2 – 1 – 1
Hỏi: Tại sao hệ thống điện xoay chiều sử dụng sóng hình sin mà không sử dụng sóng dạng khác?
Đáp: Sau khi các loại máy điện và thiết bị điện tổ hợp thành hệ thống điện, muốn vận hành bình thường phải bảo đám hệ thống điện cố hình (dạng) sóng thống nhất như vậy thiết kế và chế tạo máy điện và thiết bị điện mới có căn cứ chung. Bởi vì,trên tụ C cường độ dòng điện i = C.du/dt (trong công thức du/dt là biểu suất) trên điện cảm L, điện áp u = L.di/dt (trong công thức đó, di/dt là biểu suất cường độ); xét về toán học, chỉ có hàm số sin sau khi vi phân hoặc tích phân thì đồ thị (dạng sóng) của hàm số mới không thay đổi. Đồng thời, trong mạch điện thường sẽ có một số điện áp và cường độ thêm vào, duy chi có hàm số sin khi cộng thêm vào dạng sóng mới không phát sinh biểu đồ kỳ dị, còn bất cứ hình sóng nào đều không có tính chất này.
2 – 1 – 2
Hỏi: Tần số làm việc của điện xoay chiếu tại sao lại định là 50 hoặc 60 chu kỳ trong mỗi giây?
Đáp: Tần số của điện xoay chiếu cao hay thấp đều có lợi và hại. Tần số cao có thể giảm thiểu lượng sử dụng đồng và sắt dùng trong máy điện và máy biến thế,cho nên trọng lượng giảm nhẹ, giá thành thấp, sự nhấp nháy của bóng đèn do dòng điện thay đổi gây nên mắt người cũng không dễ nhận thấy. Song nó sẽ làm giảm kháng áp của đường dây tải điện và thiết bị điện tồn hao năng lượng tăng lên, làm xấu năng suất điều chỉnh và hiệu suất của điện áp.
Tần số quá thấp, sẽ làm tăng trọng lượng của máy điện và biến thế, giá thành tăng cao, sự nhấp nháy của bóng đèn cũng dễ nhận thấy, cho nên tần số làm việc qui định 50 hoặc 60 chu kỳ/giây là tương đối hợp lý.
2 – 1 – 3
Hỏi: Tại sao điện áp lưới điện phải chọn các cấp khác nhau ?
Đáp: Chọn cấp điện áp, ngoài việc tính đến độ lưới thấp an toàn cho người sử dụng để dùng lưới điện áp thấp ra, khi truyền tải phân phối điện lưới có cùng công suất thì điện áp càng cao, dòng điện càng nhỏ, diện tích tiết diện phần tải điện của dây dẫn có thể sử dụng càng nhỏ, đầu tư sẽ giảm tương ứng. Nhưng yêu cầu đối với cách điện thì điện áp càng cao, đầu tư về cột điện, biến áp, bộ ngắt điện cũng càng lớn. Do đó đối với công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải nhất định nào đó thì cần chọn điện áp hợp lý nhất. Đồng thời, việc chọn điện áp điện lưới phải tổng hợp xem xét toàn diện qui hoạch trước mắt và lâu dài phụ tải điện lưới và trình độ kỹ thuật lúc đó mới có thể lựa chọn thích hợp. Cấp điện áp chọn quá cao, thì phụ tải lâu dài của đường dây không đủ, lãng phí đầu tư, chọn quá thấp thì không lâu lại phải thay điện áp cấp cao hơn, cũng không kinh tế.
2 – 1 – 4
Hỏi: Thường nghe nói đến điện áp đường dây 6 kilô vôn (kV) hoặc 6.3 kilô vôn (kV), 6.6 kilô vôn (kV). Cách nói nào đúng?
Đáp: Đối với cấp điện áp này, điện áp định mức của thiết bị điện (như động cơ điện, lò điện) là 6kV còn điện áp định mức của máy phát điện là 6.3kV. Điện áp định mức cuộn nguyên của máy biến áp giống như thiết bị dùng điện tức 6kV; điện áp định mức của cuộn phó cao hơn của thiết bị dùng điện 5%, tức 6.3kV. Khi trị số điện áp ngắn mạch của biến áp trên 8%, điện áp định mức của cuộn phó phải cao hơn của thiết bị dùng điện 10%, tức 6.6kV.
Theo qui định, điện áp định mức của lưới điện phải bằng với thiết bị dùng điện của nó, đối với điện áp cấp này mà nôi là 6kV. Cho nên nói, đường dây điện áp 6kV là đúng.
2 – 1 – 5
Hỏi: Sụt áp và tổn thất điện áp có gì khác nhau?
Đáp: Trong mạng điện một chiều, sụt áp và tổn thất điện áp là hoàn toàn giống nhau, nhưng trong mạng điện xoay chiều, do vị trí pha của dòng điện và điện áp khác nhau, và quan hệ sụt áp do điện kháng của mạch điện gây ra nên hai khái niệm đó khác nhau. Hiệu hình học của điện áp hai đầu, đầu và cuối của đường dây gọi là sụt áp; hiệu đại số điện áp hai đầu của nó gọi là tổn thất điện áp. Trong mạng xoay chiều, trị số tuyệt đối của sụt áp lớn hơn tổn thất điện áp.
2 – 1 – 6
Hỏi: Điện áp của buồng phân phối điện áp thấp là 400V; sụt áp đường dây từ buồng phân phối điện đến phân xưởng 32V. Nếu hệ số công suất của phân xưởng là 0.6 trở kháng của đường dây là điện trở thuần, thì điện áp phân xưởng có phải là 368V?
Đáp: Không phải; mà là 380V .Giả thiết điện áp ở buồng phân phối điện là ,sụt áp đường dây là điện áp phân xưởng là , cường độ dòng điện phụ tải của phân xưởng là . Quan hệ vị trí pha giữa chúng với nhau có thể biểu thị như hình 2 – 1 – 6. Vì trở kháng của đường dây là điện trở thuần, cho nên song song với . Do hệ số công suất của phụ tải phân xưởng là 0.6 cho nên phân giải thành hai thành phần 0.6 và 0.8 (đường mảnh trong hình). Từ đó ta có : ( + 0.6 x 32)2 + (0.8 x 32)2 = 4002, giải ra. ta có = 380V.
2 – 1 – 7
Hỏi: Tại sao máy biến thế dung lượng lớn hoặc cầu dao dẫn cao áp sử dụng trên đường dây tải điện ba pha đều dùng ba pha tạo thành?
Đáp: Người ta thường dùng ba cái một pha mà không dùng một cái ba pha là do: (1) thể tích và trọng lượng quá lớn, về mặt vận chuyển phải chịu sự hạn chế bởi khả năng của phương tiện vận tải hoặc kích thước của đường sá, cầu cống, đường hầm v.v… (2) Biến thế hoặc cầu dao dẫn cao áp dự bị người sử dụng chỉ cần chuẩn bị một cái một pha là được, so với dự bị một cái ba pha có thể tiết kiệm về mặt đầu tư rất lớn. (3) Nếu không may bị hư hỏng thì chỉ cần sửa chữa một cái một pha, tốc độ sửa chữa sẽ nhanh hơn là sửa chữa thiết bị ba pha.
2 – 1 – 8
Hỏi: Tại sao khi tải điện trên khoáng cách xa thì máy biến thế tăng áp đấu thành D – Y (tam giác – sao) biến thế sụt áp thì đấu thành Y – D (sao – tam giác)?
Đáp: Điện áp lưới tải điện càng cao thì hiệu suất cũng càng cao. Máy biến thế tăng áp đấu D – Y, dây ra bên phía thứ cấp thu được sẽ là điện áp dây; từ đó với số vòng tương đối ít, sẽ thu được điện áp tương đối cao, nâng cao được tỉ lệ tăng áp. Cũng cùng lý do đó máy biến thế hạ áp đấu Y – D , với số vòng của cuộn dây bên sơ cấp không nhiều có thể đạt được ti lệ hạ áp tương đối lớn. Ngoài ra, khi bên thứ cấp của biến thế tăng áp và bên sơ cấp của máy biến thế hạ áp đấu kiểu Y (hình sao) đều có thể tiếp đất, điểm trung tính khiến điện áp dây tải điện đối với đất là điện áp pha, bằng điện áp dây; cũng tức là hạ thấp yêu cầu cách điện của đường dây, hạ giá thành xây dựng.
2 – 1 – 9
Hỏi: Tại sao có một số đơn vị sử dụng điện tách riêng chiếu sáng và động lực mà không dùng chung một máy biến thế ?
Đáp: Xét về mặt giảm thiểu số lượng thiết bị nếu cả chiếu sáng và động lực dùng chung một biến thế thì sẽ kinh tế hơn. Nhưng, phụ tải của động lực đa phần là động cơ điện, khi khởi động sẽ làm sụt giảm điện áp nguồn một cách rõ rệt, và khi phụ tải của động lực thay đổi cũng làm thay đổi điện áp nguồn, những điều đó đều làm cho độ sáng của đèn chiếu sáng mất ổn định. Để phòng ngừa hiện tượng này, tách riêng hệ thống điện dùng cho động lực và hệ thống điện dùng cho ánh sáng là tốt hơn.
2 – 1 – 10
Hỏi: Tại sao những máy điện quay tròn không thể trực tiếp đấu với pha đường dây thuộc hệ “hai dây một đất”?
Đáp: Trong vận hành đường dây trên không hệ “hai dây một đất”, có một pha thường xuyên tiếp đất, vì thế điện áp pha không tiếp đất đối với đất là điện áp dây. Nếu đấu trực tiếp máy điện vào, thì cách điện của nó sẽ phải vận hành lâu dài dưới điện áp dây, điều này là không thể được. Vì thế, phải qua máy biến thế cách ly mới có thể đấu vào được.
2 – 1 – 11
Hỏi: Trong mạng phân phối điện áp thấp hệ ba pha ba dây, liệu có thể áp dụng hệ “hai dây một đất” để tiết kiệm một đường dây?
Đáp: Không được. Nguyên nhân là:
(1) Ở chỗ dây dẫn tiếp đất sẽ xuất hiện sụt áp rõ rệt khiến điện áp pha tiếp đất đầu có phụ tải sẽ rất thấp; điện áp ba pha không cân bằng; tính vận hành của phụ tải trở nên xấu. (2) Do điện áp của pha đối với đất là điện áp dây, cho nên khi người tiếp xúc với dây pha bất kỳ nào không tiếp đất thì sẽ rất nguy hiểm. (3) Khi điện áp dây của lưới điện là 380V, không thể trực tiếp đấu nối với phụ tải chiếu sáng. (4) Khi xảy ra ngắn mạch giữa dây dẫn pha tiếp đất với pha không tiếp đất, do dòng điện ngắn mạch bị hạn chế bởi điện trở tiếp đất hai chỗ của pha tiếp đất, không đủ để làm nóng chảy dây chì, nên sẽ kéo dài quá trình ngắn mạch. (5) Khi chọn điện trở tiếp đất tương đối lớn thì ở phần vật tiếp đất có thể xuất hiện điện áp nguy hiểm.
2 – 1 – 12
Hỏi: Khi truyền tải điện ba pha ở nông thôn, tại sao có lúc chỉ dùng hai dây trên không?
Đáp: Ở nông thôn, do đường dây tải điện dài mà dây điện thoại điện tín không nhiễu, vì thế có thể lợi dụng đất làm một dây để tải điện ba pha, như thể hiện ở hình 2 – 1 – 12, nhằm tiết kiệm giá thành lắp đặt đường dây tải điện (thông thường có thể tiết kiệm 25 – 30% vốn đầu tư ban đầu). Loại đường dây tải điện tận dụng đất làm một dây pha thường gọi là đường dây tải điện ba pha hệ “hai dây một đất”; tuy có thể tiết kiệm nhưng cũng có nhược điểm, chủ yếu là: (1) ảnh hưởng tương đối lớn đối với đường dây thông tin. Vì thế trong thành phố không được dùng. (2) Điện áp tiếp xúc và điện áp vượt nơi tiếp đất tương đối lớn, cho nên cần đặc biệt chú ý an toàn. (3) Điện áp pha đối với đất là điện áp dây chứ không phải điện áp pha, do đó khi trực tiếp dùng với phụ tải ba pha, cách diện của phụ tải đối với đất dễ bị đánh thủng.
2 – 1 – 13
Hỏi: Hệ ba pha ba dây so với hệ một pha hai dây, tiết kiệm được bao nhiêu dây?
Đáp: Giả thiết tổn hao trong điện áp dây và đường dây là như nhau. Vậy công suất truyền tải của một pha và ba pha lần lượt là:
P = UI1 và P = UI3 tức I1 = I3.
Tổn hao của hai cái bằng nhau: PCU = 2. R1 = 3. .R3
Hoặc R3 = 2R1.
Trọng lượng của dây tỉ lệ thuận với số sợi dây, tỉ lệ nghịch với điện trở.
Cho nên, có thể tiết kiệm được hoặc 25%.
2 – 1 – 14
Hỏi: Tại sao khi xảy ra sự cố ngắn mạch ở một chỗ nào đó của hệ thống điện lực sẽ làm cho hệ thống dao động, thậm chí phá vỡ cả hệ thống?
Đáp: Nếu xảy ra ngắn mạch ở điểm D trên đường dây gần nhà máy điện A (xem hình 2-1-14), điện áp dây chính của nhà máy A sẽ sụt xuống gần bằng 0, mất phụ tải, động cơ không kịp điều chỉnh tương ứng, tốc độ quay của tổ máy nhà máy A tất sẽ tăng cao. Lúc này, trên đường dây chính của nhà máy B vẫn còn điện áp còn lại tương đối cao, phụ tải mất đi không nhiều, tốc độ quay của máy phát điện tăng tương đối lớn. Như vậy, tổ máy của hai nhà máy A, B sinh ra chênh lệch tốc độ quay, nếu thời gian ngắn mạch kéo dài tương đối lâu thì tổ máy của hai nhà máy sẽ mất đồng bộ, khiến hệ thống dao động thậm chí bị phá vỡ. Vì thế để nâng cao tính ổn định vận hành song song của hệ thống, yêu cầu nhanh chóng khắc phục sự cố ngắn mạch, phòng ngừa mở rộng sự cố.
