Bài giảng Kỹ thuật điện cao áp: Chương 4 - Truyền sóng quá điện áp trên các đường dây tải điện

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện cao áp, hiện tượng quá điện áp là một thách thức lớn đối với sự ổn định và an toàn của hệ thống truyền tải. Các sóng quá điện áp, dù phát sinh từ sét đánh (quá điện áp khí quyển) hay từ thao tác đóng cắt thiết bị (quá điện áp nội bộ), đều có thể gây hư hại nghiêm trọng đến cách điện và thiết bị điện. Việc nắm vững cơ chế truyền sóng quá điện áp trên các đường dây tải điện là yếu tố then chốt để thiết kế các biện pháp bảo vệ hiệu quả, đảm bảo độ tin cậy và vận hành an toàn cho lưới điện quốc gia. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn chuyên sâu về các khía cạnh lý thuyết và ứng dụng liên quan đến hiện tượng này.

Sinh viên, kỹ sư điện chuyên ngành hệ thống điện, kỹ thuật điện cao áp, và những người quan tâm đến bảo vệ hệ thống điện khỏi quá điện áp.

Tài liệu này trình bày một cách toàn diện về truyền sóng quá điện áp trên các đường dây tải điện, một khía cạnh trọng yếu trong kỹ thuật điện cao áp. Bắt đầu với việc định nghĩa các loại quá điện áp khí quyển và thao tác, văn bản đi sâu vào mô hình đường dây chế độ ba pha đối xứng, sử dụng phương trình vi phân để mô tả sự lan truyền sóng. Các giả thiết đơn giản hóa được đưa ra để phân tích hiệu quả quá trình truyền sóng quá điện áp trong thời gian ngắn. Phần tiếp theo tập trung vào hiện tượng phản xạ và khúc xạ của sóng tại các điểm bất liên tục về tổng trở, từ đó xây dựng các hệ số phản xạ và khúc xạ. Đặc biệt, tài liệu thảo luận chi tiết về truyền sóng trong hệ thống nhiều dây dẫn, đưa ra phương pháp xác định điện áp tại các điểm nút và áp dụng nguyên tắc sóng đẳng trị. Các trường hợp cụ thể như khi đường dây nối với nguồn, hoặc các trường hợp cách điện/nối đất được phân tích kỹ lưỡng. Cuối cùng, ảnh hưởng của vầng quang xung kích đối với truyền sóng được nghiên cứu, bao gồm sự biến dạng và suy giảm biên độ sóng do ion hóa không khí. Những phân tích này cung cấp cơ sở lý luận vững chắc cho việc thiết kế các biện pháp chống sét và bảo vệ hệ thống điện cao áp khỏi các sự cố quá điện áp, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn vận hành.