Nghiên cứu sử dụng chống sét van để hạn chế quá điện áp nội bộ trên các đường dây siêu cao áp

Do đa số các điện cảm của hệ thống điện đều có lõi thép, đặc tính từ hoá của chúng là không đường thẳng nên quá trình dao động này phức tạp và có nhiều dạng khác nhau.. Chương 1: Tổng qu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGÀNH : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHỐNG SÉT VAN ĐỂ HẠN CHẾ QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ TRÊN CÁC

ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP

NGUYỄN HOÀNG VIỆT

Người hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN THỊ MINH CHƯỚC

1.2 Nguyên nhân phát sinh quá điện áp nội bộ 8 1.3 Các dạng quá điện áp nội bộ trong hệ thống điện 9 1.4 Cơ sở phương pháp nghiên cứu quá địên áp trên đường dây tải

điện 18 1.5 Một số phương pháp hạn chế quá điện áp nội bộ 21

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình quá độ điện từ

3.1 Giới thiệu chung về chương trình ATP/EMTP 34 3.2 Xác suất xuất hiện quá điện áp thao tác trong ATP/EMTP 49 3.3 Một số điểm cần chú ý khi sử dụng chương trình ATP/EMTP 51

Chương 4: Sử dụng chống sét van để hạn chế quá điện áp

4.2 Mô phỏng đóng đường dây không tải bằng chương trình

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 7

Chương 1 Tổng quan về quá điện áp nội bộ

1.1 Khái niệm chung:

Quá điện áp là tất cả các nhiễu loạn xếp chồng lên điện áp làm việc của mạng điện [7] Quá điện áp gồm hai loại: quá điện áp khí quyển (quá điện áp sét) và quá điện áp nội bộ Trong luận văn này, người viết chỉ tập trung nghiên cứu quá điện áp nội bộ, không đề cập tới quá điện áp khí quyển, nên cụm từ

“quá điện áp” nói ở đây được hiểu là quá điện áp nội bộ

Quá điện áp nội bộ xuất hiện khi có sự thay đổi đột ngột cấu trúc của lưới điện Điều này thể hiện bằng sự xuất hiện của sóng quá điện áp hoặc của một chuỗi các sóng cao tần không tuần hoàn hoặc dao động tắt dần Trị số quá

điện áp là đại lượng ngẫu nhiên mang tính thống kê Quá điện áp nội bộ phụ thuộc vào dạng thao tác, đặc tính của mạng điện, của các thiết bị đóng cắt và thời điểm đóng cắt Chính vì vậy, khi lặp lại nhiều lần một thao tác, mỗi lần

đóng cắt có thể xuất hiện quá điện áp khác nhau

Quá điện áp có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền cách điện của các phần tử cũng như toàn hệ thống điện ở lưới điện siêu cao áp và cực cao áp quá điện

áp nội bộ trở thành nguy cơ số một đối với cách điện của hệ thống điện vì ở

điện áp càng cao thì độ dự trữ an toàn của cách điện càng thấp Bảng 1.1 cho các trị số tính toán của quá điện áp nội bộ (biểu thị theo đơn vị tương đối p.u), các số liệu này là cơ sở để tính toán thiết kế cách điện [7]

Bảng 1.1: Trị số quá điện áp nội bộ

Điện áp định mức (kV) 110ữ220 330 500 750 1050Quá điện áp nội bộ tính toán (p.u) 3 2,7 2,5 2,1 1,8

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 8

Trong nhiều trường hợp thực tế, quá điện áp nội bộ đã vượt quá giới hạn thiết kế nêu trên, do đó ở các hệ thống điện này bắt buộc phải có các thiết bị bảo vệ chống quá điện áp nội bộ

1.2 Nguyên nhân phát sinh quá điện áp nội bộ:

Hệ thống điện được xem như một tổng thể gồm các phần tử điện trở R,

điện cảm L và điện dung C Trong đó, điện cảm L và điện dung C là các phần

tử cấu thành mạch dao động và dẫn đến điện áp tăng cao trong nội bộ hệ thống điện Những dao động có tần số bằng hoặc tương ứng với tần số nguồn

sẽ gây nên quá điện áp duy trì, do được nguồn tiếp sức nên chúng có thể tồn tại lâu dài Do đa số các điện cảm của hệ thống điện đều có lõi thép, đặc tính

từ hoá của chúng là không đường thẳng nên quá trình dao động này phức tạp

và có nhiều dạng khác nhau

Các thao tác đóng cắt trong hệ thống điện sẽ gây nên sự thay đổi tham

số mạch điện và làm xuất hiện các quá trình quá độ bằng dao động L – C Những dao động này (thường là dao động cao tần) sẽ gây nên quá điện áp quá

độ hoặc còn được gọi là quá điện áp thao tác

1.3 các dạng quá điện áp nội bộ trong hệ thống điện:

1.3.1 Quá điện áp quá độ khi đóng điện vào đường dây không tải [7]:

Khi đóng đường dây không tải hoặc hở mạch đầu cuối, dòng điện trên

đường dây là dòng điện dung Dòng điện này khi đi qua điện kháng của nguồn

và của đường dây sẽ gây tăng áp phía đường dây Vì độ lớn của dòng điện dung tỷ lệ với chiều dài đường dây nên khi đường dây càng dài thì hậu quả tăng áp càng nghiêm trọng Trong trường hợp đặc biệt, khi đường dây có chiều dài 1500 km thì điện áp đầu cuối hở mạch của đường dây sẽ tăng vô cùng Do

đường dây dài là một mạch dao động nhiều tần số, xác định theo:

fk = (2k + 1).f0

f0 =

l v

4

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 9

Trong đó: v: tốc độ truyền sóng, có giá trị bằng tốc độ ánh sáng

l: chiều dài đường dây

f0: tần số dao động cơ bản

Bảng 1.2: Giá trị tần số cơ bản theo chiều dài đường dây

Chiều dài đường dây l (km) 300 500 1000 1500 3000Tần số dao động f0 (Hz) 250 150 75 50 25

Chiều dài 1500 km là chiều dài cộng hưởng ở tần số công nghiệp còn chiều dài 500 km là chiều dài cộng hưởng ở tần số 3f (điều hoà bậc 3) của điện áp xoay chiều trong hệ thống điện ở các chiều dài trên hiện tượng cộng hưởng tần số sẽ gây nên quá điện áp

Mặt khác, khi vận hành đường dây không tải hoặc hở mạch đầu cuối thì

sẽ có sóng lan truyền dọc theo đường dây từ đầu và bị suy yếu về phía cuối

đường dây Tại cuối đường dây sóng sẽ phản xạ ngược trở về Sóng phản xạ trở về đến đầu đường dây tiếp tục bị phản xạ ngược lại về cuối đường dây

Điện áp tại một số điểm trên đường dây sẽ đạt cực đại sau một số lần truyền

và phản xạ của sóng Từ quá trình truyền và phản xạ liên tiếp của sóng trên

đường dây ta có thể xác định điện áp cực đại tại các điểm bất kỳ trên đường dây bằng cách cộng sóng tới và sóng phản xạ

Dạng quá điện áp quá độ khi đóng đường dây không tải sẽ được khảo sát kỹ hơn ở các chương sau

1.3.2 Quá điện áp do chạm đất một pha bằng hồ quang trong hệ thống có

điểm trung tính cách điện [2]:

Trong hệ thống điện có điểm trung tính cách điện khi có phát sinh hồ quang giữa pha với đất sẽ gây nên quá điện áp kéo dài và nếu hệ thống có tồn tại các nơi cách điện xấu hoặc khi đường dây đi qua vùng bụi sẽ dẫn đến các

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 10

Khi có ngắn mạch chạm đất, điện áp trên pha không có sự cố sẽ tăng vọt tới mức điện áp dây Do có tồn tại điện cảm và điện dung nên khi quá độ

từ trạng thái này sang trạng thái khác sẽ có dao động riêng và trong quá trình quá độ điện áp sẽ tăng cao

Xét sơ đồ thay thế đơn giản của hệ thống điện như hình 1.1:

C

C AB

BC

A

L

Hình 1.1: Sơ đồ thay thế của hệ thống điện khi có chạm đất một pha

Giả thiết chạm đất xảy ra trên pha A và tại thời điểm khi UA có trị số cực đại âm Tại thời điểm này trị số tức thời của điện áp pha B bằng 0,5Uph và của điện áp giữa các pha UAB bằng 1,5Uph ở trạng thái ổn định của ngắn mạch chạm đất điện áp pha B sẽ đạt tới mức bằng điện áp giữa các pha tức là bằng 1,5Uph Nhưng để tiến tới trạng thái ổn định đó phải trải qua một quá trình quá

độ, quá trình này gồm hai giai đoạn

ở giai đoạn đầu, ngay sau khi có chạm đất là quá trình phân phối lại

điện tích giữa các điện dung CB và CAB, lúc này chúng được ghép song song với nhau Điện áp trên các điện dung này được cân bằng ngay và đạt trị số:

ph ph AB

AB ph ph

kU U

C C

C U C U

AB

AB

C C

C k

+

=

Như vậy, ngay lúc có chạm đất, điện áp trên các pha không có sự cố (pha C tương tự như pha B) nhảy vọt từ trị số 0,5Uph đến U0(1) = 0,5Uph + kUph

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 11

Giai đoạn thứ hai là giai đoạn quá độ của điện áp từ trị số trên tới mức

điện áp giữa các pha UAB = 1,5Uph Trong giai đoạn này điện áp dao động quanh trị số ổn định với biên độ dao động:

Udđ(1) = UAB – U0(1) = 1,5Uph – (0,5Uph + kUph) = (1-k)Uph

và tần số dao động:

) (

3 1

) (

2 2 3

1

1

AB AB

C C L C

C

= ω

Sự biến thiên của điện áp trên pha không sự cố được biểu thị bằng phương trình:

U(t)(1) = 1,5Uph – (1 - k)Uph.cosω1t.e-αttrong đó α là hệ số tắt dần do có tổn hao trên dây dẫn và trong máy biến áp

Điện áp này đạt trị số cực đại ở gần giữa chu kỳ của dao động tự do:

sẽ tính được trị số cực đại của điện áp:

Umax(1) = 1,5Uph + (1 - k)Uph.e-d ≈ 1,5Uph + (1 - k)(1 - d)Uph

Nếu hiện tượng chạm đất có tính chất kim loại thì quá trình quá độ trên

sẽ kết thúc và quá điện áp trên pha không có sự cố dạng đỉnh ngắn với biên độ khoảng (2,1 ữ 2,3)Uph Trong thực tế, quá trình quá độ có thể kéo dài do hồ quang tắt đi cháy lại nhiều lần làm cho điện áp trên các pha không bị sự cố còn tăng cao hơn Quá điện áp dạng này có đặc điểm sau:

- Dạng sóng – là dạng dao động cao tần xếp chồng lên điện áp tần số công nghiệp

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 12

Trong hệ thống điện có điểm trung tính cách điện với đất do hệ thống bảo vệ rơle không cắt ngắn mạch chạm đất một pha nên thời gian tồn tại của quá điện áp có thể kéo dài và rất nguy hiểm cho cách điện của hệ thống Cũng

do thời gian tồn tại kéo dài và có thể lan truyền đi toàn hệ thống, gây nên phóng điện ở bất kỳ vị trí nào có cách điện xấu

1.3.3 Quá điện áp khi cắt đường dây không tải và bộ tụ điện [2]:

Quá điện áp khi cắt đường dây không tải và khi cắt điện dung có nhiều

điểm giống với quá điện áp khi ngắn mạch chạm đất bằng hồ quang vì chúng

đều có liên quan đến sự tích luỹ điện tích trên điện dung của hệ thống ở đây

sự cháy lại của hồ quang xảy ra giữa các tiếp điểm của máy cắt điện dùng để cắt đường dây không tải ra khỏi nguồn Quá điện áp có thể có trị số rất lớn đủ

để phá hoại cách điện của đường dây và có khi đốt cháy cả máy cắt điện Xét trường hợp đơn giản, đường dây không tải dài l có tổng trở sóng Z

được cắt ngay ở thanh góp của nguồn có công suất vô cùng lớn

Z

l

Hình 1.2: Sơ đồ cắt đường dây không tải

Khi máy cắt còn đóng mạch thì qua nó có dòng điện điện dung của

đường dây không tải, dòng điện này vượt trước điện áp một góc 900

Khi cắt máy cắt điện, hồ quang giữa các tiếp điểm tắt lúc dòng điện đi qua trị số không tức là lúc điện áp nguồn đạt trị số cực đại…do đó có thể cho rằng khi hồ quang tắt điện dung đường dây được nạp tới mức điện áp ± Uph và giả thiết là -Uph Sau đó điện áp trên đường dây giữ không đổi còn điện áp nguồn vẫn biến đổi theo hình sin Qua nửa chu kỳ, điện áp nguồn sẽ là +Uph và

do đó điện áp đặt giữa các tiếp điểm sẽ là 2Uph Mặc dù trong thời gian tính từ lúc bắt đầu nhảy máy cắt cho tới lúc này (khoảng thời gian một nửa chu kỳ hoặc lớn hơn nhưng không quá một chu kỳ tần số công nghiệp) các tiếp điểm

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 13

của máy cắt đã cách xa nhau, cách điện của khe hở đã tăng tới mức nhất định nhưng cũng không loại trừ khả năng khe hở bị chọc thủng và hồ quang cháy lại dưới tác dụng của điện áp 2Uph

Nếu hồ quang cháy lại khi điện áp nguồn là +Uph thì đường dây sẽ được nạp từ điện áp –Uph đến +Uph , như vậy trên đường dây sẽ có sóng điện áp 2Uph

i =2UphZ

a)

b)

Z 2Uph

i =

+3Uph

i = 0

+U ph +U ph

-Uph

Hình 1.3: Phân bố điện áp dọc theo đường dây không tải tại các thời điểm

khác nhau a) Sau khi hồ quang cháy lại lần I và trước khi có phản xạ từ cuối đường dây b) Sau khi hồ quang cháy lại lần I có phản xạ từ cuối đường dây

c) Sau khi hồ quang cháy lại lần II và trước khi có phản xạ từ cuối đường dây d) Sau khi hồ quang cháy lại lần II có phản xạ từ cuối đường dây

Khi tới đầu cuối hở mạch sóng điện áp sẽ phản xạ cùng dấu nên đường dây sẽ có điện áp +4Uph – Uph = 3Uph truyền về phía nguồn Sóng dòng điện

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 14

dây mà sóng phản xạ đã về thì dòng điện tổng bằng 0 Như vậy khi phản xạ trở về tới nguồn thì dòng điện trong máy cắt có trị số 0 và hồ quang có thể tắt lần hai

Sau khi hồ quang tắt, điện áp trên đường dây giữ không đổi và bằng 3Uph còn điện áp nguồn lại tiếp tục biến thiên theo hình sin Sau nửa chu kỳ tần số công nghiệp, điện áp nguồn đổi dấu và có trị số –Uph, do đó điện áp giữa các tiếp điểm máy cắt có thể tăng tới mức 4Uph Nếu giả thiết tại thời

điểm này hồ quang cháy lại lần thứ hai thì đường dây lại được nạp điện từ điện

áp +3Uph đến điện áp nguồn nghĩa là đến –Uph Trên đường dây sẽ có sóng

điện áp -4Uph và sóng dòng điện

Nếu quá trình cháy lại của hồ quang vẫn cứ tiếp diễn thì quá điện áp trên đường dây sẽ tăng liên tục Điều đó không thể xảy ra và các máy cắt có tốc độ phục hồi cách điện lớn, do đó hồ quang không cháy lại quá một lần và như vậy quá điện áp trên đường dây không vượt quá mức 3Uph Giá trị điện áp lớn này có thể gây nguy hiểm cho tiếp điểm của máy cắt và cách điện của

đột ngột ngừng dòng điện trước khi nó chuyển qua điểm không tự nhiên

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 15

Do quán tính dòng từ của máy biến áp hay kháng điện bị cắt mạch, dòng điện trong cuộn dây của nó không thể tức thời chấm dứt và sau khi hồ quang tắt trong máy cắt nó phải đóng qua điện dung của bản thân máy biến áp

và điện dung các đoạn thanh cái nối từ máy cắt đến nó (bao gồm cả điện dung của các thiết bị đấu nối) Xuất hiện quá trình dao động chuyển năng lượng từ trường của dòng điện trong các cuộn dây sang năng lượng điện trường gọi là tổng điện dung C Khi đó năng lượng từ trường dự trữ đầu tiên trong điện cảm

L của các cuộn dây:

∫

= 0

Với u là giá trị quá điện áp trên máy biến áp

Nếu bỏ qua các tổn thất và cho là điện cảm của quá trình từ hoá máy biến áp là đại lượng ổn định, ta nhận được công thức gần đúng để tính quá

điện áp u:

i02L

2 =

u2 C

bị cắt i0 và đặc tính điện trở của mạch máy biến áp: z =

C

L

Dòng điện bị cắt là giá trị ngẫu nhiên, định luật phân bố nó chủ yếu xác

định bằng đặc tính cấu trúc của máy cắt Đối với các máy cắt thì giá trị i0 có

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 16

Đặc tính khác của máy cắt ảnh hưởng đáng kể đối với dạng quá điện áp kiểu này là vận tốc khôi phục độ cách điện giữa các tiếp điểm đang dời xa nhau sau khi cắt dòng điện Nếu nó nhỏ hơn vận tốc tăng điện áp thì hồ quang lặp lại Khác với trường hợp cắt đường dây non tải, lần bùng hồ quang lặp lại dẫn đến sự hạn chế quá điện áp tại máy biến áp và càng chậm quá trình tăng

độ cách điện giữa các tiếp điểm thì bội số quá điện áp càng nhỏ Điều này giải thích bội số quá điện áp không lớn khi cắt mạch máy biến áp non tải bằng cầu dao (trong trường hợp thiểu số) Ngược lại, khi cắt máy biến áp bằng máy cắt chuyên dụng dành cho các lưới có cấp điện áp lớn hơn cấp điện áp định mức của cuộn dây đang chuyển mạch của máy biến áp, sẽ gây nguy hiểm cho cuộn dây do quá điện áp sinh ra bởi sự tăng nhanh tốc độ cách điện của khoảng cách phóng hồ quang

Cần lưu ý rằng, đặc tính của máy cắt cũng ảnh hưởng lớn đến giá trị quá

điện áp khi cắt máy biến áp và kháng điện Đó là phương pháp phân bố điện

áp giữa các ngăn dập hồ quang nối tiếp nhau Máy cắt sử dụng ở cấp điện áp cao thường được lắp ráp từ vài module nối tiếp Đối với vận tốc lớn nhất tăng

độ cách điện trong máy cắt sau khi tắt hồ quang cần phải đảm bảo sao cho đưa phần điện áp bằng nhau đến mỗi module Điều đó đạt được bằng cách đấu tụ

điện hay điện trở khoảng (60 ữ 200) kΩ song song với từng khoảng cách dập

hồ quang Dòng trong mạch từ hoá, chạy qua điện trở này được cắt bằng các tiếp điểm phụ, được tách rời khỏi nhau sau các tiếp điểm chính Sự có mặt của các điện trở này làm giảm mạnh bội số quá điện áp ở máy biến áp khi cắt nó bởi vì đặc tính điện trở của mạch máy biến áp Z tỏ ra cùng cỡ với giá trị điện trở thuần này và xảy ra sự giảm dao động của quá trình chuyển đổi Khi sử dụng tụ để phân chia điện áp thì sự dao động như vậy sẽ không xảy ra

Như vậy, quá điện áp khi cắt máy biến áp và kháng điện phụ thuộc vào

đặc tính thiết bị được cắt và vào đặc tính máy cắt

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 17

1.3.5 Quá điện áp cộng hưởng [2]:

Hệ thống điện gồm rất nhiều phần tử có khả năng tích luỹ năng lượng như điện cảm và điện dung, do đó có thể phát sinh hiện tượng cộng hưởng ở tình trạng làm việc bình thường các mạch dao động này được nối tắt bởi phụ tải nên dao động không thể phát triển, nhưng khi có sự cố hoặc trong một số trường hợp cụ thể, phần mạch dao động này được tách ra khỏi phụ tải, dao

động sẽ phát triển và gây nên quá điện áp Quá điện áp cộng hưởng thường tồn tại lâu dài và có tần số cộng hưởng bằng hoặc là bội số của tần số công nghiệp Theo tần số cộng hưởng có thể phân loại:

+ Cộng hưởng tần số công nghiệp: Dây dẫn một pha bị đứt và đoạn dây phía nguồn bị chạm đất trong hệ thống điện có điểm trung tính cách điện, đứt một dây dẫn trong hệ thống điện có điểm trung tính nối đất trực tiếp…

+ Cộng hưởng cao tần: thường ở tần số 2ω, 5ω…(ω là tần số công nghiệp)

+ Cộng hưởng tần số thấp: thường xảy ra ở tần số

3

ω (khoảng 17 Hz) và chỉ trong các mạch có tham số L - C rất lớn

+ Cộng hưởng tham số phát sinh trong các mạch có tham số L hoặc C thay đổi

Trong luận văn này, người viết chỉ tập trung nghiên cứu dạng quá điện

áp khi đóng đường dây không tải nên ở các chương sau sẽ khảo sát chi tiết dạng quá điện áp này

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 18

1.4 Cơ sở phương pháp nghiên cứu quá địên áp trên đường dây tải

Hình 1.4: Mô hình đường dây dùng tham số phân bố

Các tham số:

- R: Điện trở tác dụng của dây dẫn ứng với đơn vị dài

- L: Điện cảm đơn vị dài của đường dây

- G: Điện dẫn rò ứng với đơn vị dài của đường dây

- C: Điện dung đối với đất ứng với đơn vị dài của đường dây Khi không xét phóng điện vầng quang thì các tham số trên là hằng số

và các phương trình vi phân sẽ có hệ số hằng

Theo định luật Kirchoff II cho mạch vòng, ta có thể viết:

0

u

∂

∂ +

i

∂

∂ +

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 19

I L j I R x U

.

I

U x

2 2 2

C x

x x

x

e K e K Z I

e K e K U

γ γ

γ γ

1

.

2 1

2 1

L j R

Z C

ω

ω +

+

=

&

Để xác định giá trị dòng điện và điện áp ở vị trí bất kỳ trên đường dây,

ta cho toạ độ x tính từ đầu cuối đường dây và tại đó cho trước các giá trị U2, I2:

K K U

2 1 2

Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ qu¸ ®iÖn ¸p néi bé 20

) (

2 1

) (

2 1

2 2 2

2 2 1

C

C

Z I U K

Z I U K

).

(

2

1 ).

(

.

2

1

2 2

).

(

2

1 ).

(

2

1

2 2

2 2 2

2

2 2

2 2 2

2

x x

C

x x x

C C

x C C

x

x x C

x x x

C x

C x

e e Z

U e e I e Z I U Z e Z I U

Z

I

e e Z I e e U e Z I U e

Z I

U

U

γ γ γ

γ γ

γ

γ γ γ

γ γ

+

=

−

− +

=

− +

+

=

− +

x x x

x ch e e x sh

γ γ γ

U x ch I I

x sh Z I x ch U U

C x

C x

γ γ

γ γ

.

.

2 2

2 2

=

= +

=

) , ( ).

( ) , ( ) , ( ) , (

) , ( ).

( ) , ( ) , ( ) , (

p x U p Y p x U pC p x U G dx

p x dI

p x I p Z p x I pL p x I R dx

p x dU

(1.14)

Gi¶ sö ë cuèi ®−êng d©y, n¬i x = l, cã t¶i Z2(p), ta cã c¸c biªn kiÖn ë hai

®Çu ®−êng d©y:

( ) , (

) ( ) , 0 (

2

1

p l I p Z p l U

p U p U

x p sh p U p x I

x p sh p I p Z x p ch p U p x U

C

C

) ( ).

( ) (

) ( ).

( ) , (

) ( ).

( ).

( ) ( ).

( ) , (

1 1

1 1

γ γ

γ γ

(1.16)

) (

) ( ) (

; ) ( ).

( ) (

p Y

p Z p Z p Y p Z

γ

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 21

Xét vị trí x = l và áp dụng biên kiện (1.15) ta có hệ:

l sh U Z

p U

l sh I Z l ch U p U

C

C

γ γ

γ γ

.

) (

.

) (

1 1

2 2

1 1

2

l sh Z l ch Z

l sh Z l ch Z Z

U p I

C C

γ γ

.

.

) (

2

2 1

+

=

Thay biểu thức của I1(p) vào (1.16), ta tìm được giá trị dòng điện, điện

áp tại bất kỳ điểm nào theo chiều dài đường dây:

ư

=

+

ư +

ư

=

l sh p Z l ch p Z

x l ch p Z x l sh p Z p Z

p U p x I

l sh p Z l ch p Z

x l sh p Z x l ch p Z p U p x U

C C

C

C C

γ γ

γ γ

γ γ

γ γ

).

( ).

(

) ( ).

( ) ( ).

( ) (

) ( ) , (

).

( ).

(

) ( ).

( ) ( ).

( ).

( ) , (

2

2 1

2

2 1

Cbù

R l

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý của đường dây có lắp tụ bù dọc

Với các đường dây siêu cao áp, cực cao áp sử dụng tụ bù dọc nhằm nâng cao khả năng chuyên tải của đường dây Tuy nhiên nó còn phát huy tác dụng trong việc giảm quá điện áp trong trường hợp đường dây vận hành không

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 22

đường dây Ngược lại khi dòng điện này đi qua điện dung thì sẽ tạo nên sự tụt

áp [7]

Bên cạnh những hiệu quả đem lại đối với hệ thống điện thì tụ bù dọc còn làm thông số của đường dây bị thay đổi, nó cũng có thể gây ra cộng hưởng tần số thấp, ảnh hưởng đến hệ thống bảo vệ (do có dòng điện dung nên

có thể làm rơle tác động sai)…Ngoài ra việc xác định vị trí đặt tụ bù cũng quyết định tới hiệu quả bù, phân bố điện áp dọc đường dây, phương thức bảo

vệ, bảo trì và bảo dưỡng bộ tụ

1.5.2 Sử dụng kháng bù ngang:

l R

CC

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý của đường dây có lắp kháng bù ngang

Nguyên nhân của sự tăng áp trên đường dây là do dòng điện dung khi chảy qua điện kháng đường dây gây nên Để giảm quá điện áp sẽ phải dùng kháng bù ngang để tiêu thụ công suất phản kháng do điện dung đường dây sản sinh ra và do đó làm giảm trị số dòng điện điện dung [7]

Trên hình 1.6 ta thấy khi mắc kháng bù ngang vào đường dây thì điện kháng này mắc song song với các điện dung thay thế dung dẫn của đường dây,

nó có tác dụng hạn chế điện dung này, làm cho dung dẫn của đường dây giảm

đi đáng kể hay nói cách khác là nó làm thay đổi thông số của đường dây Vì vậy, quá điện áp được hạn chế

Việc xác định số lượng và vị trí bù ngang trên đường dây có ý nghĩa rất quan trọng vì vị trí bù có ảnh hưởng đến hiệu quả giảm áp của kháng bù ngang

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 23

1.5.3 Sử dụng máy cắt điện tác động nhanh kiểu mới [2]:

R

2 1

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý của loại máy cắt kiểu mới

Sử dụng loại máy cắt tác động nhanh kiểu mới có thể loại trừ hoặc hạn chế quá điện áp khi cắt đường dây không tải Máy cắt loại này có hai khoảng cắt, một trong chúng có ghép điện trở song song Việc cắt được thực hiện bởi tiếp điểm thứ nhất, sau đó tiếp điểm thứ hai sẽ tách ra Trong lần cắt thứ nhất,

hồ quang tắt khi dòng điện qua trị số không nhưng đường dây vẫn được nối với nguồn qua điện trở R Vì vậy, khi điện áp nguồn biến đổi thì điện tích trên

đường dây sẽ thay đổi và một phần được trả về nguồn Do có thành phần tác dụng nên dòng điện qua trị số không không phải là khi điện áp có trị số cực

đại và khi hồ quang tắt ở lần cắt thứ hai thì điện áp trên đường dây thấp hơn nhiều so với trị số Uph Điều đó sẽ làm giảm xác suất cháy lại của hồ quang và

dù có cháy lại thì quá điện áp cũng bé đi nhiều Hiệu quả giảm quá điện áp tốt nhất là khi trị số R bằng dung kháng của đường dây tức là khi dòng điện lệch pha với điện áp khoảng 450

Tuy nhiên, máy cắt loại này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi vì kết cấu phức tạp và đắt tiền Việc có thêm điện trở làm cho cấu tạo của máy cắt và hệ thống điều khiển nó trở nên cồng kềnh, phức tạp Mặt khác, việc lựa chọn giá trị điện trở R cũng không tuyệt đối chính xác để nâng cao hiệu quả hạn chế quá điện áp Vì công nghệ phức tạp nên chi phí và mức độ hư hỏng cao Vì vậy, khi sử dụng phương pháp này thì độ tin cậy của toàn hệ thống điện sẽ giảm xuống

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 24

1.5.4 Sử dụng chống sét van:

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu lắp chống sét van ở một số vị trí thích hợp trên đường dây (đặc biệt là các vị trí ở cuối đường dây) thì có khả năng hạn chế quá điện áp ở phía cuối và cả ở đầu đường dây

Khi xảy ra quá điện áp trên đường dây thì giá trị điện trở phi tuyến trong chống sét van đột ngột giảm và dòng điện sẽ đi xuống đất, ở thời điểm này dòng điện qua chống sét van rất lớn nhưng điện áp tại điểm nút đó được duy trì bằng điện áp dư của chống sét van Khi các xung quá điện áp được tiêu tán thì chống sét van trở lại là một thiết bị có điện trở cao và lúc này dòng

điện qua chống sét van rất nhỏ, có thể coi là dòng điện rò của đường dây

Khi sử dụng chống sét van để bảo vệ chống quá điện áp nội bộ thì phải kiểm tra năng lực thông thoát dòng điện qua chống sét van để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của nó [2]

1.6 Kết luận:

Như vậy, trong chương 1 người viết đã trình bày khái niệm, nguyên nhân phát sinh và các dạng quá điện áp nội bộ thường gặp trong vận hành hệ thống điện Do người viết tập trung nghiên cứu dạng quá điện áp khi đóng

đường dây không tải nên ở các chương sau sẽ khảo sát chi tiết dạng quá điện

áp này

Cơ sở toán học khi nghiên cứu quá điện áp nội bộ trên đường dây là phương pháp lập và giải hệ phương trình vi phân với các dữ kiện ban đầu khác nhau dựa trên mô hình mô phỏng đường dây Việc tính toán và mô phỏng khi nghiên cứu quá điện áp trên đường dây ở các chương sau cũng sẽ dựa trên cơ

sở toán học này

Các phương pháp hạn chế quá điện áp nội bộ được giới thiệu trong chương 1 là các phương pháp cơ bản, thường được áp dụng trong thực tế Mỗi phương pháp trên có ưu, nhược điểm và điều kiện áp dụng trong các trường hợp quá điện áp nội bộ khác nhau Trong luận văn này, người viết chỉ tập

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp nội bộ 25

trung nghiên cứu sử dụng chống sét van để hạn chế quá điện áp khi đóng

đường dây không tải nên ở các chương sau sẽ xem xét chi tiết phương pháp này

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 26

Chương 2 Khảo sát quá điện áp khi đóng

đường dây không tải

2.1 Mô hình và Hệ phương trình dòng, áp khi đóng đường dây

không tải:

Để nghiên cứu quá trình quá độ xuất hiện khi đóng đường dây không tải

có chiều dài l vào thanh cái của nhà máy điện hoặc trạm biến áp ta có thể xét sơ đồ như hình 2.1:

Lu

Thay thế hệ thống cung cấp điện cho thanh cái bằng một nguồn sức

điện động e(t) có điện cảm Lu

Hệ phương trình vi phân dòng điện và điện áp của đường dây dài với các thông số rải R, G, L, C như đã trình bày trong chương 1:

=

∂

∂ +

t

i L i R x u

.

.

(2.1)

Với các điều kiện biên nhất định ta sẽ giải được hệ phương trình trên và biết được dạng điện áp tại điểm bất kỳ trên đường dây

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 27

Do trên đường dây tải điện các thông số R và G rất nhỏ so với L và C nên để đơn giản trong tính toán ta bỏ qua hai thông số R và G, coi đường dây

t

i L x u

I

U x

2 2 2

γ γ

v

p C L p C p G L p

= ( ).( )

C L

pL R p

+

+

= )

Khi đó các ẩn trong hệ phương trình (1.17) sẽ được thay thế như sau:

) (

) ( ) (

.

x

p v

x l p x l

p v

l p l

τ τ γ

τ γ

τ : thời gian truyền sóng dọc theo đường dây có chiều dài x

τ - τx: thời gian truyền sóng phản xạ từ cuối đường dây tới điểm xét

Thay vào hệ phương trình (1.17) ta được:

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 28

ư

=

+

ư +

ư

=

τ τ

τ τ τ

τ

τ τ

τ τ τ

τ

shp p Z chp p Z

chp p Z shp

p Z p Z

p U p x I

shp p Z chp p Z

shp p Z chp

p Z p U p x U

C

x C

x

C

C

x C

x

).

( ).

(

) ( ).

( ) ( ).

( ) (

) ( ) , (

).

( ).

(

) ( ).

( ) ( ).

( ).

( ) , (

2

2 1

2

2 1

2.1.1 Trường hợp đóng đường dây vào nguồn một chiều:

Đóng đường dây vào nguồn một chiều E (u = E) thì phương trình dòng,

ư

=

+

ư +

ư

=

τ τ

τ τ τ

τ

τ τ

τ τ τ

τ

shp p Z chp p Z

chp p Z shp

p Z p Z

p E p x I

shp p Z chp p Z

shp p Z chp

p Z p E p x U

C

x C

x

C

C

x C

x

).

( ).

(

) ( ).

( ) ( ).

( ) (

) ( ) , (

).

( ).

(

) ( ).

( ) ( ).

( ).

( ) , (

2 2 2 2

Nếu đóng đường dây không tải thì Z2(p) = ∞, khi đó ta có:

τ τ

chp

shp p Z

p E p x I

chp

chp p E p x U

x

C

x

) ( ) (

) ( ) , (

) ( ).

( ) , (

Trong trường hợp này, điện áp cực đại xuất hiện tại điểm cuối đường dây Giá trị của nó có thể tính được dựa vào đường cong điện áp quá độ u (l, t)

và được viết bằng phép toán như sau:

τ

τ pBshp chp

p E p

l U

+

) ,

2.1.2 Trường hợp đóng đường dây vào nguồn xoay chiều:

Nguồn xoay chiều: e(t) = Emsin(ωt + ϕ) = Em(cosϕ.sinωt + sinϕ.cosωt) Chuyển nguồn trên sang dạng ảnh Laplace, ta có:

) sin

(cos )

ω

ϕ ω

ω ϕ

+

+ +

=

p

p p

E p

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 29

Xét trường hợp đóng đường dây đúng vào thời điểm suất điện động của nguồn đạt giá trị cực đại (ϕ = 900) Từ (2.4) ta có công thức xác định điện áp cuối đường dây trong trường hợp này là:

τ τ

ω chp pBshp p

p p

E p l

+ +

) ,

) (

) ( ) , (

p F

p H p

E p l

U = m

Theo định lý tích phân Hevixaid ta có:

t p

k m

k

e p F p

p H E

t l

1

) ( '

) ( )

= +

⇔

0

.

0 ) ( 2 2

τ τ

ω

shp B p chp p

Phương trình (p2 + ω2) = 0 cho cặp nghiệm p1,2 = ± jω ứng với trị số ổn

định của điện áp

Phương trình (chpτ + pB.shpτ) = 0 cho các nghiệm là các tần số dao

động riêng của đường dây

Từ đó, điện áp cuối đường dây có dạng:

t e

A t A

t l

k k cb

cos cos

) ,

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 30

τ ω

τ ω τ ω ω ω ω

k

k k

k

k m

A

sin cos

2

2 2 2

+

ư

ω: tần số dao động cưỡng bức

ωk: tần số của các dao động riêng

δk: hệ số tắt dần (hệ số suy giảm) của dao động riêng bậc k

Từ (2.6) ta thấy điện áp quá độ phía cuối đường dây sau khi đóng đường dây không tải là một biểu thức phức tạp, bao gồm một thành phần cưỡng bức

và vô số các thành phần sóng hài bậc cao

2.2 Mô hình đơn giản hoá khi đóng đường dây không tải:

Do điện áp cuối đường dây biểu diễn theo biểu thức (2.6) là rất phức tạp nên để dễ dàng nghiên cứu quá trình quá độ khi đóng đường dây không tải ta xét sơ đồ thay thế hình T như hình 2.2:

Hình 2.2: Sơ đồ thay thế hình T của đường dây

Ta coi sơ đồ như môt mạch dao động và biến đổi về sơ đồ đơn giản gồm

điện cảm tương đương L0 nối tiếp với điện dung C0, với

2

0

dd u

L L

L = + ; C0 = Cdd

u(l,t)e(t)

c0

l0

Hình 2.3: Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 31

Theo sơ đồ hình 2.3 thì điện áp cuối đường dây chính là điện áp trên tụ

C0 Trước khi đóng đường dây vào thanh góp của trạm biến áp thì dòng điện đi qua điện cảm và điện áp trên tụ đều bằng 0 Để tính được điện áp trên tụ ta sử dụng phương pháp toán tử, ta có sơ đồ dạng toán tử như hình 2.4:

pl0

pc0

e(p)

u(l,t)1

Hình 2.4: Sơ đồ thay thế dạng toán tử Laplace

Nguồn xoay chiều: e(t) = Emsin(ωt + ϕ) = Em(cosϕ.sinωt + sinϕ.cosωt) Chuyển nguồn trên sang dạng ảnh Laplace, ta có:

) sin

(cos )

ω

ϕ ω

ω ϕ

+

+ +

=

p

p p

E p

Từ sơ đồ hình 2.4 ta tính được điện áp trên tụ C0:

1

) ( 1

1

) ( )

(

0 0 2 0 0 0

+

= +

=

C L p

P E pC

pC pL

p E p

Thay (2.7) vào (2.8) ta có:

) sin

(cos 1 )

0 0

ω ϕ

+

+ + +

=

p

p p

C L p

E p

) (

) ( )

(

p F

p H E p

U = m

Xét biểu thức: F(p) = (p2 + ω2).(p2L0C0 + 1)

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 32

Cho F(p) = 0 ta thấy có hai cặp nghiệm phức:

0 4

, 3

2 , 1

.

1 0

) (

ω

ω

j C L j p

j p p

F

+ Cặp nghiệm thứ nhất p1,2 ứng với thành phần cưỡng bức:

ϕ

ωω

ωϕ

ϕω

ω

ωω

ωω

ϕωϕ

e j

j

j p

F

p

H

.2

1)cos(sin

2

1)1(

2

sincos

2 1 2

2 1

2 1

2 1

) ,

+ Cặp nghiệm thứ hai p3,4 ứng với thành phần tự do:

1 2

1 ) cos (sin

2

1 )

( 2

sin cos

2 1 1

2 2 1

2 1 2

2 1 2 1

ω ω

ω ϕ

ω

ω ϕ ω ω

ω ω

ω ω

ϕ ω ϕ

e j

j p

1

C L

=

ω : tần số của dao động tự do

) ( 1 1

1

ω

ω ϕ

ϕ ω

ω

ϕ tg arctg tg

tg = → =ứng với cặp nghiệm này thì thành phần tự do của điện áp trên tụ C0 là:

1

2 2 2 1

2

ω

ω ϕ ω

ω

ω

t E

U t l

ư +

ư

= +

2 1

2

ω

ω ϕ ϕ

ω ω

ω

ω

t t

E U

U

t

l

Chương 2: Khảo sát quá điện áp khi đóng đường dây không tải 33

Từ biểu thức trên ta thấy giá trị điện áp ở cuối đường dây phụ thuộc chủ yếu vào góc đóng ϕ và tần số của dao động tự do ω1 Các thông số này xác

định biên độ của dao động tự do:

2 1

2 2 2 1

2

ω

ω ϕ ω

1

2 2 2 1

2

ω

ω ϕ ω

tự do có trị số lớn nhất khi góc đóng ϕ gần 00 hoặc 1800

Đối với các đường dây truyền tải thực tế thì tần số của dao động tự do

có thể lớn hơn tần số công nghiệp (ω1/ω > 1) Còn đối với các đường dây tải

điện siêu cao áp (500 kV) để tăng khả năng tải của đường dây thường có thiết

bị bù dọc, do vậy có thể có ω1/ω < 1

2.3 kết luận:

Từ biểu thức xác định điện áp quá độ trên đường dây khi đóng đường dây không tải (2.12) ta thấy dạng điện áp quá độ là rất phức tạp, nó gồm các thành phần dao động cưỡng bức và tự do với các biên độ và tần số khác nhau Dạng điện áp này phụ thuộc vào chiều dài đường dây và thời điểm đóng

đường dây vào nguồn

Quá trình quá độ khi đóng đường dây không tải diễn ra rất nhanh và phức tạp Qua biểu thức (2.12) ta chưa thể xác định cụ thể dạng đường cong

điện áp quá độ và sự biến thiên của nó khi các yếu tố thay đổi Trong các chương tiếp theo của luận văn, người viết sẽ ứng dụng chương trình

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 35

Chương 3 Chương trình mô phỏng quá trình quá độ điện từ trong hệ thống điện

AtP/Emtp

3.1 Giới thiệu chung về chương trình ATP/EMTP:

Chương trình EMTP (Electro Magnetic Trasnsients Program) là một chương trình máy tính dùng cho việc mô phỏng các quá trình quá độ điện từ,

điện cơ và hệ thống điều khiển trong hệ thống điện nhiều pha Chương trình này đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong các lĩnh vực tính toán thiết kế cũng như vận hành cho các loại thiết bị trong hệ thống điện EMTP là một trong những công cụ phân tích hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả

Với sự đóng góp của hàng loạt các Công ty điện lực và các Trường đại học Bắc Mỹ chương trình EMTP đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi từ

đầu những năm 1970 EMTP được chính thức thương mại hoá từ năm 1984

Đến năm 1986, phiên bản độc lập của EMTP là ATP (Alternative Transients Programme) đã được hình thành ATP/EMTP là phần mềm mã nguồn mở và

được cung cấp hoàn toàn miễn phí

ở nước ta, chương trình ATP/EMTP đã bước đầu được sử dụng rất có hiệu quả trong tính toán thiết kế, vận hành đường dây 500kV Bắc – Nam

3.1.1 Nguyên tắc hoạt động:

Chương trình ATP/EMTP tính toán những giá trị cần quan tâm trong hệ thống điện theo các hàm thời gian, đặc biệt là nhiễu Về cơ bản, quy tắc hình thang của phép tích phân được sử dụng để giải quyết các phương trình vi phân của các thành phần hệ thống trong miền thời gian:

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 36

- Sử dụng phương pháp tích phân hình thang để giải các phương trình vi phân của các thành phần hệ thống trong miền thời gian Điều kiện ban đầu có thể xác định tự động bằng cách giải bài toán ở chế độ xác lập hoặc được đưa vào bởi người sử dụng để làm cho các thành phần đơn giản hơn

- TACS (Transient Analysis of Control Systems) và ngôn ngữ mô phỏng MODELS có khả năng mô phỏng hoá các hệ thống điều khiển và các thành phần bằng các đặc tính phi tuyến, mô phỏng hiện tượng hỏng hóc, xung sét và các dạng đóng cắt kể cả chuyển mạch của các van

- Tính toán đáp ứng của tần số đối với hệ thống bằng cách sử dụng đặc tính quét tần số (Frequency Scan)

- Phân tích hài trong miền tần số bằng cách sử dụng đặc tính Harmonic Frequency Scan

Số lượng máy điện 3 pha 90

3.1.3 Mô hình hợp nhất các module mô phỏng trong ATP/EMTP:

- Mô hình ATP/EMTP:

ATP có các chương trình phụ (Supporting Programs): đó là các thủ tục

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 37

ATP liên kết qua lại với TACS và MODELS để đi phân tích hệ thống

điều khiển ATPDraw được dùng để thành lập các mô hình mạch điện, dùng trong giao tiếp giữa ATP với TACS và MODELS khi chạy mô phỏng

ra các mô phỏng mới nhờ ngôn ngữ MODELS của chương trình

+ Module PCPlot: là module để in kết quả và vẽ đồ thị ở chế độ quá độ của các thông số (điện áp nút, điện áp nhánh, dòng điện nhánh, mô men, tốc

độ, góc lệch )

+ Module PlotXY: là module để in kết quả ở chế độ xác lập của các thông số (điện áp nút, dòng điện nhánh, dòng công suất nhánh, tổn thất công suất trên nhánh, tổng công suất phát và tổng tổn thất công suất…)

+ Module GTPPlot: là module xem tín hiệu xuất ra từ ATPDraw

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 38

+ Module Programmer’s File Editor (PFE): là module quản lý các file dữ liệu đầu vào và xem/in danh sách đầu ra

- Ngoài 6 module chính nói trên trong ATP còn có các module và chương trình hỗ trợ khác Trong 6 module chính trên thì module ATPDraw

đóng vai trò nền tảng cho các module khác

Hình 3.2: Mối tương quan giữa ATPDraw và các module khác

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 39

3.1.4 Các thiết bị tiêu chuẩn trong ATPDraw:

Hình 3.3: Cửa sổ giao diện của ATPdraw

ATPDraw là chương trình đồ hoạ, đồng thời là phiên bản ATP của EMTP trên nền Windows Trong ATPDraw người dùng có thể xây dựng các mạch điện và lựa chọn các thành phần có trong thư viện ATPDraw cung cấp các phần tử mẫu, các phần tử mẫu này có thể làm việc đồng thời trên nhiều mạch và sao chép thông tin giữa các mạch Hầu hết các thiết bị tiêu chuẩn trong ATPDraw (cả 1 pha và 3 pha) đều được cung cấp trong TACS, đồng thời người dùng có thể tạo ra thiết bị mới trong MODELS Các thiết bị tiêu chuẩn

đều có đầy đủ chức năng điều chỉnh hình hoạ, dữ liệu và có thể kiểm tra, thực hiện trong miền tần số

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 40

3.1.4.1 Nguồn (Sources):

Trong chương trình ATP/EMTP có hai loại nguồn được mô phỏng là nguồn điện tĩnh và nguồn điện động Nguồn điện tĩnh là dạng nguồn điện cho trước giá trị biên độ (điện áp hoặc dòng điện), góc pha, thời điểm bắt đầu và thời điểm kết thúc Nguồn điện động là các dạng máy điện quay (đồng bộ hay không đồng bộ)

Chương trình ATP/EMTP có thể mô phỏng các dạng nguồn sau đây:

- Nguồn theo yêu cầu người đặt bài toán nhờ ứng dụng mô đun điều khiển TACS (Transient Analysis of Control systems)

- Nguồn một chiều

- Nguồn hình thang

- Nguồn dạng răng cưa (Ramp function)

- Nguồn hình sin (Sinussoidal function) f(t) = A.cos(2πft + ϕ)

- Nguồn dạng sét (Surge function) f(t) = A.(e-at – e-bt)

- Nguồn điều biến (Modulated soure)

- Máy điện 3 pha và máy điện tổng hợp

Tất cả các loại nguồn trên có thể là nguồn dòng hoặc nguồn áp

Ch−¬ng 3: Ch−¬ng tr×nh m« pháng qu¸ tr×nh Q§§T trong HT§ ATP/EMTP 41

B¶ng 3.2: C¸c lo¹i nguån trong ATP

- §−êng d©y th«ng sè r¶i cã th«ng sè h»ng

- §−êng d©y th«ng sè r¶i cã th«ng sè phô thuéc tÇn sè

- M¸y biÕn ¸p c¸c lo¹i

Khi cÇn nghiªn cøu chi tiÕt m« h×nh ®−êng d©y, cã thÓ sö dông c¸c

Chương 3: Chương trình mô phỏng quá trình QĐĐT trong HTĐ ATP/EMTP 42

module “Cable constants ” hoặc “Line constants” để xây dựng ma trận tổng trở Các kích thước hình học của đường dây (đường kính dây dẫn, khoản cách giữa các pha, chiều cao treo dây, ) đều được thể hiện trong các module này

Bảng 3.3: Các phần tử tuyến tính

Ch−¬ng 3: Ch−¬ng tr×nh m« pháng qu¸ tr×nh Q§§T trong HT§ ATP/EMTP 43

B¶ng 3.4: C¸c phÇn tö phi tuyÕn

Ch−¬ng 3: Ch−¬ng tr×nh m« pháng qu¸ tr×nh Q§§T trong HT§ ATP/EMTP 44

B¶ng 3.5: C¸c d¹ng ®−êng d©y cã th«ng sè tËp trung

B¶ng 3.6: C¸c lo¹i ®−êng d©y cã th«ng sè r¶i (®−êng d©y ho¸n vÞ)