Bài giảng Kỹ thuật cao áp: Chương 3 Quá trình sóng trên đường dây tải điện

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (173 KB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Chương 3: Q trình sóng trên đường dây tải điện

I) Hệ phương trình truyền sóng:

Đường dây là 1 phần tử chiếm 1 khoảng không
gian rộng lớn trong hệ thống điện do đó khả năng sét
đánh vào dây dẫn rất lớn. Khi sét đánh lên đường dây
sản sinh ra sóng điện từ lan truyền dọc theo đường dây
vào TBA hoặc NMĐ và gây nên quá điện áp tác dụng
nên cách điện của hệ thống, làm phá huỷ cách điện.

Sơ đồ thay thế của đường dây dài:

R0

C0 G

L0 R0

C0 G

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

t

i

L

i

R

x

u











0 0

Hệ phương trình vi phân biểu diễn quá trình truyền
sóng trên đường dây:

t

u

C

u

G

x

i











0 0

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Nghiệm tổng qt của hệ phương trình trên dưới dạng

sóng chạy như sau:

)

(

)

(

2

x

vt

f

x

vt

f

u









(

)

(

)



1 x

vt

f

x

vt

f

Z

i







Phương trình trên là phương trình truyền sóng khơng
có tổn hao

Trong đó: f1_ thành phần sóng tới

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

m

F

/

10 .

9 .

4

1 





m

H

/

10 .

4

7







Với :

m

s

LC

v



1 

1 

3 .

10 /



)

400 (







C

L

Z

là vận tốc truyền sóng

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

II) Truyền sóng giữa 2 mơi trường:

Giả sử có sóng tới ut lan truyền trong mơi trường có tổng

trở sóng là Z1

Z1

uf

M
ut

Z2
uk

Đến điểm M nó chuyển sang mơi trường có tổng trở sóng

là Z2. Khi sóng truyền sang mơi trường mới thì nó sẽ xuất

hiện thành phần sóng khúc xạ uk đồng thời có thành phần

sóng phản xạ uf về mơi trường cũ

Phương trình điều kiện bờ tại M:

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Lấy phương trình (2) nhân

với Z1 có:

ut - uf = Ik .Z1 (3)

Lấy (1) + (3)

2 u

t

= u

k

+ I

k

.Z

1

(4)

Z1

Ik

2ut Z2 uk

Từ sơ đồ này ta xác định được các thành phần :
-Thành phần sóng khúc xạ :

t
t

t

k

u

Z

u

2 .

2
1

2
2

2
1











</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

-Hệ số khúc xạ

-Hệ số phản xạ

2
1

2 Z







2
1

1
2

)

1 (

Z















Thành phần sóng phản xạ

t
t

t
k

f

u

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

1) Xét các trường giới hạn:

2 





Z

Z1

2ut

2ut uk

1 )

1 (









t
f

u



Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ dương áp toàn
phần

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

0 



0 

Z

* Trường hợp 2:

2ut Uk=0

1 )

1 (













t

f

u





Hiện tượng này gọi là hiện tượng
phản xạ âm áp tồn phần

 Dịng điện sét đánh vào sẽ có biên

độ rất lớn.

Trường hợp này gặp
ở đâu ?

0 ;

u

k



</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

2) Truyền sóng giữa 2 mơi trường có ghép C song
song:

Sơ đồ thay thế theo qui tắc Petersen

Z1

2ut Z2 u

2(t)

Giải theo phương pháp toán tử Laplace

pC

p

X

c

(

)



1 u

t



u

0



const

p

u

p

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

)
1
(
1
.
2
.
)
(
2
)
(
2
1
2
2
1
2
1
2
2
c
t
t
pT
p
Z

Z
Z
u
Z
Z
Z
CpZ
p
Z
u
p
u






2
1
2
1

Z

CZ

T

c





: hằng số thời gian truyền sóng

qua điện dung C

c
T
t
c

e

pT

p







)

1 (

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

)

1 .(

.

)

(

c

T
t

t

e

u

t

u







Như vậy ta có thể chọn giâ trị C như thế nào đó để giảm
độ dốc sóng truyền sang mơi trường mới đến mức độ cần
thiết không gây hỏng cách điện dọc

(

)

2 CZ

u

dt

t

du

t

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

3) Truyền sóng giữa 2 mơi
trường có ghép L nối tiếp:

Giải theo phương pháp tốn tử Laplace

pL

p

X

L

(

)



Giả thiết sóng truyền theo đường dây Z1 có dạng vng

góc ,độ dài sóng vơ hạn:

const

u

t



0



Z1 Z2

Z1 L M

2ut Z

2 U2(t)

p

u

p

u

t



t

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

)

1 (

1 .

2 .

)

(

2 )

(

2
1
2
2
1
2
2
L
t
t

pT

p

Z

u

Z

pL

p

Z

u

p

u









Trong đó:
2
1

Z

L

T

L





)

1 .(

.

)

(

2
L
T
t
t

e

u

t

u







: hằng số thời gian
truyền sóng qua điện
cảm L

Như vậy ta có thể chọn giá trị L như thế nào đó để giảm
độ dốc sóng truyền sang môi trường mới đến mức độ cần
thiết không gây hỏng cách điện dọc

L

Z

u

dt

t

du

2

(

)

2

t 2

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

4) Truyền sóng cuối đường dây có ghép chống sét van:

Chia làm 2 trường hợp:

a) Khi chống sét van chưa phóng điện

(Sóng truyền từ Z1 đến Z2 = )



Lúc đó điện áp tai M tăng đến 2ut

M
Z1

ut

U2(t)
Z1

2ut

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

b) Khi chống sét van phóng điện:

Đường 2ut cắt đặc tính Volt -Giây tại thời điểm

nào thì CSV phóng điện tại thời điểm đó.

Lúc này điện trở phi tuyến R được ghép nối vào mạch ;
điện áp tác dụng lên chống sét van được xác định theo
quy tắc Petersen:

2u

t

=u

2

+Z

1

.I

csv

= u

csv

+Z1.I

csv

(Hình trang sau)

u2 (t) bây giờ thực chất là điện áp tác dụng lên điện

trở phi tuyến R của chống sét van thường được gọi là

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Trình bày cách xác định u2(t), icsv(t):

Z1 .icsv

U2 (icsv)

Z1. icsv + V-A
2Ut(t)

a1

a2

a3

U2 (t)

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

5) Quy tắc sóng đẳng trị:

Z1 ux1

Zx

u1x Z2 u
x2

u2x

Z3

ux3
u3x

Zm
uxm

umx

Zn
uxn

unx
- Xét khi sóng điện

áp truyền từ nhiều
đường dây vào TBA.
- Giả thiết các đường
dây không phát sinh
ngẫu hợp từ với nhau

Viết phương trình áp và dòng tại nút:

x
xm

mx

u













n

m

xm

mx

x

i

)

(

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

5) Quy tắc sóng đẳng trị:
Khai triển ix :












n

m m
xm
n

m m
mx
x

Z

u

Z

u

i

1
1

Thay :

u

xm



u

x



u

mx










n

m m
x

n

m m
mx
x

Z

u

Z

u

i

1
1

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

x
n
m m
n
m m
mx
n
m m
x

u

Z

u

Z

i









 1
1
1

1 .

2

1 .

Đặt :
tri
dang
n
m m

Z





1

1

dt
n
m m
n
m m
mx

Bài giảng Kỹ thuật cao áp: Chương 3 Quá trình sóng trên đường dây tải điện

Chương 3: Q trình sóng trên đường dây tải điện

<i>t</i>

<i>i</i>

<i>L</i>

<i>i</i>

<i>R</i>

<i>x</i>

<i>u</i>















<i>t</i>

<i>u</i>

<i>C</i>

<i>u</i>

<i>G</i>

<i>x</i>

<i>i</i>















)

(

)

(

<i>x</i>

<i>vt</i>

<i>f</i>

<i>x</i>

<i>vt</i>

<i>f</i>

<i>u</i>











(

)

(

)



1

<i>x</i>

<i>vt</i>

<i>f</i>

<i>x</i>

<i>vt</i>

<i>f</i>

<i>Z</i>

<i>i</i>









<i>m</i>

<i>F</i>

/

10

.

9

.

4

1







<i>m</i>

<i>H</i>

/

10