Xây dựng mô hình và mô phỏng cáp trong trạng thái quá độ

Luận Văn Thạc Sĩ Li cảm ơn

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
v
LI CM N

Qua thc tp, nghiên cu và thc hin lu
ti hc sphm k thut thành ph H Chí Minh.  c sng
và hc tu kin thun li nht, trong nhng tm lòng tn ty ging dy
ca quý thy cô, vòng tay  và c ca bn bè hc chung lp.

Thông qua lu:

Thy PGS.TS Quyền Huy Ánh, ni thy mu mc, tn tyng,
ch bo, truyt nhng kin thc chuyên môn và kinh nghim nghiên cu trong
quá trình tôi thc hin lu

Quí Thy/Cô phản bin sung vào
c tôi u, giúp tôi hiu r ng nghiên c tài, và
t i công vic thc hin ca mình.

Quí Thy/Cô Trưng Đại học sư phạm kỹ thuật thành ph H Chí Minh
ã truyt kin thc chuyên môn, kinh nghim, giúp tôi t tin tìm hiu kin thc
chuyên ngành.

Ban Giám hiu, lãnh đạo Khoa Đin-Đin t i hc sphm k
thut thành ph H ã to mi u kin tt nht cho tôi hoàn thành khoá
hc.

Xin chân thành ci thân yêu nht trong Gia đ̀nh khích l
cng nh to mi iu kin  tôi hoàn thành lun vn này.

Li sau cùng, xin gi lng nghip, các anh ch hc viên
cao hc khóa 2009  u ý ki ng h
mnh m v mt tinh thn giúp tôi hoàn thành t tài này.


Tp H Chí Minh, ngày 27 tháng 12 2

Hc viên thc hin



 Ha My


Luận Văn Thạc Sĩ Tóm tắt

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
vi
TÓM TT

Lu thunh mô hình và mô phn trong
tr da trên phn mm mô phng ATP và MATLAB. 
loi EMTP bao gm nhic thit k riêng  h tr (cable
constants) cho vic tính toán m h thn trong quan h ca mt chui
gm 1 ma trn tr kháng ni tip Z và 1 ma trn tng dn song song Y, da trên d
linh bi hình dc tính ca vt liu.
Mc thc hin tron
ph bin hin nay vn có th mô t mt cách chính xác s ph thuc vào tn s ca
h thng cáp. Tt c i cùng mt loi thông s ngõ vào, c th

là ma trn tr kháng ni tip Z và ma trn tng dn song song Y. Ni vi
các h thng cáp, vic các thông s  m
thng dây trên không do khong cách hình hc nh khin cho các thông s
ca cáp rt nhy so vi nhng sai lch trong các hình da, vn 
này li tr nên phc t thiu chính xác trong các d liu hình hc do nhà
sn xut cung cp vì h ch  n ch không nht thit là các
thit là các s ng thc t.
n s d mô t ng dây trên không và cáp cách
n có d
)2()()()(
)1()()()(


CjGY
LjRZ



Lum các ni dung sau:
ng quan
c cho cáp ngm

i thiu phn mm mô phng ATP-EMTP
t qu mô phng.
t lun.
Luận Văn Thạc Sĩ Tóm tắt

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
vii
ABSTRACT

The thesis presented establishes model and simulation method insulation
cable of system transient by using ATP-EMTP and MATLAB software. EMTP-
type programs include dedicated support routines (cable constants) for calculating
an electric representation of cable systems in terms of a series impedance matrix Z
and a shunt admittance matrix Y, based on cable data defined by geometry and
material properties.
SVERAL line models have been implemented in commonly available
EMTP-type programs which can accurately represent the frequency dependence of
cable systems. All of these models require the same type of input parameters,
namely the series impedance matrix Z and the shunt admittance matrix Y.
Sufficiently accurate input parameters are, in general, more difficult to obtain for
cable systems than for overhead lines as the small geometrical distances make the
cable parameters highly sensitive to errors in the specified geometry. In addition, it
is not straightforward to represent certain features, such as wire screens, semi
conductive screens, armors, and loss insulation materials. The situation is made
further complicated by uncertainties in the geometrical data as provided by the
manufacturer as they define guaranteed measures, but not necessarily the actual
measures.
The content of the thesis is divided into six chapters:
Chapter 1: Introduction
Chapter 2: Establishes model for Insulation cable
Chapter 3: Analysis methods in system transient
Chapter 4: Introduction ATP-EMTP and MATLAB software.
Chapter 5: Simulation and experimental results.
Chapter 6: Conclusions.

Luận văn Thạc sĩ Mục lục

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
viii
MC LC
NI DUNG TRANG
TRANG TA
QUYT ĐNH GIAO Đ TÀI i
LÝ LCH KHOA HC ii
LI CAM ĐOAN iv
LI CÁM N v
TÓM TT vi
MC LC viii
DANH SÁCH CH VIT TT xii
DANH SÁCH CÁC HÌNH xiii
DANH SÁCH CÁC BNG xv
CHNG 1: TNG QUAN 1
1.1 t v 1
1.2 c và thc tin c tài 3
1.3 ng và m tài 3
1.4 Nhim v  tài 3
1.5 u 3
CHNG 2: MÔ HÌNH TOÁN HC CHO CÁP NGM 4
2.1 Cu tn cáp ngm cao th n XLPE 4
2.1.1 Các t chôn cáp trc tit 7
2.1.2 Li ích ca vic s dng cáp ngm cho h thng truyn ti cao áp 7
2.2 Mô hình toán hc cho cáp ngm cao th 9
2.2.1 Cáp 1 lõi 11
2.2.1.a Tr kháng 11
2.2.1.b H s n áp 15
2.2.2 ng 16
2.2.2.a Tr kháng 16

2.2.2.b H s n áp 19
Luận văn Thạc sĩ Mục lục

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
ix
CHNG 3: CÁC PHNG PHÁP GII BÀI TOÁN QUÁ Đ 22
3.1 Lý thuyt v  22
3.2  n t 23
3.2.1  dng sóng xung 23
3.2.2  dng 19
3.3  xy ra trong thi gian ngn 25
3.4 Mt s hi trong h thn 25
 n áp không ti 25
 m t bù 27
3.5 i quy 28
 28
 29
3.5.1.2 Nguyên tc 31
 Domel 32
3.5.3 Quy tc hình thang 32
3.6 m thing s 32
3.6.1 Khi tu kiu 33
3.6.2 Bii toán hc 33
3.6.2.a Bii Laplace trong tr 33
3.6.2.b i Taylor 35
3.6.2.c Phép tính xp x s hu t 35
3.6.2.d i hình thang phép tích phân 36
3.7 Lý thuyt v nh 37
3.7.1  37
3.7.1.ng 38

3.7.1.ng 38
3.8. Các yu t  ca cáp 39
3.8 t thm 39
3.8.1.Hng s n môi 41
Luận văn Thạc sĩ Mục lục

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
x
CHNG 4: TNG QUAN V PHN MM EMTP 42
4.1 Gii thing ATP-EMTP 42
4.2 Nguyên tc, kh a ATP 42
4.2.1 Nguyên tc chung 42
4.2.2 Kh ng dng c 43
4.2.3 Nh vi ATP 44
4.2.4 Nhng tng hp trong ATP 45
4.2.5 Cách to mt file d li mô phng các mn 47
4.3 Mt s ng dng quan trng ca ATP 47
4.4 Gii thiu v ATPDraw 48
4.4c v ATPDraw 48
4.4.2 Các tp tin chính và các file h tr trong ATPDraw 48
CHNG 5: KT QU MÔ PHNG 50
5.1 Thit lng dây trong ATP 53
5.2 Kh dày ca lp Lead sheath 54
5.2.1 Kh dày ca lp Lead sheath khi d=1mm 56
5.2.2 Kh dày ca lp Lead sheath khi d=2mm 56
5.2.3 Kh dày ca lp Lead sheath khi d=3mm 57
5.2.4 Kh dày ca lp Lead sheath trên cùng m th 57
5.3 Kh dày ca lp bán dn 58
5.3.1 Kh dày ca lp bán d
r

= 2.5 58
5.3.2 Kho sá dày ca lp bán d
r
= 2.7 59
5.3.3 Kh dày ca lp bán d
r
= 2.9 59
5.3.4 Kh dày ca lp bán dn trên cùng m th 60
5.4 Kho sát lp giáp bo v 61
5.4.1 Kho sát lp giáp bo v vi µ=1 61
5.5.2 Kho sát lp giáp bo v vi µ=10 61
5.4.3 Kho sát lp giáp bo v vi µ=100 62
5.4.4 Kh dày ca lp giáp bo v trên cùng m th 62
Luận văn Thạc sĩ Mục lục

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
xi
CHNG 6: KT LUN 65
6.1 t qu c 65
6.2 Nhng v tn ti c tài 65
6.3 ng phát trin c tài 65
TÀI LIU THAM KHO 66
PH LC 67
Luận Văn Thạc Sĩ Danh sách các ch vit tắt

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
xii
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineering
SC Single core
PT Pipe type
ATP Alternative Transients Programmer
EMTP Electro- Magnetic Transients Program
TACS Transient Analysis of Control System


Luận Văn Thạc Sĩ Danh sách các hình

HVTH:Trương Thị Họa My xiii GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG

Hình 1.1: Cu tn ca cáp ngm cao thn XLPE 6
Hình 12: Hình v mt ct ca cáp XLPE 6
Hình 2.1: ng truyn sóng 9
Hình 2.2: wng truyn sóng dng vi phân 10
Hình 3.1: Hình v minh ha dng xung dòng 24
Hình 3.2: Dm t 24
Hình 3.3:  29
Hình 3.4:  th quan h gi) 30
Hình 3.5:  gi
Beregon) 31
Hình 3.6: Mn R-L-C (bii laplace) 33
Hình 3.7: ng h thng (bii Taylor) 35
Hình 3.8: i hình thang phép tích phân 36
Hình 4.1: Các phn m vi ATP-EMTP 44
Hình 4.2: Các tin ích trong ATP-EMTP 46

Hình 5.1: 

ng dây cáp cao th 52
Hình 5.2: Mô hình cáp cao th trong phn mm ATP 53
Hình 5.3: Bng thit lp mô hình mô phng 53
Hình 5.4a: 

t qu mô ph



 dày
lead sheath=1mm 56
Hình 5.4b: t qu mô ph



 dày
lead sheath=2mm 56
Hình 5.4c: t qu mô ph



 dày
lead sheath=3mm 57
Luận Văn Thạc Sĩ Danh sách các hình

HVTH:Trương Thị Họa My xiv GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
Hình 5.4: Kt qu kh dày lp Lead Sheath 47

Hình 5.5a: t qu mô ph dày lp bán dn
d = 1mm, hng s 
r
= 2.5mm 58
Hình 5.5b: t qu mô ph dày lp bán dn
d = 2mm, hng s 
r
= 2.7mm 59
Hình 5.5c: t qu mô ph dày lp bán dn
d = 3mm, hng s 
r
= 2.9mm 59
Hình 5.5: Kt qu kh dày lp semiconductor 60
Hình 5.6a: t qu mô phng lp giáp bo v
vi µ=1 61
Hình 5.6b: t qu mô phng lp giáp bo v
vi µ=10 61
Hình 5.6c: t qu mô phng lp giáp bo v
vi µ=100 62
Hình 5.6 














62


Luận Văn Thạc Sĩ Danh sách các bảng

HVTH:Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
xv
DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG

Bảng 4.1: Kh ng ca ATP 47
Bảng 5.1: 
















 58




Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tng quan

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
1
CHNG 1
TNG QUAN

1.1 Đặt vn đề
Ngành công nghin lc là mt trong nhng ngành công nghi và
quan trng nhi vi bt kì quc gia nào trên th gic bit là nhc
nhanh phát tri   c ta. Trong h th n nói chung thì h thng các
ng dây truyn tt vai trò quan tr
ng dây truyn tng dây trên không vi h thng c t
mt mch ba dây dn thn bn mch 12 dây dn. Trong nhn
vi s phát trin nhanh c ln, khu
i nhiu tòa nhà cao tc xây dng dây
tn cao áp bng h thng cáp ngtr thành mt phn tt yu ca các h
thn hii trong các trung tâm thành ph.
Bên c chc quan tâm rt nhiu  các
c phát trii tiêu dùng không nhng yêu cc cp
n liên ti ngum bo chng, không ng ti
các thit b. Các hi xy ra trên h thn s i
v , tn s cn áp ngui này s ng trc tin
chm chng ngun s dng, gây ng và

làm gim tui th thit b và gây ra nhng s c ln trên h thng.
Vì vy, vic nghiên c trong h thn là rt cn thit,
c bii vi cáp n, giúp ci thi v ch
toàn cho h thv thit b.
Các u h thc dùng cho vic
nghiên c u s dng các mô hình ca các phn t ca h thng
 mô phng nghiên cu s vn hành và ng ca h tha
các phn t trong sut thi gian nhiu lon. Vic xây di
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tng quan

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
2
vic tính toán và nghiên cnh các thông s a các phn t thay
i trong sunh các thông s này là
v rt phc tp vì ngoài các thông s n có th c qua các thí
nghic cung cp bi nhà sn xut thì vinh các thông s
phi tuyn ca các phn t trong h thng là v nh các
thông s phi tuyn ca các phn t trong h thn s  chính xác
trong quá trình mô phng, giúp nghiên c c rõ ràng và c th   nh
ng c i vi các phn t trong h thn.

i vn, tru quan trng là phi mô t mt
cách chính xác rut dn, ln, các lp bán dn và lp chng nhiu. i vi
  tn s cao cn tn tht v nhu cn giy du ph thuc
vào tn s. Ý t dn bên ngoài cáp ph thung chng nhiu
ca v u này ph thuc vào vic thit k v cáp và giá tr tn s .
Mc thc hi trình EMTP
ph bin hin nay vn có th mô t mt cách chính xác s ph thuc vào tn s ca
h thng cáp. Tt c i cùng mt loi thông s ngõ vào, c th
là ma trn tr kháng ni tip Z và ma trn tng dn song song Y. Nhìn chungi

vi các h thng cáp, vic các thông s  mc chính xác thì khó
so vi h thng dây trên không, vì khong cách hình hc nh trong h
thng cáp làm cho các thông s cáp rt nhi vi sai lch trong dng hình h
nh. a, v này li tr nên phc t thiu chính xác trong các
d liu hình hc do nhà sn xut cung cp vì h ch  n ch
không nht thit là các s ng thc t.
Chính vì vy, cn phXÂY DNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHNG CÁP
TRONG TRNG THÁI QUÁ Đ”  ng tc nghiên cu quá
 trong h thn.


Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tng quan

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
3
1.2 Ý nghĩa khoa học và thc tin của đề tài
 thành lp mô hình toán hc và mô phng cáp
ngm cao th trong tr.  tài có th c ng d
vc sau:
- Nghiên cu nh thành lp mô hình toán hc cho
cáp ngm
- Da vào các yu t  mô phng cáp trong tr
- Tài liu và kt qu nghiên cu có th c s d tham kho và phc
v các nghiên cu  m 
1.3 Đi tượng và mục đích đề tài
- ng nghiên cu c tài là cáp ngm cao th
- M tài là thành lp mô hình toán hc  t  mô phng cáp
trong tr.
1.4 Nhim vụ đề tài
- Kho sát cáp ngm cao th.

- Xây dng mô hình toán hc cho cáp ngm cao th.
- Phân tích .
- Mô phng cáp cao th trong tr bng phn mm EMTP
- Phân tích kt qu mô phng
- Kt lun.
1. 5 Phương pháp nghiên cứu
- Tham kho, phân tích, tng hp, s dng có chn lc tài liu t các công
trình nghiên cc công b trên các tp chí chuyên ngành
c .
- Mô phng bng phn mm.
- Phân tích kt qu c.
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
4
CHNG 2

MÔ HÌNH TOÁN HC CHO CÁP NGM CAO TH

2.1 Cu tạo cơ bản của cáp ngm cao th vi cách đin XLPE
Cn hình ca cáp XLPE bao gm nhng lc mô t theo th t
t 
1. Lõi cáp:
- Vi tit dii 800mm2, lõi gm nhiu si xong tâm
- Vi tit din t 800mm2 tr lên, lõi gm nhing là 4
hoc 5, hoc 6 múi. Mi múi gm các sng nh bn xon li.
- Phn khe h gic ly bng vt liu chng thm
c dc theo chiu dài ca cáp.
- Tiêu chun áp d tinh khit ca
ng là 99,99%.

2. Lp bán dn trong ( màn chn rut dn):
Vt liu ca lp bán d
dng làm gim kh n cc b do b mt li lõm ca
cáp (to thành bi các sng nh)
3. Ln:
c to thành b     hp cht XLPE (Cross-
linked Polyethylene) là loi vt lin có nhim ni
bt.  dày tca ln là 16mm.
4. Lp bán dn ngoài ( màn chn):
Vt liu ca lp bán d
dng làm gim kh  mt sau ln.
Lp bán dn trong, l  n và lp bán d   
ng thi trên mt dây chuyn công ngh và không th bóc tách c
5. i:
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
5
Màn chn kim long là mt lng, sng hoc c 
ng và sc qun bên ngoài lp bán dn tùy theo m
dng.
i vi cáp trung và cao th ng xy ra hing bc x n t (
phóng x), thì i s có tác dng bó t ng trong phm
vi cáp, không làm ng ra bên ngoài, vì vy s không xy ra hin
ng phóng x.
6. Lp bm:
 c làm t vt liu PVC và to thành b ng pháp

7. Lp giáp bo v:
c làm t s

tùy theo yêu cu h thc qun bên ngoài lp bm và có
tác dng chc.
8. Lp v ngoài:
c làm bng vt liu PVC hay PE. Có tác dng bo v cho
toàn b cáp, bo v lp v kim loi khi b n hóa
cng. Có th ph thêm mt lp chng bn nhi chng
cháy khi có s c ha hon xy ra ng áp dn cáp
tip xúc vi không khí)
H thng cáp ngm hin nay ch yu dung Polyethylen làm vt liu cn. Lp
v c làm thí nghim trong thc kt lun là
m bo tính tin cy cao. Nhng h thn da trên công ngh c
vc ghi li v  tin cy cao.





Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
6


Hình 1.1: Cu tn ca cáp ngm bn XLPE



Hình 1.2: Mt ct ngang ca cáp ngm XLPE

Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
7
2.1.1 Các kĩ thuật chôn cáp trc tip trong đt:
c tic áp dng rng rãi trên th gii
ch yu 
- Thi gian lt nhanh
- i r so vt khác.
- t chôn ln bng vit, hong
 chôn lp, d thi công.
Mt s c tit:
-  sâu ca rãnh chôn cáp phm bo rng cáp ngm phc bo
v b, s i ca các thit b
m bo m       ng hp có s c 
hng v n trong cáp
-  rng ca rãnh chôn cáp ph thuc vào p  t cáp,
khong cách gia các pha, cn cn truyn t
rng ca rãnh chôn cáp s  l vi các yu t sau:
 ly ca cát và va
+ S mch ca tuyn cáp.
Các dây cáp ngm cn pht trên mt lp cát phny ít nht 15cm hoc
là mc tráng mt lp va phng.
Khong cách git gn nhau ph thuc vào din tích tính toán nh
ng nhi  tính toán công sut mi dây.
2.1.2 Lợi ích của vic s dụng cáp ngm cho h thng truyền tải cao áp:
Nhng li ích chính ca vic s dng h thng cáp ngm cao áp gm có:
1. Linh hot: Ch có h thng cáp ngm mi có nhng tính cht
duy nh     t ng m bo tính m thut ca các
thành ph hing ch yêu cu mt khot nh 
 lt, hn ch  ng, t ng và gim tn th 

thng truyn ti cáp ngm cao áp thích hng hp sau:
- Nh 
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
8
- Nhng vùng hn ch v nha lý phc tp
- Nhc bo tn và công trình xây dng là di
s
- Nhc dùng cho vic m rng các thành ph trong
 m rng, phát tri
2. Gii pháp hiu qu v giá:
Trong quá kh, chi phí cao là mt trong nhng nguyên nhân cn tr
vic ng dng h thng cáp ngm. Ngày nay, vi nhn
xut tiên tin, giá thành thp, s tin b v công ngh sn xut và lt,
s   tin cy, s chênh lch v giá ging dây truyn ti
bng cáp ngng dây truyn tc thu nh li.
nh ngày càng quan tâm nhin
h thng cáp ngt gii pháp tinh t và k thut hiu qu lâu
dài khi mà nhng kh      u v thm m
trong quá trình phát trin h thng.
Ngoài vic cn tr tm nhìn thì h thng cáp ngu mt
chi phí bng thng dây trên không. Nhìn chung,
chúng ít chu ng t các hin ng thi ti
bão.
a, h thng cáp ngc sn xut là dây d
th gin khong 30% tn tht so vng dây trên không. Chính vì
vy, có th nói rt giia3 pháp chp nhc v mt kinh t.

Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
9
2.2 Mô hình toán học cho cáp ngm cao th:
  c tính truyc ht chúng ta cn thit lp
i quan h gin ti mm có t
bt k ng truyn sóng. T  n
 c tính truyn sóng.
Xét mng truyn sóng ching vi trc t x t ta
 ng truyn có ngun tín hiu E
s
, ni tr Z
s
u cui
ng truyc kt thúc bi ti Z
L
. Sóng tín hiu t ngun E
s
lan truyn theo
n ti Z
L
(hình 1.1). Gi s chiu dài l lu ln so vc
sóng  nên h thng có thông s phân b.
i(x+Δx, t)

Đường truyền sóng
Nguồn
Zs
Es
i(x, t)
v(x, t)
v(x+Δx, t)
x x+Δx
Tải Z
L
Trục tọa độ x
l
0
Hình 2.1: ng truyn sóng
Xét ti mng truyn có t x bt kn vi phân
chiu dài x ; x+xng lan tuyn sóng; tuy nhiên do x<< ( vi
phân chiu dài) nên ta có th thay th ng truyn x có thông s phân b
bng mt m tp trung.
n vi phân chiu dài n ching truyn sóng s c
thay th bng mn thông s thình 1.2
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
10
i(x,t)
R.Δx
L.Δx
i(x+Δx,t)
v(x+Δx,t)
Điểm

tọa độ x+Δx
Điểm
tọa độ x
v(x,t)
C.Δx G.Δx

Hình 2.2: n sóng dng vi phân
Các thông s tuyn tính cng truyn gm
- n cm tuy H/mn ca
phn dây dn kim loi, tính trên m ching truyn.
- n dung tuy F/mn dung ca lp
n môi phân cách hai dây dn kim loi, tính trên m   chi  ng
truyn.
- n tr tuy Ohm/mn tr thun ca
dây dn kim loi, tính trên m ching truyn tr tuyn tính R
n tn hao kim loi (do dây dn không phi là dng) là hng
s hoc bin thiên theo tn s ca tín hiu lan truyn (do hiu ng da, do ghép ký

- n dn tuy F/mn dn thun ca lp
n môi phân cách, tính trên m ching truyn dn tuyn
  n t          ng),
a trên góc mt ca vt lin.
 mt cách tng quátu có s
hin din c hai loi tn hao: R mc ni tip L to thành tr kháng ni tip. Và G
mc song song vi C to thành dn n
m mô t n có d
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
11

     

LjRZ 


     

CjGY 

Trở kháng và d̃n nạp
 
 
 
 
 
 
)2.2(./
)1.2(./
VYdxId
IZdxVd



n ti mt khong cách x dc
theo chiu dài cn vuông ca tr kháng và dn
np.
Trong hp tng quát, ma trn tr kháng và dn np ca cáp có th phân tích
i dng sau:
   
 

   
 
3.2
0
ZZZZZ
cpi


   
   
 
   








0
1
.
PPPPP
PsY
cpi
(2.4)
Trong n h s 
Trong công thc bên trên, ma trn vi ch s  vi cáp SC, và ma trn vi
ch s duc áp dng cho cáp trong ng.

(1) Dòng dch chuyn và tn t .
(2) Màn chn rut dn ca cáp có h s t thm là 1 hng s
2.2.1 Cáp mt lõi
2.2.1.a Trở kháng
i vi cáp 1 lõi, tr c tính theo công thc sau:
     
0
ZZZ
i

(2.5)

Z
i
= ma trn tr kháng bên trong
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
12
     
     
     














in
i
i
i
Z
Z
Z
Z




00
00
00
2
1
(2.6)
Z
0
= ma trn tr kháng cng bên ngoài ca cáp (tr kháng quay v t)

     
     
     














innnono
noio
nooo
ZZZ
ZZZ
ZZZ
Z




21
22212
11211
0
(2.7)
Tt c ma trn con nng chéo ca Z

1
u bng 0.
Mt ma trn chéo biu th ma trn tr kháng mch vòng ca cáp mt lõi. Khi cáp
SC bao gm mt lõi, lp áo giáp và lp v thì ma trn mc cho bi
công thc:
 











aajsajcaj
sajssjcsj
cajcsjccj
ij
ZZZ
ZZZ
ZZZ
Z
(2.8)

mmasacsccj
ZZZZZZ
324

22 

Z
ccj
: tr kháng mch vòng ca lõi
masassj
ZZZZ
34
2

Z
ssj
: tr kháng mch vòng ca ln
4aaaj
ZZ 

Z
aaj
: tr kháng mch vòng ca lp áo giáp
mmasacsj
ZZZZZ
324
2

Z
csj
: tr kháng qua li gia lõi và ln.
macaj
ZZZ
34



Z
caj
: tr kháng qua li gia lõi và lp áo giáp. (2.9)
cajsaj
ZZ 

Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
13
Z
saj
: tr kháng qua li gia ln và lp áo giáp.









34304
32320
21211
zzz
zzzz
zzzz

a
isa
ics
(2.10)
Khi cáp SC core bao gm 1 lõi và lp v thì ma trn ca công thc thay
th bi mt ma trn vuông cp 2:
 







ssjcsj
csjccj
ij
ZZ
ZZ
Z
(2.11)

mscsj
sssj
mscsccj
zzZ
zZ
zzzZ
23
3

23
2



(2.12)
Và
23203
zzz
s


Nu cáp SC chi gm mt lõi thì ma trn s c vit li
 
1211
zzZZ
ccjij

(2.13)
Các thành phn tr kháng trên m chiu dài trong các công thc bên trên
c ch ra bi công thc áp dng cho cáp SC:
(1)
 
)().()().()/1).(2/ (
11201120121011
xIxKxKxIDxsz 


z
11

: tr kháng ni ca b mt bên ngoài lõi
(2)
)/ln().2/(
231012
rrsz
i



z
12
: tr kháng ca ln
(3)
 
)().()().()/1).(2/ (
4130413023202
xIxKxKxIDxsz
i



z
2i
: tr kháng ni ca b mt bên trong v
(4)
24322
2/ Drrz
m



z
2m
: tr kháng h cm ca v
(5)
 
)().()().()/1).(2/ (
41304140242020
xIxKxKxIDxsz 


z
20
: tr kháng ni ca b mt bên ngoài v
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Mô hình toán học cho cáp ngm cao th

HVTH: Trương Thị Họa My GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh
14
(6)
)/ln().2/(
452023
rrsz
i



Z
23
: tr kháng ca lp v
(7)

 
)().()().()/1).(2/ (
6150615035303
xIxKxKxIDxsz
i



z
3i
: tr kháng ni ca b mt bên trong lp giáp
(8)
36533
2/ Drrz
m



z
3m
: tr kháng h cm ca lp giáp
(9)
 
)().()().()/1).(2/ (
51605160363030
xIxKxKxIDxsz 


z
30

: tr kháng ni ca b mt bên ngoài lp giáp
(10)
)/ln().2/(
673034
rrsz
i



z
34
: tr kháng ca lp giáp

       
211111211
xKxIxKxID 

       
413131412
xKxIxKxID 

       
615151613
xKxIxKxID 

sx
kk


;

11022
/

r

22033
/

r
;
22044
/

r

33055
/

r
;
33066
/

r

Mt ma trn con ca ma trn tr kháng tit [Z
0
] trong công thc biu
di
 












jkjkjk
jkjkjk
jkjkojk
jk
ZZZ
ZZZ
ZZZ
Z
000
000
00
0
(2.14)
Khi cáp SC ch bao gm lõi v lp n, ma trn bên trên s b kh t
phn t và tr thành ma tr
 








ojkojk
ojkojk
ojk
ZZ
ZZ
Z
(2.15)