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

Chia sẻ: Trần Văn Hoàng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

330
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3 Quá trình sóng trên đường dây tải điện thuộc bài giảng Kỹ thuật cao áp. Cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: hệ phương trình truyền sóng, truyền sóng giữa 2 môi trường, truyền sóng trong hệ nhiều dây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

Chương 3: Quá trình sóng trên đường dây tải điện 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. phương trình truyền sóng: I) Hệ Sơ đồ thay thế của đường dây dài: L0 R0 L0 R0 C0 G0 C0 G0
Hệ phương trình vi phân biểu diễn quá trình truyền sóng trên đường dây: ∂u ∂i − = R0i + L0 ∂x ∂t ∂i ∂u − = G0u + C0 ∂x ∂t Nếu đường dây không có tổn hao (R=0, G=0) ta có: ∂u ∂i ∂u 2 ∂u 2 − = L0 − 2 = L0C0 2 ∂x ∂t ∂x ∂t hay: ∂i ∂u ∂i 2 ∂i 2 − = C0 − 2 = L0C0 2 ∂x ∂t ∂x ∂t
Nghiệm tổng quát của hệ phương trình trên dưới dạng sóng chạy như sau: u = f1 ( x − vt ) + f 2 ( x + vt ) 1 i = [ f1 ( x − vt ) − f 2 ( x + vt )] Z Phương trình trên là phương trình truyền sóng không có tổn hao Trong đó: f1_ thành phần sóng tới f2_ thành phần sóng phản xạ
1 1 Với : v= = ≈ 3.10 m / s 8 LC µε là vận tốc truyền sóng L Z= (≈ 400Ω) là tổng trở sóng C 1 ε= F /m 4π.9.10 9 µ = 4π.10 −7 H /m
II) Truyền sóng giữa 2 môi trường: Giả sử có sóng tới ut lan truyền trong môi trường có tổng trở sóng là Z1 ut uk M Z1 Z2 uf Đến điểm M nó chuyển sang môi trường có tổng trở sóng là Z2.sóng truyền sang môi trường mới thì nó sẽ Khi xuất hiện thành phần sóng khúc xạ uk đồng thời có thành phần sóng phản xạ uf về môi trường cũ Phương trình điều kiện bờ tại M: ut + u f = u k (1) It - I f = I k (2)
Lấy phương trình (2) Z1 M nhân với Z1 có: ut - uf = Ik .Z1 (3) 2ut Ik Z2 uk Lấy (1) + (3) 2 ut = uk + Ik .Z1 (4) Từ sơ đồ này ta xác định được các thành phần : -Thành phần sóng khúc xạ : 2ut 2Z 2 uk = .Z 2 = .ut = α.ut Z1 + Z 2 Z1 + Z 2
Thành phần sóng phản xạ u f = u k − ut = (α −1).ut = β.ut 2Z 2 α= -Hệ số khúc xạ Z1 + Z 2 Z 2 − Z1 β = (α −1) = -Hệ số phản xạ Z1 + Z 2
1) Xét các trường giới hạn: 2ut Z2 = ∝ α =2 Z1 β = (α −1) = 1 2ut uk u f = ut Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ dương áp toàn phần Trường hợp này gặp ở đâu ?
* Trường hợp 2: Z2 = 0 α =0 Z 2ut Uk=0 β = (α −1) = −1 1 u f = −ut ; uk = 0 Z1 Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ âm áp toàn phần  Dòng điện sét đánh vào sẽ có biên độ rất lớn. Trường hợp này gặp ở đâu ? Rcột
2) Truyền sóng giữa 2 môi trường có ghép C song song: Sơ đồ thay thế theo qui tắc Petersen Z1 2ut C Z2 u2(t) Giải theo phương pháp toán tử Laplace 1 ut X c ( p) = ut = u0 = const ⇒ ut ( p ) = pC p
2ut Z 2 2Z 2 1 u2 ( p) = = ut . . p(CpZ1Z 2 + Z1 + Z 2 ) Z1 + Z 2 p (1 + pTc ) CZ1Z 2 : hằng số thời gian truyền sóng Tc = Z1 + Z 2 qua điện dung C 1 −t ≡1 − e Tc p (1 + pTc )
−t u2 (t ) = α .ut .(1 − e Tc ) du2 (t ) 2ut = dt CZ1 Như vậy ta có thể chọn giâ trị C 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
3) Truyền sóng giữa 2 môi Z1 L M trường có ghép L nối tiếp: 2ut Z2 U2(t) Z1 Z2 Giải theo phương pháp toán tử Laplace X L ( p ) = pL Giả thiết sóng truyền theo đường dây Z1 có dạng vuông góc ,độ dài sóng vô hạn: u u = u = const ⇒ u ( p ) = t t 0 t p
2ut Z 2 2Z 2 1 u2 ( p) = = ut . . p ( pL + Z1 + Z 2 ) Z1 + Z 2 p (1 + pTL ) L Trong đó: TL = : hằng số thời gian Z1 + Z 2 truyền sóng qua điện cảm L − t u2 (t ) = α .ut .(1 − e TL ) du 2 (t ) 2ut Z 2 = dt 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
4) Truyền sóng cuối đường dây có ghép chống sét van: ut M M Z1 Z1 2ut U2(t) Rcsv 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
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: 2ut=u2 +Z1.Icsv = ucsv +Z1.Icsv (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 udư của chống sét van.
Trình bày cách xác định u2(t), icsv(t): 2Ut(t) a2 u Z1. icsv + V-A a3 Z1 .icsv a1 U2 (icsv) U2 (t) t i Icsv (t) i
u3x 5) Quy tắc sóng đẳng u2x umx trị: Z3 Zm unx - Xét khi sóng điện Z2 áp truyền từ nhiều u1x ux2 ux3 u Zn xm đường dây vào TBA. Z1 u uxn x1 - Giả thiết các đường dây không Zx phát sinh ngẫu hợp từ vết phương trình áp và dòng tại Viới nhau nút: umx + u xm = u x ut + u f = u k (1) n ix = ∑ (imx − ixm ) I t - I f = Ik (2) m =1
5) Quy tắc sóng đẳng trị: n Khai triển ix : umx n u xm ⇒ ix = ∑ −∑ m =1 Z m m =1 Z m Thay : u xm = u x − u mx n n umx 1 i x = 2∑ − ux ∑ m =1 Z m m =1 Z m
n 1 umx 1 ix . n = 2∑ . n − ux 1 m =1 Z m 1 ∑1 Z m= ∑1 Z m= m m 1 Đặt : n = Z dang tri 1 ∑Z m =1 m n umx 1 2∑ . n = 2udt m =1 Z m 1 ∑1 Z m= m u x = 2udt − ix .Z dt