nho Quan 15240 240

3 Son La - Séc Son 1x200 400

4 Sẻo Sơn - Trang Bach 1x95 95

§ Tràng Bạch- Thường Tin IxI10 110

Trang 12

8 Bién loa - ‘Tan Dinh 1x30 30

9 Ré Hoe Mén - Héc Mén Em 20

10 Biên Hoà - Thủ Đúc 2x20 40

11 Điệnnguyêntử - Phú Mỹ 1x160 160

12 Nha Trang - Điện nguyên tử - Di Linh 1x160 160

13 Bide nguydn uk - Biên Hoà 2x1 70 340

Tang cong: 1825 km

1.2.2 Chương trình liên kết hệ thống điện trong khu vực ASEAN

Hiện nay trong khu vực có một số công trình liên kết hệ thẳng điện đã đưa vào vận hành và đang trong giải đoạn nghiên cứu bau gồm

Bảng định hướng liên kết lưới điện chính trong khối A SDAN

trao đối (MW) hién

Thai Lau- Tao HVAC mua bản điện: 2015/1578 2008/2010 Thai Lau- Myanmar HVAC mua bản điện 1500 2013

Thái Tum-Campuachia HVAC mua ban / trac dai 80/300 2004/2016

1.2.3 Liên kết lưới diện giữa Việt Nam và 1rung Quốc

Dé đáp ứng như cẩu phụ tải tăng trưởng ở mức rất cao, chính phủ đã thông nhất cho Tập đoàn điện lực Việt Nam nghiên cửu 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 riểm 2016 - 2Ø 7

Phương án 1: Nhập toàn bộ cong suất theo huéng Honghe (chau Honghe, Vân Mam-lrung Quốc) về trạm 5U0KV Sóc Sơn phương án nảy cần xây dựng

Trang 13

400km 2 mạch đường đây 500kV, đây AC 4x330 (160km trên đái Trung Quốc, 24km trên đái Việt Nam) tit ram 500kV Tonphe đến trạm 500kV Sóc Sơrt

Phuong ớn 2: Cần xây đựng 400km đường đây S0OkV một chiều (160km

trên đất Trung Quốc, 240km trên đất Việt Nam) và hai trạm nắn déng (converter), công suất 2U00MW đặt tại Honghe và Séc Son

Phương án 3: Nhập 1000MW công suất từ trạm S00kKV Honghe (châu Honghe, Van Nam- Tnmg Quốc) về trạm 500kV Sóc Sơn (hoặc trạm 500kV Việt Trủ và 1000MW từ trạm SOUkV Yuan Jiang vẻ trạm 500kV Lai Châu

Phương án nảy cần xây dụng 400km (360km) 1 mạch đường day SOUkV Llonghe- Sóc Son (Việt Tr), dây AC 4x330, và 160km từ trạm 500kV Yuan Jiang đến tram SO0kV Lai Châu

Phương án 4: Nhập 1000MW công suất từ tam 500KV Henghe (Chau Honghe, Van Nam — Trung, Quốc) về trạm 500kV Sóc Sơu (hoặc trạm 500kV Việt Tri) và 1000MW từ trạm 500kV Fangcheng (Quảng Tây, Trung Quốc) về tram 500kV Quảng Ninh (Việt Nam) Phương an nay cần xây dựng 400km (360km) 1 mạch đường đây 500kV Honghe- Sóc Sơn (Việt Tri), day AC 4x330, và 180km từ trạm 500kV Vangcheng dén trạm SOUkV Quéng Ninh

* Cac phuong an trên hiện nay EVN đang trùnh Thủ tướng Chính phủ phê đuyệt

Lea Vin Tréng- Cun hye kỆ thuật điện 2009 ‘Trang LL

Trang 14

CHƯƠNG II

LY THUYET BUONG DAY DAT VA MO HINA TINH TOAN

IL1 M6 HINH BUONG DAY DAI TRONG TÍNH TOÁN CĐXL,

11.1.1 Phuong trình dường dây dải có thông số rải

1 Đặc điêm chế độ cứa đường đây đài tải điện đĩ xu

Trưng khi phân tích chế độ làm việc của đường đây ngắn, t4 không xét đến tính chất sóng của quả trình truyền tải năng lượng và sự phân bổ của các tham số dọc theo chiều dai đường dây Chế độ của đường dây được tính trên cơ sở các sơ đồ thay thể với cáo Dung số tập trung Đó là vì, với tốc độ lan truyền điện năng (bằng tốc độ ảnh sáng) sự chênh léch dong và áp dọc theo dưỡng dây là không dáng kể, có

thể bỏ qua Tuy nhiên, đổi với các đường dây siêu cao áp (ĐDSCA) tải điện đi xa, chiều đài đường dây thường từ 500 km trỏ lên, việc bỏ qua này là không cho phép

Chẳng hạn, với chiều dai gân 1500 km ĐĐSCA 500 kV Bắc-Irang -Nam cua Việt Nam (ở giai đoạn đầu tiết kế) tương mự với chiếu đải 1⁄4 bước sóng của lân số điện 50 hez, điện áp đầu đường đây là cực đại thì cuối đường đây vẫn bằng 0 Việc tính toản chế độ I2ISCA theo mô hình thông số rái là hết sức cân thiết

Ngoài ra, sự tốn tại của đòng điện, chạy qua tổng dẫn Y của đường đây dẫn

dến sự thay dỗi của dòng diện trên dường dây cũng là một nguyên nhân gây ra sự thay dỗi của điện áp đọc theo dường day

Một đặc điểm khác của các ĐDSCA là điện dẫn rò gạ khá lớn Đỏ là do hiện

tượng vang quang tồn tại xung quanh dường dây, đặc biệt khi dường dây làm việc

với diện öp cao (ở giới bạn trên) trong những ngày khi hậu Âm ướt Đây cũng còn là

nguyên nhân làm tăng cao tốn thất không tâi cho các ĐDSCA

2 Phương trình dưỡng dây đài (thông số rõi) trong CDXL

Ta coi các tham số rạ, xa, gu, bạ lá các hằng số, đồng thời xét quả trình điện

áp và dong điện trên đường, đây ở chế độ xác lập điều hòa hình sin

Xét phân tử tương ứng với vi phân chiêu đải đc của dường đây như hình 2.1, tổng trở của nó bằng:

AZ=(y + jay) de = 2, de

Trang 15

cho Ấn loát trên máy tính

1.1.2 Phan bế điện áp và dòng điện trên đường dây dài

Trang 16

Sau khi lây dao ham bac hai của phương trình (1.2) và kết hợp các phương

trình đó, ta có

43

Nghiêm của phương trình vị phân cấp hai (L.3) có đang sau:

E,-Kye" 1 Ket a4)

Trong đỏ £,„£€, là các hằng số tích phân, được xác định theo các điều kiện ở

hai đầu đường đâ

y là hệ sẻ lan truyền sóng trên một đơn vị chiều đài đường dây

+ —4(Z2-Yu }; Z„ là lỗng trở sóng của đường đây (Z¿— xJZa!Fa

Giả thiết cho trước điện áp va dòng điện ở cuối đường dây (mg với x = 0), khi đó ta

Trang 17

Trong đó E7,,E7, là các điện áp pha (vì đang xét sơ đồ ruột pha)

Dang, (1.5b) cho phép xác định trị số diện áp và dòng diện tại các vị trí bất kỳ trên đường đây dài khi biết điện áp và dòng điện (phức) tại điểm cuối của đường day

Nếu như x = j, khi đó ta có

Từ các phương trình trên nhận thấy rằng, sóng điên áp và dòng điện trên

dường dây gồm có 2 thành phẩu: sóng tới và sóng phan xạ Các phương trình đó

được sử đựng đề phân tích chế độ của đường dây truyền tải theo điện áp và dong điện ở hai đâu đường đây

Cac ham ehyx, shzx còn cò thể viết theo phân thực và phản áo của y như sau:

chựx = chú, ° joy)x= chfyr.cosc,x | jh Bxsinayt (1.8)

shyx— SWB, + joy)x — shB,x.cos,x+ johByx.sin yx

khi tinh gần đúng có thể khai triển các hàm lượng giác byperbol ở trên thành các

chuối Mac-Laurin và xác định theo vải số hạng đâu:

Trang 18

TI.1.3 Các thông số đặc trưng cho quá trình truyền sóng trên đường đây dài

TỊ.1.3.1 Tông trã sóng:

Tổng trở sóng hay lả tổng tự nhiên của đường đây được xác định theo công thúc:

Có thể nhận thấy rằng, tổng trở sóng không phụ thuộc vào chiếu dài đường,

đây Tổng trở sóng chỉ phụ thuộc vào các tham số của đường đây và kết câu của đường dây Dôi với đường đây không phân pha có giá trị khoảng 400G; đối với đường đây phân bổn đây trong 1 pha, tổng trở sóng có giá trị khoông 2700 Góc Ø

của tổng trở sống có giá trị nhỏ, năm trong khoảng từ Ì +29, và thường có giá trị âm

11.1.3.2 Hệ số lan truyễn sóng:

TIệ số lan truyền sóng trên một đơn vị chiều đài của đường đây bằng,

Ÿ =vY,4=ạ l®

Trong dé A, la hé sé tat dan cita sóng diệu áp và đòng điện khi lan truyền qua

một đơn vị chiều dai, c6 don vi kine, @, la h 36 thay dai pha ota séng quá điện áp

và dòng, điện khi lan truyền qua một đơn vị chiều dài đường day c6 don vi radon!

tay độ điện kim

Các giá trị y cũng như /ạ và ơy chỉ phụ thuộc vào các tham số và cầu trúc

của đường đây truyền tải điện năng Thông thường /4, =(3+5).102&#m¬, trong đó

các giá trị nhỏ thuộc về đường dây không phân pha, cdc gid Ini lon thuộc về đường

dây phân pha Các giá trị của œy như sau

đu — (1,04 + 1,10) 10 rad on Tay là 2; = (0/06 + 0,065) độ điện km

IL2 TINH CHE DO BUONG DAY TAI DIEN DAL3 FHA

1.2.1 CONG THUC CHUNG TINH CHE DO DUONG DAY TẢI ĐIỆN DÀI 3

PHA

‘Xét duémg day thuan nhat, khéng có thiết bị bù và cũng không tính đến các

thiết bị phân phối ở hai đầu như máy biển áp

Công thức tổng quát đẻ tính điện áp và dòng điện cho đường dây 1 pha tại điểm x bất kỳ tính từ cuối đường dây (khi biết điện ap va dong điện cuối đường dây

Trang 19

U2 va la) đã được đưa ra trong phần trên Với đường dây 3 pha, thêm vào 3 để

tính cho điện áp dây :

U, =U ychyx 1 31.2 phys

as)

Để tính dién ap va dong dién tai dau đường đây f7 và 7, ta thay x bằng độ đài

đường đây í vào các công thúc trên

Công suất 3 pha tính tại đâu đường dây:

8T v3, 47 (dau * chỉ trị số liên hợp)

TI.2.2 Tỉnh toán chế độ đường dây đài biết công suất cuối đường dây

1 Đường đây không tẫn thất (R=0; G=4)

Tich «x trong các phương, trình trên được gọi là độ đài sóng,

Tây giời biến đổi (1 10a) sao cho t/, là hàm số của Pz và Q ở cuối đường đây Giả thiết Q; là tính câm (lây đấu đương, nêu là tính dung sẽ lây đâu âm), công suất phân kháng từ đường dây truyền vào hệ thống nhận điện Lấy U làm gốc tỉnh toán ta có:

sóng Z⁄c biểu diễn theo công suất tự nhiễn Pm va dién ap Us :

4n Văn TYắng- Cua hạc kỆ thuật điện 2000 ‘Trang 17

Trang 20

—U,(cusagx +0) sina,x+ JP, sina,x)

Dau (*) biéu thi trị số trơng đối của công suất tính theo công suất tự nhiên

Điện áp dẫu dường day:

U =U, (cosa, + O}sina.{~ JP? sina 4112

Trong đó í là độ dài đường đây tính bằng km

Các công thức trên cho phép tính Uh, hi phia đầu đường day khi biét Ua va công

suất cuồi đường đây

Tý số tuyệt dôi giữa diện áp ở dầu và cuối dường dây là hệ số sụt áp Ko

K,= D1 =JÍeosaJ +Qi na? =0 sina! q14)

Khi đường đây không tải / =0; Q) = 0, ta c6:

u,

Va Us = Unieos a2 hay U1 = Us.cos af (1.140)

‘Ta thay Us ting cao hơn so với Lñ vỉ cosa./ <1, sự tăng cao nảy có thể lớn hơn

nhiều so với giá trị cho phép của đường dây

Tên thất điện áp trên đường dây

AU=(K¿ -1).100, [1⁄4] (1.18)

Ta cting cé thé dan ra duoc céng thite tinh Up theo Ua:

U, —U (cosa, —Q: snag! — JP; sincn!) (1.16)

Trang 21

Trong công thức trên công suốt cơ sở lá J7 /Z,, khứ đá PẺ —PƑ

Từ công thức nảy ta có hệ số sut áp:

thay vào hệ (1.9) la có đang viết gọn của phương trình lính đồng và áp phân

bề trên đường dây dài trong trường hợp clrune (có xét đến tổn hao) như sau:

Trang 22

i-4 Sachs +B) AS as By;

‘Thay cde biéu thite trén vao (1.20) sé nhin được:

Công suất cục đại truyền được từ đầu đường dây:

Trang 24

CHUONG III TON THAT CONG SUAT VA TON THAT DIREN NANG - HIỆU SUÁT

TAI DIEN CUA DUONG DAY SLEU CAO AP

10.1 KHO KHAN CHUNG KHI TINH TON THAT CONG SUAT VA ĐIỆN

tính

Tên thất công suất thường được đề cập tính toán với 2 mục đích:

- Đánh giá LTCS trong bài toán cân bằng công suất hệ thống Giảm được tan thất công suất sẽ giám được nhủ cầu đối với nguồn điện, dân đến giám được đâu tư vào nguần điện hoặc lăng độ tín cây của hệ thống Vì vậy cần xét đến TTCS lớn nhất cho bài toán cân bằng công suất nguồn Trong trường hợp này TTC8 thường, được tỉnh tương ứng với lúc công suất phụ tải tổng hệ thông lá cực đại

- Tỉnh toán TTƠS trong bài Loán xác định TTĐN Vấn để là ở chỗ, TTĐN cần

dược đánh giá thông qua trị số TTCS thay dỗi trong một khoảng, thời gian xác dịnh

(theo biéu 4é phn tai)

Khó khăn chính trang phương pháp tính là ở việc xác định TTDN béi rat khó có

được các số liệu cần thiết và đây đủ cho tính toàn (biểu đỗ phụ tải mọi nút, biểu đỗ

công suất phát của cáo nhà máy) Do những khó khăn này, việc xác dinh TTDN

thưởng được xét đẻn trong những diễu kiên cụ thể về mục đích tính toán (thiết kế, vận hành, tôi ưu hóa chế độ ) và khả năng thu thập số liệu

Luan văn nghiên cứu tính toán tốn thất đổi với các ĐDSCA chủ yếu nhằm làm

16 các đặc diém riêng mô hình khi tính toàn vì thẻ không di sâu các phương pháp tính TTDN Sau khi để xuất được phương pháp xác định đúng TTƠS (ứng với phụ

tâi bắt kỳ) sẽ giúp cho các bài toán xác định TTĐN có khả năng thực hiện tin cy va chỉnh xác hơn

Lea Vin Tréng- Cun hye kỆ thuật điện 2009 'Trang 22

Trang 25

TH.1.3 Đặc điểm tấn thất công suất trên các đường dây dài siêu can áp

1 Công suất phần khủng đo điện dung tự nhiên của đường đây sinh ra

So với các đường đây trưng và cao áp, công suất phản kháng do điện dung tự

nhiên sinh ra của ĐDSCA trên một đơn vị dài lớn hơn rất nhiều Đó là vì điện áp

cảng cao thỉ công suất trên điện dụng, cảng lớn (theo tỉ lệ bình phương với điện áp)

Chang hạn với số liệu cụ thế của ĐDSCA 500 kV Bắc Nam, bạ = 4.135.105 1/@km:

Qo BU? 424371065007 1/061 MVArkm

Nhu vay với chiều dài tổng cộng 1500 km, công suất phản kháng, do diện dung,

sinh ra trên đường dây sẽ lớn hơn 1500 MVAr, tương đương với 15 máy phát 100

MVAr bom công suất phản kháng dọc theo chiều đài dường dây

Hình 3.1 Phân bé cdng sudt diéu dung sinh va és DDSCA

Với một lượng công suất phân kháng lớn như vậy tran vé 2 phía đường dây vào các HTĐ liên kết sẽ làm diện áp giữa dường dây tăng cao Nếu không có các thiết bị

bủ tiêu thụ CSPK thì HTĐ 2 phía cũng bị nâng cao điện áp

Môi mặt khác, công suất phân kháng lan truyền cũng gây ra tốn thất Ta có biểu thúc tính tồn thất công suất táo dung trên điện trở R khi cỏ công suất chạy qua:

ee

Thanh phan tén that do CSPK sinh ra APg sé rat dang ké khi Q có trị số lớn Khi đặt

thiết bị bù (ở 2 phia đường dây) chỉ có thể giảm lượng CSPK truyền về HTĐ 2 phía,

> = AP, + AP,

Trang 26

trong khi tốn thát công suất vẫn tốn tại Đó là vì CSPK vẫn trao đổi giữa các phân

tố, chạy trên các phân đoạn của đường đây

2 Phan bỗ dòng điện điện dung tự nhiên

Hình 3.2 và 3.3 thể hiện phân bố dòng điện do điện dụng tự nhiên sinh ra Mọi

phân tử nhỏ, tính theo chiêu đài đường đây, đều có một dang dién Ic bơm vào Kết quả trên đương đây có đông điện với trị số khác nhau ở các vị trí, phụ thuộc chế độ tãi công sual

Với đường day đang làm việc giữ điện áp 2 đầu, nói chung đòng điện dung chạy

về 2 phía (hình 3.2) Tuy nhiên, với các chế độ truyền tải cảng suất khác nhan, phân

bố áp khác nhau thì phân bố trị số dòng điện tụng cũng khác nhau

Hình 3.2 Phân bố dòng diện điện đúng (chế dộ giữ điện áp định mức 2 phía)

Xi Văn Trúng- Cho hạc kỹ thuật điệu 2009 Trang 24

Trang 27

Tình 3.3 Phân bổ đồng điện điện dụng lúc đường dây hở mạch (không tải)

Chế đô đường dây hở mạch (hình 3.3) dòng điện điện dung chạy về một phía

‘Xét dén diện áp tăng, cao phia cuối dường dây, dòng diện phân bố tăng cao hơn ở phân cuối (so với điện áp dầu dường dây), cũng lâm tăng thêm dòng diện tổng chạy

về phía hệ thẳng

Sự tồn tại của dong điện điện dụng làm xuất hiện thêm tốn thất công suất tác dụng bởi chứng chạy qua điện trở đường đây Có thé coi đây nhĩ thành phần tổn

thất không tái của đường đây hỡi nó gây ra không phải bởi đông công suất nryễn tải

qua dường đây Thực ra, dễ tích nạp cho các điện dụng phan bố dường dây cũng dã

phải truyền tãi công suất chạy qua cáo điện trỏ táo đụng và gây ra tồn thất Tuy nhiên, khác biệt với các tốn thất không tải ở các phần tử khác, tốn thật gây ra do

dòng diện đụng của ĐDSCA vẫn phụ thuộc vào chế độ tải công suất (non tai, tai

năng, không tải .) Việc tính toán riêng thành phần này, vì thể rất phức tạp

Trang 28

3 Phân bỗ dàng điện rò tương ủng với điện dẫn ga

Điện dan go của đường dây thường được coi trương ứng với dong điện rỏ qua

cách diện dường day Tuy nhiên, thực tế dỏ là thông số dặc trưng cho tỏn thất công, suất tác dụng tản ra từ dường dây sang môi trường xung quanh Điện dẫn rò qua sử cách điện chỉ là thành phân nhỏ trong trường hợp nay Thực tế, hiện tượng vâng quang mới là thành phan chính tạo ra go Cũng chính vì thế việc xác định go val

phức tạp Nếu đường đây làm việc với vâng quang xuât hiện nhỏ (điện áp xa

Tigướng, môi trường khô ráo) cờn có thể bố qua gọ Khi môi trường ẩm ưới, điện áp làm việc tắng cao thi vàng quang không thể bỏ qua và go có trị số đáng kể,

Khi tính toán tôn thất ĐDSCA, thành phân gây ra bởi go có 2 hướng tính toán:

- Tỉnh toán riêng theo hiển tượng vật lý của vắng quang Trong trường lợp này

sơ sở tỉnh toán là các công thúc hoặc đường cong thục nghiệm

- Tinh toản với thông số gẫn đúng go Trong trường hợp này phan bé dong diện

dọc theo đường day hoàn toàn tương tự đòng điện điện dung Khác biệt là ở chỗ dòng điện củng pha với điện áp

4 Phương pháp tính tẫn thất công suất trên các ĐDSŒA

- Thành phần đo đèng điện điện dung phân béIco doc theo đường dây gây ra

- Thành phân đo đòng điện rô phân bố Ïạu gây ra

Các phương pháp xác định riêng từng thánh phần cũng đã được các công trình

khác nhau nghiên cứu Tuân văn đ theo hướng mới: xét cáo thông số (hoo mồ hình

tổng hop

Trang 29

Lz TINH TOAN TON THAT CONG SUAT VA BIEN NANG TREN BDSCA

TH.2.1 Tính trực tiếp theo phương trình đường dây dài thông số rải

Theo mồ hình đường đây có thông số rải trong chương 2 ta có công thức tỉnh công

suất ở đầu và cuối ĐDSCA như sau:

hư vậy về nguyên tắc khi biết được điện ap phúc 2 đầu mỗi đoạn đường,

day ta co thé tính được công suất Pụ và Pa Tân thái công suất tỉnh duge: AP - Py -

Ð› Tuy nhiên, với các ĐDSCA làm việc trong HT, diện áp các đoạn dường dây

thường không biết trước Chúng phụ thuộc chế độ toàn hệ thống cững như thông sd

bù đọc, bủ ngang Vì thế việo áp dụng trực tiếp các công thúc trên là khOng khd thi

Luận văn, di theo hướng khác: áp đụng các mồ hình tương đương của dường dây có

thông số rãi

112.2 Mô hình tương dương dường đây đải the mạng 2 cứa

Chế độ xác lập của đường đây dai có thê mô tả bởi hệ phương trình vị phan

với nghiệm hoàn toàn xác định khi cho trước cáo điều kiện bé nhw da xét trong

chương 2 Dựa vào biểu thức nghiệm có thẻ tính được dòng, áp phân bổ đọc theo chiều đải (các biểu thức 1.5b) Nói riêng, khi cho trước déng vả áp đầu đường dây

Lea Vin Tréng- Cun hye kỆ thuật điện 2009 "Trang 27

Trang 30

có thể tinh duoc dang va áp tại điểm cuối của đường dây và ngược lại (các biếu thức (1.6), (1.7)

hư vậy nếu chỉ quan tâm đến các đại lượng ở đầu và cuối của đường dây, ta

có thế mô hình đường đây như mạng 2 cửa, thông số của mạng 2 cửa nảy hoản toàn

xác dinh bởi hệ hệ phương trình đã biết (hình 3.4) Ở day dé don giản tạ xét mô

i, | |Y,sinhyl eoshyl ||i,

Ze, Ye la cdc tong, 16 song va tong din song

VỚI Z4 T0 —]NG - lông trở đọc của đường đây tính trên 1 đơn vi dai,

Yo= go + jbo - tổng dẫn ngang cửa dường dây tính cho 1 don vi dai,

Bay giờ nêu ký hiệu :

Z=Zal ;Y=Yel thi yl=VZY

ta có thê viết lại phương trình của đường dây đài ở dạng sau

Trang 31

Đó chính là các công thúc cho phép tinh chính xác thông số của sơ đồ hình II tương đương của mỗi đường đây dài điện áp siêu cao (đúng cho mọi chiéu dai 1)

Tiêu đề	Tính Toán Phân Tích Tổn Thất Của Đường Dây Siêu Cao Áp Và Nghiên Cứu Các Biện Pháp Giảm Thiểu Tổn Thất
Tác giả	Lại Văn Tráng
Người hướng dẫn	GS.TS. Lã Văn Út
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2011
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	843,13 KB