Bài giảng Hệ thống điện I: Chương 3 - TS. Trần Trung Tính

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

103
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hệ thống điện I: Chương 3 của TS. Trần Trung Tính trình bày về các thông số của đường dây như tần số, DC, hệ thống điện, điện trở, từ tính, đường dây truyền tải phân pha, điện kháng của dây dẫn, điện dẫn, tổn thất vầng quang. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống điện I: Chương 3 - TS. Trần Trung Tính

HỆ THỐNG ĐIỆN I Bài giảng: TS Trần Trung Tính
Chương III: CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY
Tần Số  Những HTĐ đầu tiên có nhiều tần số khác nhau: 25, 50, 60, 133 Hz  Năm 1891 ở Mỹ: đề nghị tần số chuẩn là 60 Hz  Năm 1893 ở Mỹ: giới thiệu hệ thống điện có tần số 25 Hz dùng trong điện khí hoá ngành đường sắt.  Năm 1937ở Mỹ: California, the Los Angeles Department of Power vận hành hệ thống 50 Hz và chuyển đổi từ 50 sang 60 Hz khi nối với hệ thống Hoover Dam  Năm 1949ở Mỹ: Southerm California Edison thì cũng chuyển đổi từ 50 sang 60 Hz  Ngày nay: có 2 tần số chuẩn trên toàn thế giới là 50 (Europe, Liên Xô cũ, Nam Mỹ trừ Brazil, Japan, Việt Nam, v.v…), 60 Hz (Mỹ, Canada, Brazil, Japan, v.v…)  Thuận lợi hệ thống 60 Hz: Generators, Motors, transformers tổng quát có kích thước nhỏ hơn hệ thống 50 Hz có cùng đặc tính  Thuận lợi hệ thống 50 Hz: Những đường dây truyền tải, máy biến áp có điện kháng nhỏ hơn hệ thống 60 Hz
DC  Chi phí đầu tư lớn: chuyển đổi AC - DC - AC  Chỉ dùng trong những trường hợp đặc biệt sau:  Khỏang cách truyền tải (đường dây trên không) lớn (> 750 km)  khỏang cách truyền công suất dài và dưới nước  Cung cấp cho những hệ thống điện không đồng bộ tức là những hệ thống điện khác nhau: Bắc – Nam Nhật Bản
HỆ THỐNG ĐIỆN L 3 mm Transformer Vr N s r Turbine S f IL 0 Load Boiler if Vs Fuel + V mf NP = 120f
Các Đại Lượng Dây dẫn bị Từ trường tự Vật Lý Của Đường Điện dung phát nóng cảm, hỗ cảmDây (dung dẫn B )0 R=? Vầng quang: V cao cường độ điện trường cao ion hóa Dòng điện rò không khí quanh trong cách dây dẫn điện (điện dẫn G0)
NỘI DUNG TẬP TRUNG THẢO LUẬN  Điện trở nối tiếp (series resistance) Điện trở nối tiếp là nguyên nhân gây ra tổn thất (RI2) trên đường  Điện kháng dây với nối đơn vị là tiếp Ohmic ( (series ) inductance) Điện kháng nối tiếp là nguyên nhân gây ra sụt áp dọc theo  Điện đườngdung dây (shunt capacitance) Điện dung là nguyên nhân làm triệt tiêu một phần dòng điện  Dung cảm ứngdẫn (của(shunt conductance) phụ tải) chạy trong dây dẫn Điện dẫn là nguyên nhân gây ra tổn thất (V2G) do những dòng điện rò giữa các dây dẫn hoặc giữa dây dẫn với đất. Dung dẫn trên đường dây trên không thì thường được bỏ qua.
Những phần chính trong hệ thống truyền tải ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced) AAC (All-Aluminum Conductor) AAAC (All-Aluminum-Alloy Conductor) ACAR500 kV (Aluminum 230 Aluminum Conductor kV -138 kV Alloy 69 kV 7 ~ 13 kV Reinforced) ACSR 26/7
Tính toán điện trở của đường dây  Điện trở DC của vật dẫn rắn ü Hình xoắn ốc các sợi dây .l ü Nhiệt độ Rdc ,T T ü Tần số (hiệu ứng bền mặt ) A ü Cường độ dòng điện  Những sợi dây dẫn được quấn theo hình xoán ốc thì nó làm thay đổi hướng, tăng chiều dài dây dẫn từ 1-2% so với chiều dài thực tế. Do đó, điện trở dc của sợi dây dẫn có giá trị lớn hơn thực tế 1-2%  Điện trở AC thường cao hơn điện trở DC: đối với hệ thống có tần số 60 Hz thì điện trở AC cao hơn DC khoảng 2 %  Điện trở dây dẫn tăng khi nhiệt độ tăng T t2 R2 R1 T t1 R1, R2: điện trở dây dẫn tại nhiệt độ t1, t2 (0C) T: nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dây dẫn, dây nhôm T 228
Tính toán điện trở của đường dây (tt)  Điện trở dây dẫn đối với dòng điện xoay chiều ac được xác định Ploss Rac 2 I  Điện trở dây dẫn tốt nhất là xác định dựa theo thông số của nhà sản xuất  Dòng điện dc phân bố đều trên diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn. Tuy nhiên, dòng điện ac phân bố không đều trên diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn. Mật độ dòng điện ở tâm dây nhỏ hơn bề mặt dây dẫn do hiệu ứng bề mặt (skin effect).  Do đó điện trở đối với dòng điện ac lớn hơn đối với dòng điện dc chiều. Tuy nhiên với tần số 50 Hz và dây dẫn kim lọai màu với tiết diện không lớn thì sự khác nhau đó không đáng kể (cỡ 1%).
Giới thiệu về từ tính Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn thì sẽ sinh ra điện từ trường xung quanh dây dẫn. Điện từ trường này được đặc trưng bởi điện cảm L do từ trường gây ra và điện dung C do điện trường gây ra. F là lực điện từ (mmf) với đơn vị là A vòng H là mật độ từ trường với đơn vị là A vòng/m F .dl ie dl là vi phân theo chiều dài với đơn vị là m ie là tổng dòng điện tức thời trong vòng kín
Giới thiệu về từ tính (tt)  H và dl là vector trong không gian dl H .dl. cos Trong đó là góc giữa H và dl. Chúng ta bỏ khái niệm vector để chỉ giá trị vô hướng. Hướng dòng điện ie có quan hệ hướng của vòng kín được xác định theo quy tắc bàn tay phải.  Mật độ từ trường cách tâm dây một đoạn là x được xác định I H [Ampere-vòng/m ] 2 x  Mật độ từ cảm dọc theo dây dẫn được xác định [webers/m2 ] Trong đó là độ từ thẩm trung bình
Giới thiệu về từ tính (tt)  Tổng thông lượng cảm ứng từ B gửi qua một diện tích A được gọi là từ thông da [Webers] A Trong đó da là vector có hướng vào bề mặt da và có độ lớn bằng với da  Nếu B vuông góc và đồng đều trên diện tích A BA
Giới thiệu về từ tính (tt)  Nếu tất cả từ thông nối tất cả N vòng dây của cuộn thì 1 N 2 Trong đó là từ thông móc vòng với đơn vị là webers-vòng 3  Từ thông tổng bằng tổng của từ thông móc vòng thành phần của từng vòng dây N i i 1 Trong đó i là từ thông nối vòng thứ i của cuộn dây
Giới thiệu về từ tính (tt) Điện cảm được xác định là quan hệ tuyến tính giữa từ thông móc vòng và dòng điện. Bởi vì, từ thông móc vòng sinh ra trên đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với từ cảm B. Mặt khác, từ cảm B được sinh ra và tỉ lệ thuận với dòng điện và được xác định như sau Li
Giới thiệu về từ tính (tt) Từ thông móc vòng của dây dẫn thẳng dài vô hạn Giả sử dây dẫn thẳng dài vô hạn có bán kính r, mật độ điện phân bố đều trong dây dẫn và có tổng dòng điện là i . Theo tính chất vật lý cơ bản chúng ta biết những đường từ thông có dạng những đường tròn đồng tâm. Giả sử dòng điện trong dây dẫn đi ra ngoài của mặt trang giấy. Hướng của từ thông như trình bày ở Hình 3. 11 y dl Từ thông móc vòng trên một mét chiều dài của 1 dây bằng tổng từ thông móc vòng bên ngoài và r bên trong dây dẫn 2 x i R R ng tr 0 r ln 2.10 7 i r ln 2 4 r 4 r
Giới thiệu về từ tính (tt) Từ thông móc vòng đối với dây cáp nhiều sợi  Khảo sát tính toán từ thông móc vòng của sợi 1 tới bán kính R1 từ góc tọa độ i2 3 4 5  Sợi 1 bị ảnh hưởng bởi sợi 2, 3, …, n i3 in 2  Tất cả từ thông tạo ra bởi dòng điện ik đi ik 1 qua giữa điểm b và điểm c của trục x d1k a Rk d1k  Từ thông móc vòng của sợi 1 chịu ảnh hưởng c i1 b R1 R bởi dòng điện ik được xác định như sau 1 Sợi 1 i4 0 k i Rk 1k ln 2 d1k  Tổng từ thông móc vòng của cuộn 1 tới bán kính R1 từ sợi 1 R1 R2 Rn 1 0 i1 r ln i 2 ln  i n ln 2 4 r1 d12 d1n
Giới thiệu về từ tính (tt) Trong trường hợp tổng quát 1 khi R , nhưng trong trường hợp thực tế, 1 chúng ta quan tâm đến những dòng điện tức thời trong dây dẫn 1 1 1 1 0 i1 ln , i 2 ln  i n ln (*) 2 r1 d12 d1n Trong đó bán kính đẳng trị của dây dẫn /4 r1, r1e r Từ thông móc vòng trên một mét chiều dài của sợi thứ k là 1 1 1 k 0 i1 ln  ik ln ,  in ln 2 d1k rk d kn
Ví dụ Cho đường dây truyền tải 3 pha có khoảng cách các đường dây bằng nhau D và bán kính r của sợi. Giả sử có như trình bày ở hình bên dưới. Tính độ từ cảm trên 1m chiều dài của mỗi pha trong hệ thống 3 pha trên. D D D
Giải Sử dụng công thức (*) cho pha a ta có 0 1 1 1 0 1 1 0 D a ia ln , i b ln i c ln ia ln , i a ln ia ln , 2 r D D 2 r D 2 r Do đó a 0 D D 7 la ln , 2 10 ln , ia 2 r r Hỗ cảm của pha a chỉ phụ thuộc vào dòng điện trên pha a. Điều này cũng đúng với pha b và c 0 D la lb lc ln , 2 r