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 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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật cao áp: Chương 3 Quá trình sóng trên đường dây tải điệnChương 3: Quá trình sóng trên đường dây tảiđiện Đường dây là 1 phần tử chiếm 1 khoảng khônggian rộng lớn trong hệ thống điện do đó khả năng sétđánh vào dây dẫn rất lớn. Khi sét đánh lên đường dâysản sinh ra sóng điện từ lan truyền dọc theo đườngdây vào TBA hoặc NMĐ và gây nên quá điện áp tácdụng nên cách điện của hệ thống, làm phá huỷ cáchđiện. phương trình truyền sóng:I) Hệ Sơ đồ thay thế của đường dây dài: L0 R0 L0 R0 C0 G0 C0 G0Hệ phương trình vi phân biểu diễn quá trình truyềnsóng trên đường dây: ∂u ∂i − = R0i + L0 ∂x ∂t ∂i ∂u − = G0u + C0 ∂x ∂tNếu đường dây không có tổn hao (R=0, G=0) tacó: ∂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 ∂tNghiệm tổng quát của hệ phương trình trên dướidạng sóng chạy như sau: u = f1 ( x − vt ) + f 2 ( x + vt ) 1 i = [ f1 ( x − vt ) − f 2 ( x + vt )] ZPhương trình trên là phương trình truyền sóng khôngcó tổn haoTrong đó: f1_ thành phần sóng tới f2_ thành phần sóng phản xạ 1 1Với : 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 /mII) Truyền sóng giữa 2 môi trường:Giả sử có sóng tới ut lan truyền trong môi trường có tổngtrở 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 2Thành phần sóng phảnxạu 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 21) 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 Z1Hiện tượng này gọi là hiện tượngphản xạ âm áp toàn phần Dòng điện sét đánh vào sẽ có biênđộ 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 utX 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 sóngTc = 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 CZ1Như vậy ta có thể chọn giâ trị C như thế nào đó đểgiảm độ dốc sóng truyền sang môi trường mới đếnmức độ cần thiết không gây hỏng cách điện dọc 3) Truyền sóng giữa 2 môi Z1 L ...