Kỹ thuật cao áp - Chương 2 pps

CHƯƠNG 2: TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN2.1 KHÁI NIỆM VỀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN SÓNG ĐIỆN TỪ DỌC DÂY DẪN... Khái niệm:2.1 KHÁI NIỆM VỀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN SÓNG ĐIỆN TỪ DỌC DÂY DẪN.. Khi sé

CHƯƠNG 2: TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

2.1 KHÁI NIỆM VỀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN SÓNG ĐIỆN

TỪ DỌC DÂY DẪN

2 2 PHẢN XẠ KHÚC XẠ CỦA SÓNG

2.3 TRUYỀN SÓNG TRONG HỆ NHIỀU DÂY

1 Khái niệm:

2.1 KHÁI NIỆM VỀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN

SÓNG ĐIỆN TỪ DỌC DÂY DẪN

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc đánh xuống mặt đất gần đường dây sẽ tạo ra sóng điện từ truyền dọc theo đường dây gây nên quá điện áp khí quyển tác dụng lên cách điện của hệ thống

R.i x

u

∂

∂ +

G.u x

i

∂

∂ +

=

∂

∂

−

Trong tính toán, để đơn giản thường bỏ qua hai tham số R, G:

t

i L x

)

1 x v t f x v t f

Z

t v x

f t

v x

f

i = [ 1( − ) + 2( + )] 1

) / 2 lg(

v

1

=

2 2 PHẢN XẠ KHÚC XẠ CỦA SÓNG

1 Khái niệm về khúc xạ của sóng

Khi thay đổi môi trường truyền sóng thì sẽ có hiện tượng phản xạ vàkhúc xạ của sóng tại điểm nút (điểm giới hạn giữa hai môi trường )Phương trình của sóng điện áp:

k p

Up là thành phần sóng phản xạ vềì môi trường (1)

Uk là thành phần sóng khúc xạ sang môi trường (2)

2 2 PHẢN XẠ KHÚC XẠ CỦA SÓNG

(

k p

U + =

) 2

(

k p

I + =

Nhân 2 vế của (2) với Z1:

k p

I

Z1 + 1 = 1.

) 3 (

.

1 k p

2 Ut = Uk + Z1 Ik

⇒

Coi môi trường Z2 dài vô tận nên I2 = Ik và U2 =Uk

k k

Đây chiïnh là quy tắc Pêtecxen, để

xác định sóng khúc xạ sang môi

trường tới, ta chỉ việc giải sơ đồ

đơn giản với nguồn tăng gấp đôi

và ghép thêm tổng trở Z2 nối tiếp

với Z1

Sóng khúc xạ sang môi trường tới:

2 1

2

.

2

Z Z

Z U

Hệ số phản xạ:

2 1

2

2

Z Z

2 1

1

Z Z

3 Ứng dụng quy tắc Pêtecxen:

a Truyền sóng trong các trường hợp tới hạn:

3 Ứng dụng quy tắc Pêtecxen:

a Truyền sóng trong các trường hợp tới hạn:

* Trường hợp Z2 = 0 (cuối đường dây nối đất tốt hoặc ngắn mạch)

Phản xạ âm toàn phần

Phản xạ dương toàn phần

b Truyền sóng trong trạm có nhiều dây:

Z Ut

n -1 A

2 1

2

.

2

Z Z

Z U

2

− +

n

Z U

UA t

c Truyền sóng giữa hai môi trường có ghép điện dung song song.

A Ut

p

XC

.

1 )

⇒

2

2 2

2 2

2

1

1

1

1 //

C p Z

C p

Z p

Z

+

= +

=

=

Thành phần sóng khúc xạ sang môi tường tới:

( 1 2 2 1 2) 1 22 ( C)

2 1

2

p.T p.

Z Z

2.Ut.Z Z

p.C.Z Z

Z p.

2.Ut.Z (p)

Z Z

(p)

Z

p

2.Ut Uc(p)

+ +

= +

+

= +

=

1

1

2 1

2 1 C

Z Z

.Z

C.Z T

.(

.)

U dt

Vậy có thể chọn trị số điện dung C để giảm độ dốc sóng khúc xạđến mức cần thiết

1: Sóng khúc xạ khi không cóđiện dung

c Truyền sóng giữa hai môi trường có ghép điện cảm nối tiếp.

X L( ) = Tổng trở Z2 viết ở dạng toán tử :

U t( ) = t

Ut

L1

2

Thành phần sóng khúc xạ sang môi tường Z2 (áp tại điểm 2):

2 1

2 2

p.Tp

ZZ

.Z2.Up.L

ZZ

p

.Z2.U(p)

ZZ

Z

p

2.Ut(p)

U

++

=+

+

=+

=

1

1

2 1

L

ZZ

LT

+

=

)1

.(

.)

2

L

T t

U t

Độ dốc của sóng khúc xạ:

L

T t

L

t e T

U dt

t

2 max

2

2

Z Z

Vậy có thể chọn trị số điện cảm L để giảm độ dốc sóng khúc xạ

2.3 TRUYỀN SÓNG TRONG HỆ NHIỀU DÂY

Un = Zn1.I1 + Zn2.I2 + + Znn.In

U1 = Z11.I1 + Z12.I2 + + Z1n.In

U2 = Z21.I1 + Z22.I2 + + Z2n.In

Un = Zn1.I1 + Zn2.I2 + + Znn.In

Zkk là tổng trở sóng riêng của dây thứ k, Zkk = 138.lg( 2hk / rk )

Zik là tổng trở sóng tương hỗ giữa dây thứ i và dây thứ k,

Zik = 138.lg( bik / dik )

rk, hk là bán kính và độ treo cao của dây dẫn thứ k

dik là khoảng cách giữa hai dây dẫn thứ i và thứ k

bik là khoảng cách giữa dây dẫn thứ k đến ảnh đối xứng qua mặt đất của dây dẫn thứ i

Hệ trên có n phương trình nhưng có 2n nghiệm nên để giải được phải có các điều kiện cho trước

II Các trường hợp thường gặp trong thực tế:

1 Trường hợp các dây dẫn đều nối với nguồn

U

Quá điện áp xuất hiện cả ba pha

(đường dây không treo dây chống sét)

Nếu hai dây có cùng bán kính và độ treo cao thì Z11 = Z22

Suy ra: I1 = I2 = U / (Z11 + Z12) = U / (Z22 + Z12)

Nếu trường hợp chỉ có một dây thì I = U / Z11 hoặc I = U / Z22

I1 = I2 < I Quá điện áp xuất hiện trên ba pha thì dòng điện đi trên các pha nhỏ hơn khi quá điện áp xuất hiện trên một pha

Nguyên nhân trường hợp trên là do từ thông móc vòng trên các dây cùng chiều làm cho điện cảm đường dây tăng dẫn đến tổng trở sóng đường dây tăng và do đó dòng điện giảm

II Các trường hợp thường gặp trong thực tế:

2 Trường hợp một dây nối nguồn, số còn lại nối đất

Ta thấy I < I1 Vậy khi có quá điện áp xuất hiện thì dòng điện đi trên dây dẫn tăng so với trường hợp chỉ có một dây độc lập

Nguyên nhân trường hợp trên là do dòng điện đi trên hai dây ngược chiều nhau nên từ thông móc vòng trên các dây giảm làm cho điện cảm đường dây giảm dẫn đến tổng trở sóng đường dây giảm và do đódòng điện tăng

II Các trường hợp thường gặp trong thực tế:

3 Trường hợp một số dây nối nguồn, số còn lại đặt cách điện:

Điện áp trên k dây nối nguồn:

Un = I1.Zn1

U

Điện áp trên dây cách điện thứ k có trị số:

Uk = I1.Zk1 = U.Zk1 / Z11 = K1k.U

Với K = Zk1 / Z11 được gọi là hệ số ngẫu hợp giữa dây cách điện thứ

k đối với dây nối nguồn

Do tác dụng ngẫu hợp, trên các dây dẫn đặt cách điện cũng xuất hiện điện áp làm cho điện áp tác dụng lên cách điện đường dây được giảm thấp

* Trường hợp có hai dây chống sét ( dây 1,2 )

U1 = U = I1.Z11 + I2.Z12

U2 = U= I1.Z21 + I2.Z22

Un = I1.Zn1 + I2.Zn2Nếu hai dây chống sét có cùng kích thước và độ treo cao thì

Z11 = Z22 và I1 = I2 = U / (Z11 + Z12) Điện áp trên dây cách điện thứ k có trị số:

U

K Z

Z

Z

Z U

12 11

k2 k1

k2 k1

'

Z Z

Z

Z K

K' < ⇒ có hai dây chống sét thì điện áp tác dụng đặt lên cách

điện đường dây thấp hơn trường hợp có một dây chống sét

U