CÁC ĐƯỜNG DÂY CÓ CHIỀU DÀI ĐẶC BIỆT

Chương 4. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY DÀI

4.3. CÁC ĐƯỜNG DÂY CÓ CHIỀU DÀI ĐẶC BIỆT

Xét mô hình lý tưởng của đường dây có chiều dài nửa bước sóng (l=3000km).

Nếu như lấy0 0, 06độ điện/km, thì chiều dài sóng của đường dây:

0 0l 0,06.3000 180

l    

Sau khi thay giá trị của 0lvào các công thức tính điện áp và dòng điện, đối với các đường dây không tổn thất sẽ nhận được:

.

U1

. . .

0 0

1 2 2

. .

0 2 0

1 2

180 3 sin180

180 sin180

3

c

c

U U cos j Z I I I cos j U

Z

 

 

Bởi vì cos 1800  1; sin1800  0nên chúng ta có:

. .

1 2

. .

1 2

U U

I I

 

 

(4.44)

.

U1

.

U2 .

I2

.

I1

1

2

Hình 4.10. Đồ thị vecto của các dòng điện và điện áp ở hai đầu đường dây dài nửa bước sóng

Từ (4.44) nhận thấy rằng, điện áp và dòng điện ở hai đầu đường dây có chiều dài nửa bước sóng có giá trị tuyệt đối bằng nhau. Vì vậy, điện áp và dòng điện ở hai đầu đường dây chỉ khác nhau về dấu, còn góc giữa chúng không thay đối, 12(hình 4.10), cho nên công suất ở hai đầu đường dây có giá trị bằng nhau: P1  P Q2; 1 Q2.

Như vậy, dòng điện, điện áp và công suất đầu đường dây bằng dòng điện, điện áp và công suất cuối đường dây. Điện áp không phụ thuộc vào công suất truyền tải trên đường dây và hệ thống rất ổn định.

Mặc dù đường dây có chiều dài nửa bước sóng có những tính chất đặc biệt như vậy, nhưng các đường dây có chiều dài nửa bước sóng không được ứng dụng rộng rãi trong thực tế, bởi vì nó không cho phép nối các phụ tải vào các điểm trung gian trên đường dây.

Để sử dụng các đặc điểm của đường dây có chiều dài nửa bước sóng, có thể biến đổi các đường dây thực tế về đường dây có chiều dài nửa bước sóng. Đồng thời cũng có thể biến đổi đường dây thực về đường dây có chiều dài bằng 0. Điều đó có thể thực hiện được bằng cách bù các tham số của đường dây.

Từ công thức:

l   LC

Nhận thấy rằng, có thể thay đổi chiều dài sóng của đường dây bằng giải pháp thay đổi các giá trị của L và C. Khi đó cần nối điện cảm dọc công suất Ld hay điện dung ngang công suất Cn vào đường dây, nghĩa là bù dọc bằng điện cảm (hình 4.11) và bù ngang bằng công suất điện dung (hình 4.12).

Để gảm chiều dài của dây, nghĩa là giảm l, cần phải giảm điện cảm L hay điện dung C. Như vậy, cần nối điện dung dọc công suất Cd hay nối điện cảm ngang công suất Ln vào đường dây (hình 4.13a và b)

Cd

Ln Ln

a)

b) Hình 4.13. Các sơ đồ bù đường dây

a. Bù điện dung dọc b. Bù điện dung ngang

Những điện cảm và điện dung dùng để điều chỉnh chiều dài đường dây rất đắt tiền, bởi vì công suất của chúng rất lớn. Ngoài ra, các đường dây bù gây trở ngại cho vấn đề trao đổi công suất...

4.3.2. Đường dây có chiều dài một phần tư bước sóng

Xét đường dây không tổn thất có chiều dài một phần tư bước sóng (l=1500km).

Nếu lấy 0 0, 06độ điện/km, thì chiều dài sóng của đường dây:

0 0l 0,06.1500 90

l    

Vì vậy:

. . .

0 0

1 2 2

. .

0 2 0

1 2

90 3 sin 90

90 sin 90

3

c

c

U U cos j Z I I I cos j U

Z

 

 

Bởi vì cos 900  0; sin900  1nên chúng ta có:

.

. . .

2 2 ; 1

1 3

c 3

c

U j Z I I j U

  Z (4.45)

Từ các công thức (4.45) nhận thấy rằng, điện áp ở đầu đường dây

.

U1 vượt trước vecto dòng điện

.

I2ở cuối đường dây một góc 900, còn vecto dòng điện ở đầu đường dây

.

I1 vượt trước vecto điện áp ở cuối đường dây

.

U2một góc 900. Nếu như vecto dòng điện

.

I2ở cuối đường dây chậm sau vecto điện áo

.

U2ở cuối

đường dây một góc 2, thì góc lệch pha giữa hai vecto điện áp ở hai đầu đường dây là:

0

90 2

   

Khi trên đường dây chỉ truyền tải công suất tác dụng (2 0), góc lệch pha giữa hai vecto điện áp U1 ở đầu đường dây và U2ở cuối đường dây bằng 900(  900). Như vậy đường dây sẽ làm việc ở giới hạn của ổn định tĩnh. Góc lệch pha  không phụ thuộc vào công suất tác dụng truyền tải trên đường dây. Giá trị giới hạn của công suất tác dụng truyền tải bằng công suất tự nhiên của đường dây.

Nếu như đường dây truyền tải công suất tác dụng bằng công suất tự nhiên và truyền tải cả công suất phản kháng đến hệ thống nhận điện, thì điện áp ở cuối đường dây được xác định theo công thức:

 

 

 

 

1

2 2 2

0 *2 0 0

1

2 2 2

*2 0 *2 0

1 U U

cos l Q sin l sin l U

Q sin 2 l Q sin l

  

 



 



 

(4.46)

Từ công thức (4.46) nhận thấy rằng, điện áp ở cuối đường dây U2nhỏ hơn điện áp U1 ở đầu đường dây. Khi Q*2càng lớn, điện áp U2càng nhỏ, vì điện áp giáng trên đường dây càng lớn.

Trong chế độ không tải (P 0;Q2 0) thì:

1 2

0

U U

cos  l

 (4.47)

Như vậy thấy rằng, đối với cỏc đường dõy khụng tổn thất cú chiều dài ẳ bước súng, điện áp ở cuối đường dây sẽ tăng lên rất cao trong chế độ không tải. Nhưng trên thực tế, các đường dây có tổn thất, cho nên hạn chế mức độ tăng điện áp ở đầu hở mạch của đường dây

trong chế độ không tải. Tuy nhiên, nếu như không có những biện pháp hạn chế thì mức độ tăng điện áp ở đầu hở mạch có thể vượt xa giới hạn quá điện áp cho phép. Để hạn chế mức độ quá điện áp khi không tải, cần phải đặt các kháng bù ngang trên đường dây.