Bài giảng Giải tích hệ thống điện - Chương 2: Tính toán thông số đường dây - Đặng Tuấn Khanh
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
Đại học quốc gia
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
GV : ĐẶNG TUẤN KHANH
1
Chương 2 Tính toán thông số đường dây
2.1 Các phần tử chính của đường dây trên không
2.2 Điện trở
2.3 Điện cảm và cảm kháng
2.4 Điện dung và dung kháng
2.5 Cáp
2.6 Hiện tượng vầng quang
2
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
1
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.1 Các phần tử chính của đường dây trên không
∑ Một đường dây truyền
tải trên không gồm: dây
dẫn, cách điện, trụ điện
…
∑ Dây dẫn điện thường là
dây dây đồng hay
nhôm
∑ Đường dây được mô
hình bằng mạch tương
đương để giải những
bài toán. R, L C
3
2.2 Điện trở
ρ.L
R =
Ω
∑ Điện trở một chiều
( )
S
ρ =1.724×10−8 Ω / m
Dây đồng thường
Dây đồng kéo cứng
Dây nhôm
ρ =1.78×10−8 Ω / m
ρ = 2.86×10−8 Ω / m
ρ =12.2×10−8 Ω / m
Dây thép
ở 20 độ C
4
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
2
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.2 Điện trở
∑ Ảnh hưởng nhiệt: Độ tăng nhiệt
α = 0.00426 1/0 C
Dây đồng thường
Dây đồng kéo cứng
Dây nhôm
0
α = 0.0041 1/0 C
0
α = 0.0038 1/0 C
0
α = 0.00657 1/0 C
Dây thép
0
ở 0 độ C
5
2.2 Điện trở
∑ Khi biết Rt1 ở nhiệt độ t1 độ C thì Rt2 ở nhiệt độ t2 độ C
được xác định như sau:
1
Kim loại Điện trở suất ρ
α
+ t2
µΩ.cm
1.724
2.86
1/0C
R
α 0
1
t1
=
Ω
( )
Đồng
0.00382
0.0039
Rt2
+ t1
Nhôm
α 0
hay Rt2 = R200 C 1+α 200 C t − 20
2
R = R 1+α t
hay
t2
0
0
6
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
3
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.2 Điện trở
∑ Hiệu ứng mặt ngoài dây dẫn do tần số:
Khi có dòng điện xoay chiều chạy trong dây dẫn thì
cần lưu ý mật độ dòng điện mặt ngoài và mật độ dòng
điện ở trung tâm dây
RAC
>1
Tỷ số điện trở hiệu ứng mặt ngoài
RDC
Tỷ số điện trở hiệu ứng mặt ngoài gia tăng theo độ
thꢀm thꢁu qua dây, tiꢂt diꢃn dây và tꢄn sꢅ
7
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Tự cảm L và điện kháng X:
ψ
ψ
TR +ψ NG
L =
=
x
I
I
R
X = 2.π . f .L
8
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
4
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Từ trường H ở khoảng cách x (x < R) tính từ tâm của dây
dẫn có dòng điện I
Ix
Hx =
(A.vòng/m)
2π x
∑ Và mật độ từ thông dọc trong bề mặt tự do
R
x
(Wb/m2)
Bx = µ.Hx
9
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Từ thông móc vòng trong:
µ.I.x3
2.π .r4
dψ x =
dx
r
µ.I.x3
µ.I
8.π
ψ TR
=
dx =
(Weber.vong/m)
4
∫
2.π.r
0
R
x
∑ Tự cảm bên trong:
µ
(H/m)
LTR =
8.π
µ = 4.π.10−7
10
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
5
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Từ trường tại vị trí x (x > R)
I
(A.vòng/m)
Hx =
x
2.π .x
R
∑ Mật độ từ thông
Bx = µ.Hx
(Wb/m2)
11
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Từ thông móc vòng ngoài:
D
µ.I
dψ NG
=
dx
∫
2.π.x
r
µ.I
2.π
D
x
(Weber.vong/m)
ψ NG
=
ln( )
r
R
D
∑ Tự cảm bên ngoài:
µ
D
ln( )
r
(H/m)
LNG
=
2.π
µ = 4.π.10−7
12
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
6
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Từ thông móc vòng giữa hai điểm D1 và D2:
D2
µ.I
D2
dψ NG
=
dx
∫
D1 2.π.x
µ.I D2
(Weber.vong/m)
ψ NG
=
ln(
)
2.π
D1
∑ Tự cảm giữa hai điểm D1 và D2:
µ
D2
D1
(H/m)
LNG
=
ln(
)
2.π
µ = 4.π.10−7
13
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Tự cảm L tổng:
µ
µ
D
ψ
ψ
TR +ψ NG
L =
+
ln( )
L =
=
8.π 2.π
r
I
I
µ = 4.π.10−7
∑ Nếu:
1
D
L = 2.10−7.[ + ln( )]
4
r
D
D
Với: r ' = r.e−1/4
L = 2.10−7.[ln e1/4 + ln( )] = 2.10−7.[ln( )]
r
r '
14
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
7
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Áp dụng tính điện cảm của hai dây dẫn song song
I1
R
I2
D
D
ψ = 2.10−7.I.ln
1
R '
1
I1 + I2 = 0
D
ψ = 2.10−7.I.ln
2
R2 '
D
⇒ L = 4.10−7.ln
D
⇒ψ ∑ = 4.10−7.I.ln
R'
R'
15
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Đường dây ba pha bố trí tam giác đều
Điện cảm dây dẫn pha a
a
D
ψ a
D
= 2.10−7. ln
c
b
(H/m)
La =
Ia
R'
16
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
8
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Đường dây ba pha bố trí kiểu khác
ψ a = ?
a
∆Ua = ?
Điện cảm có hai thành phần: điện
cảm dây dẫn và điện cảm phân cách
c
b
Nếu bố trí ba pha không đối xứng sẽ gây ra các ảnh hưởng
xấu, cho nên để tránh điều này vị trí dây dẫn phải được
hoán vị đầy đủ
ψ a
Dm
La =
= 2.10−7. ln
Ia
R'
17
2.3 Tự cảm và điện kháng
∑ Khi tính được điện cảm thì ta suy ra được cảm kháng
X = ω.L = 2.π . f .L
L
L
Khoảng cách pha
Đường kính dây
thay đổi
thay đổi
(H/m)
(H/m)
Đường kính dây d(cm)
Khoảng cách dây Dm (cm)
18
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
9
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.4 Điện dung của đường dây
∑ Điện trường chỉ có mặt ngoài dây dẫn, không tồn tại bên trong dây dẫn như
từ trường
Nếu dây dẫn mang điện tích Q (C/m) thì mật độ điện thông D ở khoảng cách X
(trên mỗi mét chiều dài):
Q
A
Q
(C/m2)
D =
=
2.π .X.1
D
Q
(V/m)
(V)
E =
=
Cường độ điện trường:
ε
2.π .X.ε
r
b
Q
r
b
Uab = Edx =
ln( )
Thế giữa a và b:
∫
2.π .ε
r
a
ra
Q
2.π.ε
(F)
C =
=
Điện dung:
r
b
U
ln( )
r
a
19
a. Điện dung hai dây dẫn song song
q2
q1
D
q1 + q2 = 0
Điện đường dây một pha:
r
Q
2.π.ε
D.D
(F/m)
Cab =
=
Uab
ln(
)
r .r
a
b
Q
π.ε
1
(F/m)
Cab =
=
=
D
D
Uab
ln( ) 36.109.ln( )
r
r
20
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
10
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
a. Điện dung hai dây dẫn song song
Điện dung giữa bất kỳ dây dẫn và trung tính bằng hai lần
điện tích của dây dẫn chia cho điện áp
1
Can = 2Cab =
(F/m)
D
18.109.ln( )
r
Dung dẫn:
2.π. f
D
18.109.ln( )
r
y = b0 = ω.Can =
.10−6
(1/Ω.m)
21
b. Điện dung của đường dây ba pha
Điện dung 3 pha đối bố trí đối xứng
a
D
1
Can =
(F/m)
D
R
18.109.ln
c
b
Dung dẫn:
qa + qb + qc = 0
y = b0 = ωC1N = 2.π . f .CaN
Dung kháng:
1
1
XC =
=
ωCaN 2.π . f .CaN
22
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
11
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
b. Điện dung của đường dây ba pha
Khi ba pha bố trí không đối xứng
a
Điện dung được tính bằng mối quan
hệ giữa điện tích và điện áp.
Q
C =
U
c
b
Nếu có hoán vị đầy đủ:
1
CaN
=
(F/m)
D
18.109.ln
m
R
23
c. Điện dung của dây đơn khi đường về là đất
1
CaN
=
(F/m)
2.h
2.h
18.109.ln
R
Phương pháp trạng thái ảnh được phát biểu như sau: Nếu hai dây
dẫn song song, giống nhau, cùng điện tích và trái dấu nhau thì một mặt
phẳng điện thế bằng số không sinh ra giữa các dây dẫn. Ngược lại, nếu
một dây dẫn mang điện tích và đặt trên mặt phẳng đẳng thế, nó sẽ sinh ra
trường giống nhau nếu mặt phẳng được thay thế bằng dây dẫn ở vị trí ảo
sẽ có một điện tích tương đương và trái dấu với điện tích của dây dẫn.
24
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
12
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
d. So sánh L và C
Được dùng để kiểm tra kết quả
λ
D
L = =10−7.2 ln
m
I
DS
1
1
LC =
=
2
2
3.108
c
( )
1
(
)
C =
D
18.109.ln
m
Ds
25
d. So sánh L và C
(µF/km)
(µF/km)
C
C
Đường kính dây
thay đổi
Khoảng cách pha
thay đổi
Khoảng cách dây
Dm (cm)
Đường kính dây d(cm)
26
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
13
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.5. Cáp
a. Điện dung của cáp 1 lõi
b. Điện dung của cáp 3 lõi
c. Điện cảm của cáp 1 lõi
d. Điện cảm của cáp 3 lõi
27
a. Cáp 1 lõi
Giá trị điện dung cáp 1 lõi:
ε
C =
(F/m)
(F/m)
R
18.109.ln
1
ε
R2
Giấy XLPE
3.3 2.3
Hay:
ε
C =
d
18.109.ln
1
d2
28
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
14
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
b. Cáp 3 lõi
Giá trị điện dung cáp 3 lõi:
C1
C2
C2
C1
C1
C2
29
b. Cáp 3 lõi
Giá trị điện dung cáp 3 lõi:
C1
C1
a
a
3C2
C2
c
C2
3C2
b
b
C1
C1
C1
C1
c
3C2
C2
30
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
15
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
b. Cáp 3 lõi
Giá trị điện dung cáp 3 lõi:
ε '
a
C1 =
(F/m)
R
18.109.ln
1
R2
C1 + 3C2
C1 + 3C2
ε ''
(F/m)
3C2 =
D
18.109.ln
m
b
c
C1 + 3C2
Ds
31
c. Cáp 1 lõi
Giá trị điện cảm của cáp 1 lõi:
µ0
R
1
(H/m)
L =
ln
2.π
R2
Giá trị điện cảm của cáp 3 lõi:
K
K.D
(H/m)
L = 0.05+ 0.2ln
Tam giác đều Nằm ngang
3.3 2.3
R
32
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
16
SINH VIÊN:............................................
8/22/2013
2.6 Hiện tượng vầng quang
Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang:
D
r
(kV)
U0 = 21,1.m0.δ.r.2,303log
3,92.b
273+ t
δ =
241
r
.(U −U0 )2.10−5
(kW/km/pha)
∆P =
.( f + 25).
δ
D
Để giới hạn tổn hao vầng quang thì tiết diện dây phải phù
hợp theo cấp điện áp vận hành.
33
Kết thúc chương 2
34
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
17
17 trang
13381
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Giải tích hệ thống điện - Chương 2: Tính toán thông số đường dây - Đặng Tuấn Khanh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_giai_tich_he_thong_dien_chuong_2_tinh_toan_thong_s.pdf
