Phương pháp tính tổn thất điện áp

a. Định nghĩa:

Là lượng điện áp bị mất đi trên đường dây trong quá trình chuyên tải, tổn thất điện áp gây ra sụt điện áp trên đường dây tải điện.

ΔU = U1 – U2

Tổn thất điện áp là một chỉ tiêu quan trọng của hệ thống điện. Nếu tổn thất điện áp lớn sẽ làm cho các thiết bị dùng điện không hoạt động được, giảm năng suất và hiệu suất của thiết bị dùng điện, gây ra tổn thất điện năng trên đường dây tải điện.

b. Tiêu chuẩn:

2. Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

1. Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng sinh ra trong quá trình truyền tải và tiêu thụ điện. Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng là:
   Trên đường dây dẫn điện có điện trở RΩ và điện kháng XΩ.
2. Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải ở trong lõi thép.
3. Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải có thành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây động cơ điện, cuộn cảm có lõi thép… làm giảm cosϕ của lưới điện.
4. Do chế độ vận hành của lưới điện:
   + Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ điện của phụ tải càng lớn.
   + Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng công suất cực đại càng kéo dài (thời gian sử dụng công suất cực đại ký hiệu là TMax).
   + Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc không tải.
   + Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điện phân phối hạ thế.

Xem thêm:

Vật liệu của đường dây trên không
Thiết bị điện trên đường dây trên không
Hệ thống tiếp địa của đường dây và trạm biến áp
Tạ bù và tạ chống rung của đường dây
Các biện pháp giảm tổn thất công suất và điều chỉnh điện áp trong lưới điện

3. Các giải pháp làm giảm tổn thất điện áp

1. Phải làm giảm điện trở R và điện kháng X của đường dây bằng cách:
   + Có bán kính cung cấp điện hợp lý.
   + Chọn dây dẫn có điện trở suất nhỏ, có tính dẫn điện tốt.
   + Tăng cường tiết diện dây dẫn, có hệ số dự phòng cao.
   + Hạn chế tối đa các mối nối, các mối nối phải có R tiếp xúc nhỏ nhất
2. Phải lựa chọn cấp điện áp lưới điện phù hợp với công suất chuyên tải và bán kính cung cấp điện, điều chỉnh điện áp đầu nguồn luôn đạt điện áp định mức.
3. Đặt thiết bị bù công suất vô công cho thiết bị điện.

Có thể bạn thích: Mô hình trạm biến áp ngầm, trạm biến áp trong nhà, trạm biến áp ngoài trời.

4. Quan hệ của tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

Tổn thất điện áp liên quan trực tiếp đến tổn thất điện năng:

∗ Khi lưới điện không tải chỉ tồn tại điện áp không có dòng điện đi qua thì sẽ không có tổn thất điện áp và tổn thất điện năng: ΔU = 0, ΔA = 0.
Khi lưới điện có tải, trong dây dẫn sẽ có dòng điện I chạy qua. Do dây dẫn có điện trở R và điện kháng X nên trên dây dẫn xuất hiện tổn thất điện áp: ΔU ≠ 0.

Trong đó:
– Imax là dòng điện cực đại,
– R là điện trở của đường dây,
– τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, là thời gian mà mạng điện liên tục chuyên chở công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện đúng bằng tổn thất điện năng thực tế của mạng điện sau 1 năm vận hành.
Rõ ràng tổn thất điện năng và tổn thất điện áp có liên quan trực tiếp đến nhau, chúng đều phụ thuộc vào điện trở đường dây (R) và tình trạng mang tải của mạng điện.

5. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

– Nâng cao hệ số công suất cosϕ ở các hộ dùng điện chủ yếu là các xí nghiệp cụ thể là lựa chọn công suất của động cơ hoặc loại động cơ cho phù hợp, nâng cao hệ số phụ tải kB…hạn chế làm việc không tải.
cosϕ là hệ số công suất được tính bằng:

– Phân phối công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện theo một phương thức hợp lý nhất.

– Giảm công suất phản kháng chuyên tải trong mạng điện.

– Bù vô công bằng máy bù đồng bộ hoặc bằng tụ điện tĩnh.

– Máy biến áp vận hành theo phương thức tổn thất điện năng ít nhất, vận hành kinh tế trạm biến áp bằng cách hòa đồng bộ máy biến áp.

– Nâng cao mức điện áp vận hành của mạng điện.

– Nâng cao cấp điện áp định mức của mạng điện.

– Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý nhất cho mạng điện
Thí dụ:
– Nên dùng mạng điện kín thay cho mạng điện hở.
– Bán kính cung cấp điện phù hợp theo tiêu chuẩn cho phép.

– Kiểm tra thường xuyên tình trạng tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và thực hiện cân đảo pha thường xuyên trong lưới điện phân phối hạ thế 220/380V, trong lưới điện ≥ 35kV cứ 100km lại có 1 lần hoán vị pha để giảm điện kháng của đường dây.

6. Ảnh hưởng của sự vận hành lệch pha

Trong lưới điện hạ thế 220/380V nếu vận hành lệch pha thì tổn thất điện áp, tổn thất điện năng tăng lên. Khi vận hành lệch pha trên dây trung tính xuất hiện một dòng điện không cân bằng Io chạy qua và bằng tổng hình học dòng điện trong các pha.

– Dòng điện này gây ra trong dây trung tính một tổn thất điện áp:

Trong đó: ro là điện trở của dây trung tính.
Dòng điện đi trong dây pha gây ra tổn thất điện áp trong các dây pha là:

Trong đó: r là điện trở của dây pha.
– Tổn thất điện áp toàn phần của 1 pha sẽ bao gồm cả tổn thất điện áp trong dây pha và trong dây trung tính:

Trong đó:

– P[kW] : Pđm Công suất tác dụng
– U[kV] : Uđm Điện áp định mức
– U [ kV]: Uđm Điện áp định mức.
– γ [m/Ω. mm2] γ là Điện dẫn suất (γ của đồng là 53, γ của nhôm là 48)
– Fo, F [ mm2 ] Fo, F là Tiết diện của dây dẫn trung tính và dây pha.

Như vậy khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng trên đường dây sẽ tăng lên vì ngoài tổn thất điện áp trên dây pha còn có thêm tổn thất điện áp trên dây trung tính.

đường đây trên khôngtổn thất điện áptổn thất điện năng

Mitadoor DN xin giới thiệu Các công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây giúp tính được hao phí điện năng khi đi thi công điện, đáp ứng được nhu cầu các thiết bị điện phù hợp. Đầu tiên cùng nhau  giải nghĩa tổn thất điện áp còn gọi là hao phí điện áp là gì?

Video giải thích công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây

1. Tổn thất điện áp/ hao phí điện năng

Dưới đây là công thức tính tổn thất điện áp mới nhất !

a. Định nghĩa công thức tính tổn thất điện áp trên đường dây  :

Là lượng điện áp bị mất đi, hao hụt trên đường dây trong quá trình truyền tải, tổn thất điện áp gây ra sụt điện áp trên đường dây tải điện.

ΔU = U1 – U2

Tổn thất điện áp là một chỉ tiêu quan trọng của hệ thống điện. Nếu tổn thất điện áp lớn sẽ làm cho các thiết bị dùng điện không hoạt động được, giảm năng suất và hiệu suất của thiết bị dùng điện, gây ra tổn thất điện năng trên đường dây tải điện.

b. Tiêu chuẩn các công thức tính tổn thất điện năng :

2. Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

1. Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng sinh ra trong quá trình truyền tải và tiêu thụ điện. Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng là: Trên đường dây dẫn điện có điện trở RΩ và điện kháng XΩ.
2. Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải ở trong lõi thép.
3. Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải có thành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây động cơ điện, cuộn cảm có lõi thép… làm giảm cosϕ của lưới điện.
4. Do chế độ vận hành của lưới điện: + Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ điện của phụ tải càng lớn. + Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng công suất cực đại càng kéo dài (thời gian sử dụng công suất cực đại ký hiệu là TMax). + Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc không tải. + Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điện phân phối hạ thế.

Vật liệu của đường dây trên không Thiết bị điện trên đường dây trên không Hệ thống tiếp địa của đường dây và trạm biến áp Tạ bù và tạ chống rung của đường dây Các biện pháp giảm tổn thất công suất và điều chỉnh điện áp trong lưới điện

3. Quan hệ của tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

Tổn thất điện áp liên quan trực tiếp đến tổn thất điện năng Các bạn theo dõi công thức tính tổn that điện năng để thấy mối liên quan nhé.

∗ Khi lưới điện không tải chỉ tồn tại điện áp không có dòng điện đi qua thì sẽ không có tổn thất điện áp và tổn thất điện năng: ΔU = 0, ΔA = 0. Khi lưới điện có tải, trong dây dẫn sẽ có dòng điện I chạy qua. Do dây dẫn có điện trở R và điện kháng X nên trên dây dẫn xuất hiện tổn thất điện áp: ΔU ≠ 0.

Trong đó: – Imax là dòng điện cực đại, – R là điện trở của đường dây, – τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, là thời gian mà mạng điện liên tục chuyên chở công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện đúng bằng tổn thất điện năng thực tế của mạng điện sau 1 năm vận hành. Rõ ràng tổn thất điện năng và tổn thất điện áp có liên quan trực tiếp đến nhau, chúng đều phụ thuộc vào điện trở đường dây (R) và tình trạng mang tải của mạng điện.

4. Ảnh hưởng của sự vận hành lệch pha

Trong lưới điện hạ thế 220/380V nếu vận hành lệch pha thì tổn thất điện áp, tổn thất điện năng tăng lên. Khi vận hành lệch pha trên dây trung tính xuất hiện một dòng điện không cân bằng Io chạy qua và bằng tổng hình học dòng điện trong các pha.

– Dòng điện này gây ra trong dây trung tính một tổn thất điện áp:

Trong đó: ro là điện trở của dây trung tính. Dòng điện đi trong dây pha gây ra tổn thất điện áp trong các dây pha là:

Trong đó: r là điện trở của dây pha. – Tổn thất điện áp toàn phần của 1 pha sẽ bao gồm cả tổn thất điện áp trong dây pha và trong dây trung tính:

Công thức tính tổn thất điện năng trên đường dây

Trong đó:

– P[kW] : Pđm Công suất tác dụng – U[kV] : Uđm Điện áp định mức – U [ kV]: Uđm Điện áp định mức. – γ [m/Ω. mm2] γ là Điện dẫn suất (γ của đồng là 53, γ của nhôm là 48) – Fo, F [ mm2 ] Fo, F là Tiết diện của dây dẫn trung tính và dây pha.

5. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

– Nâng cao hệ số công suất cosϕ ở các hộ dùng điện chủ yếu là các xí nghiệp cụ thể là lựa chọn công suất của động cơ hoặc loại động cơ cho phù hợp, nâng cao hệ số phụ tải kB…hạn chế làm việc không tải. cosϕ là hệ số công suất được tính bằng:

– Phân phối công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện theo một phương thức hợp lý nhất.

– Giảm công suất phản kháng chuyên tải trong mạng điện.

– Bù vô công bằng máy bù đồng bộ hoặc bằng tụ điện tĩnh.

– Máy biến áp vận hành theo phương thức tổn thất điện năng ít nhất, vận hành kinh tế trạm biến áp bằng cách hòa đồng bộ máy biến áp.

– Nâng cao mức điện áp vận hành của mạng điện.

– Nâng cao cấp điện áp định mức của mạng điện.

– Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý nhất cho mạng điện Thí dụ: – Nên dùng mạng điện kín thay cho mạng điện hở. – Bán kính cung cấp điện phù hợp theo tiêu chuẩn cho phép.

– Kiểm tra thường xuyên tình trạng tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và thực hiện cân đảo pha thường xuyên trong lưới điện phân phối hạ thế 220/380V, trong lưới điện ≥ 35kV cứ 100km lại có 1 lần hoán vị pha để giảm điện kháng của đường dây.

Như vậy khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng trên đường dây sẽ tăng lên vì ngoài tổn thất điện áp trên dây pha còn có thêm tổn thất điện áp trên dây trung tính.

6. Các giải pháp làm giảm tổn thất điện áp

1. Phải làm giảm điện trở R và điện kháng X của đường dây bằng cách: + Có bán kính cung cấp điện hợp lý. + Chọn dây dẫn có điện trở suất nhỏ, có tính dẫn điện tốt. + Tăng cường tiết diện dây dẫn, có hệ số dự phòng cao. + Hạn chế tối đa các mối nối, các mối nối phải có R tiếp xúc nhỏ nhất
2. Phải lựa chọn cấp điện áp lưới điện phù hợp với công suất chuyên tải và bán kính cung cấp điện, điều chỉnh điện áp đầu nguồn luôn đạt điện áp định mức.
3. Đặt thiết bị bù công suất vô công cho thiết bị điện.

Có thể bạn thích: Mô hình trạm biến áp ngầm, trạm biến áp trong nhà, trạm biến áp ngoài trời.

MitaDoor DN đã tổng hợp đến mọi người Các công thức tính tổn thất điện năng trên đường dây cũng như nguyên nhân gây ra hiện tượng này, ảnh hưởng của việc này biện pháp để hạn chế mức tiêu hao điện năng này đến sử dụng điện