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

- 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 cứ

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 THẤT ĐIỆN NĂNG

D¦¥NG ANH CHIẾN

HÀ NỘI - 2005

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Giáo viên hướng dẫn: PGS-TS TRẦN BÁCH

Học viên: DƯƠNG ANH CHIẾN

HÀ NỘI - 2005

Mục lục

Trang

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

Ch-ơng II: Tổn thất công suất và tổn thất điện năng - Hiệu suất tải

điện trên đ-ờng dây siêu cao áp

20

Ch-ơng III: Xây dựng ph-ơng pháp tính tổn thất điện năng trên

đ-ờng dây siêu cao áp

37

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

Mục lục

Trang

I.1.2- Về khoảng cách cách điện và hành lang an toàn 4

I.2- L-ới truyền tải điện ở Việt Nam và khu vực ASEAN 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.3.1- 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

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

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

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

Lời cảm ơn

Trong hai năm đ-ợc đào tạo tại nhà tr-ờng, tôi đã 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 đã 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

đã 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 đã 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 đã 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

MỞ ĐẦU

Việt Nam có điều kiện địa lý là nằm trải dải dọc theo biển đông, 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 Đông 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 Hoà 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, Hoà 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 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 công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

- Với thời gian có hạn không 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: Kết luận - Kiến nghị

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 электротехнчкие справочник III Москва 1988

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 tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải

MỞ ĐẦU

Việt Nam có điều kiện địa lý là nằm trải dải dọc theo biển đông, 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 Đông 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 Hoà 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, Hoà 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 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 công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

- Với thời gian có hạn không 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: Kết luận - Kiến nghị

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 công 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 công 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 công

+ 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 công 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 (không phải tính đến quá 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 công trình người ta thường kéo dài các khoảng cột dẫn đến đường dây có khoảng cách pha lớn, hành lang an toàn rộng, chiều cao cột rất cao

- Ả nh h ưở ng đế n môi tr ườ ng chung quanh đườ ng 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 tải của lưới điện và đường dây

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 công 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 không 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 vòng với nhiều cấp điện áp

I.1.4 Một số thông số của đường dây siêu cao áp như sau:

Công suất tự nhiên Ptn, MW 350 850 2190 4000

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

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 Hòa 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 Cấp điện áp Đường dây

(km)

Trạm biến áp ( trạm / MVA) Nâng áp Phân phối Toàn bộ

Nhiệt điện chạy dầu + khí 6835 MW

Tổng công suất nguồn năm 2020 : 36.540 MW

Nhiệt điện chạy dầu + khí 10440 MW

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:

Các đường dây 500kV dự kiến xây dựng trong giai đoạn 2000  2020

TT Tên công trình Số mạch x km Chiều dài

12 Nha Trang - Điện Ng.Tử - Di Linh 1x160 160

T ổ ng c ộ ng : 5.773km

I.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 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

Dự án Kiểu liên kết công suất trao đổi (MW) Năm thực hiện

Thái Lan - Lào HVAC mua bán điện 2015/1578 2008/2010

TháiLan- Myanmar HVAC mua bán điện 1500 2013

Thái Lan-Campuchia HVAC mua bán / trao đổi điện 80/300 2004/2016

Việt Nam-Lào HVAC mua bán điện 1887 2007-2016

Campuchia-Việt Nam HVAC mua bán điện 80/120 2003/2006

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:

Ph ươ ng án 1 : nhập toàn bộ công 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

Ph ươ ng 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 dòng (converter), công suất 2000MW đặt tại Honghe và Sóc Sơn

Ph ươ ng 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

Ph ươ ng 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 toán các thông 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.

G

jX R

Z

0 0 0

0

0 0

jB R

jX G

Z Y

Z Z

2

0 0 0

0 0

2 Dùng các công th ứ c khai tri ể n chu ỗ i:

Xét ba trường hợp:

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

so

B

X jB

jX

0 0 0

0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

1 1

X

R j Z

X

R j B

X jB

jX R

0

0 0

0 2 0

R j B

X j jB

− có thể phân thành chuỗi, chuỗi này hội tụ khi -1<R0/X0<1

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

0

2 1 1

X

R j X

R j

0 0

0

2

1 2

1

X

R j Z

X

R j B

R j B

0 0

0

2 2

0

2 0 0

0 0

8

1

X

R B

X



0

0 0

tổng trở sóng:

00 0 0 0

Y Z

Z Y

Z

00 0

0 0

0

Y Z

Y Z

2 2

B G

X R

) (

2 2 2

X G B R j B X G R

2 2

G B X

= +

( 2

1 ) (

2

0 2 0 2 0 2 0 0

0 0

( 2

1 ) (

2

0 2 0 2 0 2 0 0

0 0

v C

2 0 5

8

8 10

3

R X

X v

Do R = 0; G = 0, theo các qui tắc lượng giác hyperbol:

chx = ch j 0x = cos0x (1.9)

shx = sh j 0x = jsis0x

a) Trường hợp tính thêm điện trở:

= +

2 (

0

0

x j x X

R ch



= +

2 ( )

2

0

0 0

0 0

0

x shj x X

R sh x chj x X

R

x x

X

R j

0

0

2

) 2

Tương tự:

x j

x x

X

R x

j x X

R sh x

0

0 0

0 0

0

sin cos

2

) 2

b) Trường hợp tính cả điện trở R và điện dẫn G ta có hai cách tính:

* 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)

Công suất tự nhiên

Đó là công 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:

Công suất phụ tải cuối đường dây có tổng trở thay thế bằng tổng trở sóng gọi là công suất tự nhiên, Stn

- Tính theo điện áp pha:

s s

tn tn

Z

U Z

U jQ

P

2 2

*

2 2

(1.14) Tính theo điện áp dây:

s s tn tn

Z

U Z

U jQ P

2 2

*

2 2

(1.15)

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 Công thức chung tính chế độ đường dây dài thuần nhất

Đường dây thuần nhất là đường dây không có thiết bị bù và cũng không tính đến các thiết bị phân phối ở hai đầu như máy biến áp

Công thức tổng quát để tính điện áp và dòng 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:

U

(1.16) Thay Zs và ch và sh theo (1.12) vào công thức trên ta được Ux và Ix:

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

3 U I

St =

Với các công thức trên đủ để tính phân bố điện áp, dòng điện và tính công 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 công thức giải tích thể hiện quan hệ giữa điện áp, dòng điện và công suất trong một số trường hợp riêng: đường dây không tổn thất và đường dây tính đến điện trở R

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 không có đường dây không 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 toán chế độ của đường dây dài tải điện là tính toán 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 thành:

Lấy véctơ U2 trùng với trục thực có phương trình tính Ul:

U1 = U2cos0x +j 3 I2ZS0sin0x (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 -), công suất phản kháng từ đường dây truyền vào hệ thống nhận điện Lấy U2 làm gốc tính toán ta có:

2

2 2

2

* 2 2

3

jQ P

2 2

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

=

− +

P

U U

jQ P

j x U

U

tn

2 2 2

2 2

0

3 3

) sin sin

2 0

* 2 0

2 0

* 2 0 2

S

* 2 0

0

* 2 0

2

cos (sin

S

* 2 0 0

* 2 0

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

2 0

* 2 2 0

* 2 0 2

1

) sin ( ) sin

l U

và U2 = U1/cosol hay và U1 = U2.cosol (1.21c)

Ta thấy U2 tăng cao hơn so với U1 vì cosol  1, sự tăng cao này có thể lớn hơn giá trị cho phép của đường dây

Tổn thất điện áp trên đường dây:

Ta cũng có thể dẫn ra được công thức tính U2 theo U1:

) sin sin

2 0

* 2 0 1

* 2 2 0

* 2 0 1

2

) sin ( ) sin (cos

1

l P

l Q

l U

U

Hệ số sụt áp có ý nghĩa rất quan trong trong vận hành đường dây dài, trong thực tế KU=0,81,2

2 Đườ ng dây có đ i ệ n tr ở khác không

Thay Zs,  , ch  x, sh  x vào (1.16) ta được:

0

0 0

R j Z

0 0 0

0 0

2 2

0

0 0

R j Z

U

S

0 0

0 0 0

0

0 0

sin cos

2 2

1 3

+

X

R l l

l l

U

2

* 2 0

0 0 0

0 0

2

2 ) sin cos

(

2 0

0 0 0

0 0

* 2 0 0

0

0

2

2 ) sin cos

( sin

sin

R l l

l l

P l l

−

K

Q K

X

P R l l

l l

U U

U U

0 2

* 1 2 0

* 1 0 0 0

0 0

1

2 ) sin cos

(

* 1 0 0 0

0 0

2

* 1 0 0

0

0

2

2 ) sin cos

( sin

sin

Q R l l

l l

K

P l l

1

B A U

2

* 2 0 0

0 0

0 0 0

0 0

* 2 0 0

0

0

2 ) sin cos

( sin

sin

R l l

l l

P l l

P l l

l X

R l

Q X

R l l

l l

P l l

X

R tg

0

* 2

* 2 0 0

0 0

0 0

* 2 0

0 0 0

0 0

* 2 0 0

0 0

sin )

sin cos

( 2 cos

2 ) sin cos

( sin

sin 2

2 2 1

2

1

D C U

* 1 0

0 0 0

0 0

* 2 0 0

0

0

2 ) sin cos

( sin

sin

R l l

l l

P l l

+ +

0

0 2

0 0

2 1 2

1 0

0 2

1 0

0

1

cos 2

sin

sin sin cos

) sin cos

( 2

) 2 sin 2

1 ( 2

X

R B

X

U U U

U X

R U

0 0 1

cos 2

sin

X

R B

X

F E Q

0

0 2

1 2

0

2 cos

sin 2

X

R U

X

R E

U X

+ +

+ +

0

0 2

0 0

2 1 2

1 0

0 2

2 0 0

2

cos 2

sin

cos sin cos

) sin cos

( 2

) 2 sin 2

1 ( 2

X

R B

X

U U U

U X

R U

X

R P

(1.31)

I.3.4 Góc  và công suất giới hạn Pgh:

1 Góc :

Khả năng tải công suất tác dụng trên đường dây dài gắn liền với góc lệch  giữa điện áp ở hai

đầu đường dây dài

Ta có góc lệch pha giữa U1 và U2 trên đường dây không tổn thất là:

l tg Q

l tg P arctg l

Q l

l P

arctg

0

* 2 0

* 2 0

* 2 0

0

* 2

1 sin

Trong đó dấu (+) ứng với Q2 cảm tính, dấu (-) ứng với Q2 dung tính

2 Công su ấ t gi ớ i h ạ n c ủ a đườ ng dây dài

Xét đường dây không tổn thất, ta có:

0 2

*

sin sin

U

l U

S

P l

Z

U U P

P

trong đó:

l Z

U U P

S gh

0 0

2 1

P P

tn

gh gh

Z P

U U P

S tn gh

0 0

2 1

*

sin

1 sin   

Nếu đường dây cấp điện cho nút phụ tải thì phải chịu giới hạn tổn thất điện áp max

Công suất giới hạn vật lý phụ thuộc vào điện áp, tổng trở sóng và hệ số truyền sóng

Đối với đường dây đã biết cấu trúc đường dây (cấu tạo dây dẫn, tiết diện một sợi, số sợi trong một pha, khoảng cách giữa các sợi, khoảng cách trung bình giữa các pha) thì công suất giới hạn phụ thuộc vào độ dài sóng 0l

1

1 arcsin

0 0

*

2

sin l P

KU l

−

=



Trong công thức (1.38) trước dấu căn lấy dấu (+) để kết hợp với tính chất vật lý của hệ thống,

đó là:

- Khi công suất phụ tải bằng công suất tự nhiên ( ( P2* = 1 ) thì U1 = U2, KU = 1 và Q2* = 0

- Khi đường dây không tải hoặc tải nhỏ hơn Ptn thì để giữ KU = 1, Q2 phải lớn hơn 0

- Khi P2 > Ptn để giữ KU = 1, Q2 phải nhỏ hơn 0

Ta có nhận xét rằng, để công thức có nghĩa thì biểu thức dưới dấu căn phải lớn hơn hoặc bằng

* 1 1

trong đó thay x = l vào (2.18a) ta được:

l Z

I j l U

U1 = 2cos 0 + 3 2 S0sin 0

l Z

U j l I

I

S

0 0

2 0

I j l U

U1*= 2cos 0 − 3 *2 S0sin 0

l Z

U j l I

I

S

0 0

* 2 0

* 2

U I

U S

S

0 0

* 2 0

* 2 1

* 1 1

3 cos

3

Rút I*2 từ phương trình trên của (1.41b) rồi thay vào (1.42) ta được:

l Z

U U j l g Z

U j S

S

* 2 1 0

0

* 2 1

2 2 2 2

2 2

3

jX R U Z

U

2 2

2 2 2 2 2

2 2 2 2 2

* 2 2

Z

R jU Z

R U jQ P I U

Thay I2 theo công thức trên vào phương trình trên của (1.41a) ta được:

) sin

2

2 2 0 0

2

Z

jX R jZ l U

2

2 2 0 0

2 2 2 2 2

2 2

2 2

Z

U l g Z

U U j R Z

2 2 2 1

Z

U U Q

Q

Đại lượng KU2 g 0l

cot ) 1 ( −  được xem như "tổn thất công suất phản kháng" trên

đường dây (hay là công suất phản kháng do đường dây sinh ra)

Thay Q22 theo (1.38) vào (1.46) ta được:

2 2 0

2 0

2

*

1

2 sin

l

K l

g K

Qlkt = − 

(1.48a) hay theo hệ đơn vị có tên:

2

2 sin

S lkt

U Q

0

0 2

* 1 0

0 2

2 2

0

0 2

2

0

0 2

1

*

1

cos 2

sin

) 2 sin 5 , 0 ( 1

cos 2

sin 2

2 sin 2

P X

R K

X R X

R K

P

Q Q

U U

CS

0 2

* 1 0

0 2

2 2

0

0 2

2

0

0 2

2

*

2

cos 2

sin

) 2 sin 5 , 0 (

cos 2

sin 2

2 sin 2

+

− +

P X

R K

X R X

R K

P

Q Q

U U

l K

l g

0 0

*

2

sin

cos cot

U U l Z

l U

Q

S

2 1 0 0 0 2 2 2

sin

cos sin

U U l Z

l U

Q

S

2 1 0 0 0 2 1 1

sin

cos sin

CHƯƠNG II

TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG - HIỆU SUẤT

TẢI ĐIỆN CỦA ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP

II.1 TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT

Tổn thất công suất trong hệ thống điện là một chỉ tiêu kinh tế độc lập, vì giảm được tổn thất công suất sẽ giảm được nhu cầu đối với nguồn điện, dẫn đến giảm được đầu tư vào nguồn điện hoặc tăng độ tin cậy của hệ thống Như vậy tổn thất công suất chỉ có ý nghĩa nếu nó xảy ra đúng vào chế độ max của

hệ thống điện Nói chung thì phụ tải max của phần tử (đường dây hoặc máy biến áp) không trùng với phụ tải max của hệ thống Do đó phụ tải max của phần tử phải nhân với hệ số tham gia vào đỉnh Ktđ rồi mới dùng để tính tổn thất công suất, hoặc là lấy tổn thất công suất đã tính dưới đây nhân với K2

tđ, K2

tđ có giá trị trong khoảng 0,85 đến 0,9 Nếu độ không đều của đồ thị phụ tải cao thì

hệ số này sẽ thấp hơn, cỡ 0,7 đến 0,75

II.1.1 Tổn thất công suất trên đường dây dài

Tổn thất công suất trên đường dây dài là hiệu số giữa công suất đầu vào

P1 đến công suất đầu ra ở cuối đường dây P2

* 2 2

* 1 1 1

3

3

Re 3 3

P

* 2

*

* 2 2

* 2

2

* 2

2

*

3 3

+ +

2

2 2

* 2

2

*

) (

) (

U

S D B U C A

U

S

+

+ (2A"D"+2B'C'+1).P2+2(C'B"+A'D").Q2 (2.1)

Trong công thức trên, sử dụng quan hệ:

A = A' + jA"

* 1

1

* 2 2 2

3

3 Re

3 3

*

* 2

1

2 1

* 2

1

*

).Q C B - ( ).

(

U

S A B U C D

Tổn thất công suất tác dụng tính theo thông số đầu đường dây:

P = P1 - P2=

*

* 1

*

* 2

1

2 1

* 2

1

*

).Q C B - ( ).

1 (

U

S A B U C

Ta nhận thấy P trong (2.3) gồm ba thành phần:

- Thành phần tổn thất không tải chỉ phụ thuộc U2;

- Thành phần tổn thất phụ thuộc công suất tác dụng P2;

- Thành phần tổn thất phụ thuộc công suất phản kháng Q2

Tương tự ta có tổn thất công suất phản kháng:

+ +

2

2 2

* 2

2

*

) 1 (

+ +

1

*

* 2

1

2 1

* 2

1

*

) 1 (

(2.6)

Khi sử dụng sơ đồ thay thế đường dây đơn giản nhất chỉ gồm có tổng trở Z = R + j X, các thông số là A = 1, B = R + j X, C = 0, D = 1 thì sẽ trở lại công thức quen thuộc khi tính mạng điện:

R U

Q P

II.1.2 Tổn thất công suất trong máy biến áp

a Máy biến áp hai dây quấn:

2

     

 +



=



dm N kt

S

S P P

2

      +        +       

 +

T NT dm

C NC kt

S

S P S

S P S

S P P

trong đó: PN.C, PN.T, PN.H là tổn thất công suất ngắn mạch trong cuộn cao, trung và hạ áp; SC, ST, SH là công suất đi qua các cuộn cao, trung, hạ

áp trong chế độ max của hệ thống

Khi tra bảng ta được tổn thất ngắn mạch trong từng cặp 2 cuộn dây là:

PN.C.T, PN.T.H, PN.C.H (các tổn thất này được tính theo công suất định mức của máy biến áp Sđm)

PN.C = (PN.C-T + PN.C-.H - PN.T-H)/2

PN.T = PN.C-T + PN.C

Nếu các cuộn dây có công suất như nhau và bằng công suất định mức của máy biến áp Sđm thì:

PN.C = PN.T = PN.H = 0,5PN.C-H

2

2

2

 +

T C N dm

C C N t

k

S

S P S

S P S

S P P

dm

H C N dm

T C N dm

C C N k

S

S P S

S P S

S P n t P n P

(2.9c) Cũng có thể tính P theo điện trở các cuộn dây:

H dm

H T dm

T C dm

C

R U

S R U

S R U

S

2 2

2 2

2

+ +

dm

dm C N C

S

U P

2

dm

dm T N T

S

U P

2

dm

dm H N H

S

U P

c Máy biến áp tự ngẫu:

Các tổn thất ngắn mạch PN.C-T được tính theo công suất định mức của máy biến áp Sđm (công suất lớn nhất có thể đi qua cuộn cao) còn P'N.C-H và

P'N.T-H theo công suất cuộn hạ áp SHđm Vì vậy phải tính quy đổi tổn thất

P'N.C-H và P'N.T-H về công suất định mức của máy biến áp:

2

'

) / ( Hdm dm

H C N H

C

N

S S

) / ( Hdm dm

H T N H

T

N

S S

Sau đó dùng các công thức của máy biến áp ba dây quấn để tính tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu

II.1.3 Tổn thất công suất trong tụ bù

Pn - tổn thất công suất trong máy bù khi Qđm (đối với máy bù công suất lớn: Pn = 1  1,5% Qđm)

Qmax/Qđm - hệ số tải trong chế độ cực đại Qmax

Qđm - công suất định mức của máy bù

II.1.4 Tổn thất công suất trong kháng bù ngang

PK = kK.Qđm (2.14)

kK là hệ số tổn thất có giá trị khoảng 0,006kW/kVA cho đường dây 500kV; 0,005 cho 110  35kV; Qđm là công suất định mức của kháng (kVA)

II.1.5 Tổn thất công suất và điện năng do vầng quang

Hiện nay có rất nhiều phương pháp và công thức thực nghiệm khác nhau để tính tổn thất công suất và điện năng do vầng quang cục bộ, mỗi tác giả đều dựa trên các nghiên cứu thực nghiệm của mình kết hợp với việc tham khảo, so sánh các phương pháp khác nhau của đồng nghiệp Trong luận văn này sử dụng phương pháp đơn giản được đa số ủng hộ đưa vào sổ tra cứu của Nga

Số liệu chủ yếu dùng tính toán tổn thất công suất do vầng quang là các

số liệu thực nghiệm đo được trên đường dây thực tế có trang bị các thiết bị đo Tổn thất công suất do vầng quang cục bộ Pvq trên đường dây biểu hiện bằng quan hệ hàm:

Trong đó: n- Số dây dẫn trong một pha

d- Đường kính tính toán của dây pha, [Cm]

ETđ- Cường độ điện trường tương đương của pha phân nhỏ, [kV/Cm]

Eo- Cường độ điện trường khởi đầu, với nó bắt đầu phóng điện vầng quang, [kV/Cm]

Khi tính tổn thất do vầng quang cần xét các dạng thời tiết sau:

2/ Mưa (kể cả tuyết ướt) 4/ Băng giá Các hàm Ftốt, Fm, Ft, Fb tương

ứng với các dạng thời tiết nói trên

được giới thiệu ở hình 2.7 Trị số hàm

Ftốt lấy với số dây dẫn trong pha khác

nhau (n = 1,2,3,4) Hàm Fm, Ft, Fb

thực tế không phụ thuộc vào số dây

dẫn trong pha, vì thế trên hình 2.7 cho

số liệu trung bình của chúng

Thường khi thiết kế mẫu

đường dây trong vùng có khí hậu ôn

hoà có thể lấy thời gian thời tiết tốt

Ttốt = 7235h, thời tiết mưa và tuyết

ướt Tm = 500h, Tt = 800h, Tb = 225h

Các số liệu ban đầu dùng để

tính toán là: chiều cao treo dây so với

mặt biển H, nhiệt độ trung bình hàng

năm ttb, khoảng cách trung bình hình

học giữa các pha Dtb, cỡ dây và số dây

dẫn trong một pha, điện áp dây Ud

Trong đó: Po = 760mm Hg - áp suất không khí tại mức mặt biển

H- Chiều cao treo dây so với mặt biển, [m]

2 Xác định mật độ không khí tương đối:

 = 0,386 P/T (2.17)

Trong đó: T = 273 + ttb(0C) nhiệt độ trung bình hàng năm tính theo độ Kelvin

E0Trong đó: d- Đường kính tính toán của dây dẫn [cm]

- Mật độ không khí tương đối m- Hệ số nhẵn bề mặt (với dây dẫn vặn xoắn bằng 0,82) Xác định cường độ điện trường khởi đầu cho 2 trường hợp: với  tính theo công thức (2.17) và với  = 1

4 Xác định cường độ điện trường tương đương trên bề mặt dây dẫn tất

cả các pha E1tđ, E2tđ, E3tđ Trường hợp pha có một dây dẫn, cường độ điện trường trên bề mặt dây dẫn các pha ngoài bằng:

Ei,tđ = Ei,tb [1 + ( Ei,tb /Eo)]

(2.19)

 = 0,545 (2d2/a2) (2.20)

Ở đây: Ei,tđ - Cường độ điện trường trung bình trên bề mặt pha phân nhỏ thứ i

 - Hệ số phụ thuộc n dây dẫn trong một pha

a - Khoảng cách giữa các dây dẫn trong pha phân nhỏ, [cm]

Cường độ điện trường trung bình trên bề mặt pha phân nhỏ nằm ngoài bằng:

E1tb = E3tb = 0,705.[Ud/N.d.lg(Dtb/rtd)] (2.21) Trong đó: rtd - bán kính ttương đương của pha phân nhỏ, [cm] được xác định theo bảng dưới đây:

tot

E

E F

nd

, 0 3 , 2 , 1

3 2

8760

4

b m

itd itd i

E

E F T

E E

E

1 , 0 3 , 2 , 1 1

, 0 3 , 2 ,

m tot

itd itd i

tot

E

E F T

E E

E F

nd

8760 4

10

1 , 0 3 , 2 , 1 2

, 0 3 , 2 , 1

3 2

tb vq

A = 

 (2.23)

Trong thực tế tính toán của luận văn đã mô hình hoá tổn thất do hiện tượng vầng quang gây nên phân bố dọc trên đường dây thành các tổn thất tập trung tại một số nút trung gian dọc trên đường dây, các nút tính toán càng nhiều thì kết quả tính tổn thất công suất càng chính xác Theo một số tài liệu của Nga thường lấy tổn thất công suất trên đường dây do hiện tượng vầng quang gây lên khoảng (35)% công suất tải