(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất

(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất(Luận văn thạc sĩ) Phương pháp sai phân hữu hạn trong tính toán quá điện áp hệ thống nối đất

Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 10 năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) ii Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết xin chân thành kính trọng biết ơn sâu sắc quý Thầy, Cô giảng viên trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho tơi tồn khóa học Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Hồ Văn Nhật Chƣơng, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực đề tài luận văn tốt nghiệp giúp tơi hồn thành luận văn thời hạn Xin chân thành cảm ơn gia đình ln bên ủng hộ, động viên cho trình thực luận văn Với thời gian có hạn, việc thực luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến q báu q Thầy, Cơ bạn để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Ngƣời thực LÊ TRUNG HIẾU iii Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất TÓM TẮT Hiện tƣợng điện áp ảnh hƣởng trực tiếp đến lƣới điện, thiết bị điện hệ thống nối đất Vì để hệ thống nối đất, lƣới, thiết bị điện đƣợc an tồn, bảo đảm tính mạng ngƣời, tài sản, ta cần phải tìm phƣơng pháp tốt để tính tốn điện áp hệ thống nối đất cách hiệu quả, đáng tin cậy Có nhiều phƣơng pháp tiếp cận để tính tốn q điện áp hệ thống nối đất nhƣ: cách tiếp cận mạch điện, trƣờng điện từ, theo mơ hình đƣờng dây truyền tải,…hoặc dùng phƣơng pháp số nhƣ phƣơng pháp phần tử hữu hạn, phƣơng pháp sai phân hữu hạn Phƣơng pháp phần tử hữu hạn hay phƣơng pháp tiếp cận để tính tốn q điện áp khó thực phức tạp Trong luận văn ngƣời viết dùng phƣơng pháp sai phân hữu hạn để tính tốn điện áp hệ thống nối đất Với phƣơng pháp việc thực đơn giản phƣơng pháp khác cho kết tin cậy Trong nội dung luận văn đƣợc chia làm chƣơng, bao gồm:  Chƣơng 1: Tổng quan  Chƣơng 2: Tổng quát điện áp hệ thống nối đất  Chƣơng 3: Phƣơng pháp sai phân hữu hạn  Chƣơng 4: Kết tính tốn q điện áp hệ thống nối đất phƣơng pháp sai phân hữu hạn  Chƣơng 5: Kết khảo sát tổng trở xung kích hệ thống nối đất phƣơng pháp sai phân hữu hạn  Chƣơng 6: Kết luận iv Phương pháp sai phân hữu hạn tính toán điện áp hệ thống nối đất ABSTRACT Overvoltage phenomenon directly affects the power grid, electrical equipment on the grounding system Therefore, in order to be safe for the grounding system, power grid and electrical equipment, ensure the lives and property, we need to find the best method to calculate the voltage on grounding system most effectively and reliably There are many approaches to calculate the voltage on grounding system such as electrical circuit approach, electromagnetic fields, transmission line model or using the method of finite element method, finite difference method The finite element method or approach to calculate the voltage is difficult and complex In this thesis, the writer will use finite difference method to calculate the voltage of the grounding system With this method, the implementation is simpler than other methods and produces reliable results In this context the thesis is divided into five chapters, including: • Chapter 1: Overview • Chapter 2: Overview of the system voltage on grounding system • Chapter 3: Finite difference method • Chapter 4: Calculation results of overvoltage on grounding system using finite difference method • Chapter 5: Results of the survey total return shock on grounding system with finite difference method • Chapter 6: Conclusion v Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất MỤC LỤC Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.4 Điểm luận văn 1.5 Các nghiên cứu nƣớc TỔNG QUÁT VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP TRÊN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 2.1 Quá điện áp khí 2.1.1 Biên độ d ng s t xác suất xuất 2.1.2 Độ dốc đầu sóng d ng điện s t xác suất xuất 2.1.3 Cƣờng độ hoạt động s t 10 2.1.4 Cực tính s t 11 2.2 Quá điện áp nội 11 2.2.1 Phân loại điện áp nội 11 2.2.2 Vấn đề nối đất điểm trung tính hệ thống điện 13 2.3 Quá điện áp cộng hƣởng 15 2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ thống nối đất tản d ng điện sét 16 2.4.1 Khái niệm nối đất 16 2.4.2 Điện trở tản xung dạng nối đất tập trung 20 2.4.3 Điện trở xung nối đất kéo dài bỏ qua tƣợng ion hóa đất 20 2.4.4 Điện trở xung nối đất k o dài có q trình phóng điện đất 21 2.5 Tổng quan mơ hình nối đất phƣơng pháp số 21 2.5.1 Sơ lƣợc hƣớng tiếp cận mô hình tính tốn hệ thống nối đất thu sét 21 2.5.2 Cách tiếp cận mạch điện 23 2.5.3 Cách tiếp cận trƣờng điện từ 23 2.5.4 Cách tiếp cận hỗn hợp 24 2.5.5 Cách tiếp cận đƣờng dây truyền tải 24 vi Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất 2.6 Giới thiệu phƣơng pháp số phổ biến 25 2.6.1 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn 25 2.6.2 Phƣơng pháp sai phân hữu hạn 27 2.7 Hƣớng nghiên cứu đề tài 27 Chƣơng 29 PHƢƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 29 3.1 Những khái niệm sử dụng phuơng pháp sai phân hữu hạn 29 3.1.1 Hệ thống đại lƣợng chuẩn Gauss 29 3.1.2 Điều kiện biên 29 3.1.3 Hệ phƣơng trình Maxwell 29 3.2 Sóng điện từ lan truyền không gian theo thời gian phƣơng pháp sai phân hữu hạn 30 3.2.1 Sóng điện từ khơng gian tự với điều kiện biên hấp thụ tuyệt đối 32 3.2.2 Sóng điện từ mơi trƣờng điện môi lý tƣởng 33 3.2.3 Sóng điện từ mơi trƣờng điện mơi có tổn hao 34 3.3 Áp dụng phƣơng pháp sai phân hữu hạn để tính toán điện áp hệ thống nối đất 35 3.3.1 Phƣơng pháp sai phân hữu hạn 35 3.3.2 Mơ hình đƣờng dây truyền tải hệ thống nối đất 36 3.3.3 Áp dụng phƣơng pháp sai hữu hạn để tính mơ hình tƣơng đƣơng nối đất 36 3.3.4 Áp dụng phƣơng pháp sai phân vào nối đất 38 3.3.5 Cách tính điện áp, d ng điện dẫn chôn dƣới đất x t đến tƣợng ion hóa đất 40 3.3.6 Cách xác định d ng điện tản 41 3.3.7 Cách tính điện trở tản xung hệ thống nối đất 41 3.3.8 Mối liên hệ điện áp điện áp hệ thống lƣới nối đất 42 3.3.9 Thuật giải tổng quát cho nối đất 43 Chƣơng 44 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN QUÁ ĐIỆN ÁP TRÊN 44 HỆ THỐNG NỐI ĐẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP 44 SAI PHÂN HỮU HẠN 44 vii Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất 4.1 Kết khảo sát điện áp điểm vị trí 44 4.1.1 Kết khảo sát l = 100m với giá trị đầu, cuối 44 4.1.2 Kết khảo sát điện áp nối đất với chiều dài l =10; 30; 60; 90; 120m 45 4.1.3 Kết khảo sát điện áp đầu nối đất thay đổi bán kính r =15mm; độ chôn sâu d=0.8m 50 4.2 Kết khảo sát điện áp thay đổi giá điện trở suất đất 55 4.2.1 Kết khảo sát điện áp đầu l = 10m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 55 4.2.2 Điện áp x=0 l = 30m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 60 4.2.3 Khảo sát điện áp đầu thanh l = 60m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 63 4.2.4 Điện áp x=0 l = 90m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 67 4.2.5 Điện áp x=0 l = 120m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 72 Chƣơng 77 KẾT QUẢ KHẢO SÁT TỔNG TRỞ XUNG KÍCH TRÊN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 77 5.1 Kết khảo sát tổng trở xung kích cho nối đất với chiều dài l =10; 30; 60; 90; 120m thay đổi giá trị điện trở suất 77 5.1.1 Kết khảo sát tổng trở xung kích đầu l = 10m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 77 5.1.4 Tổng trở x=0 l = 90m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 84 5.1.5 Kết khảo sát tổng trở xung đầu l = 120m, ρđ =50, 100, 200, 300, 400, 500Ωm 85 5.2 Kết khảo sát tổng trở xung cho nối đất ứng với ρđ = 50Ωm thay đổi chiều dài l =10; 30; 60; 90; 120m 86 5.3 Ảnh hƣởng dạng sóng lên tổng trở xung nối đât 90 5.3.1 Dạng sóng i =( e-t/T1-e-t/T2) 91 5.3.2 Dạng sóng i =1(t) t ≥ 91 at(0  t   ds ) 92 1(t   ds ) 5.3.3 Dạng sóng i   5.3.4 Dạng sóng i =e-t/T 93 viii Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất  A.t (0  t   ds )  5.3.5 Dạng sóng i =  Bt  C ( ds  t  T ) 94 0(t  T )  5.3.6 Tổng hợp tổng trở xung giá trị d ng điện i =( e-t/T1-e-t/T2); i =1(t); 94 KẾT LUẬN 97 T I LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC 101 ix Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình S t đánh đƣờng dây tải điện Hình 2 Q điện áp khí xảy hệ thống điện Hình Dạng d ng điện s t Hình Xác suất phân bố d ng điện s t có biên độ lớn is Hình Đƣờng cong xác suất độ dốc đầu sóng d ng s t Hình Các dạng sóng tính tốn d ng điện s t 10 Hình Chạm đất pha lƣới có trung tính nối đất trực tiếp 14 Hình Hình ảnh tổng thể nối đất hệ thống điện 17 Hình Thanh cọc nối đất gh p lại với 17 Hình 10 Cọc đƣợc đóng cách mặt đất khoảng sâu 18 Hình 11 Cọc nối đất 18 Hình 12 Nối đất làm việc 19 Hình 13 Nối đất an toàn 19 Hình 14 Nối đất chống sét 20 Hình Mơ hình tính tốn Ex, Hy giá trị PP SPHH 31 Hình Mơ hình phân đoạn đƣờng dây truyền tải 37 Hình 3 Điện áp, d ng điện dẫn 40 Hình Biểu diễn xác định d ng điện tản 41 Hình Kết thu đƣợc l=100m ứng với giá trị x = 0; 50; 100m 44 Hình Kết thu đƣợc l = 10m đầu, cuối 46 Hình Kết thu đƣợc l = 30m đầu, cuối 47 Hình 4 Kết thu đƣợc l = 60m đầu, cuối 48 Hình Kết thu đƣợc l = 90m đầu, cuối 48 Hình Kết thu đƣợc l = 120m đầu, cuối 49 Hình Kết khảo sát đầu l = 10; 30;60;90;120m 50 Hình Kết khảo sát đầu l=10m 51 Hình Kết khảo sát đầu l=30m 52 Hình 10 Kết khảo sát đầu l=60m 52 x Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất Hình 11 Kết khảo sát đầu l = 90m 53 Hình 12 Kết khảo sát đầu l=120m 53 Hình 13 Kết khảo sát đầu l=10;30;60;90;120m 54 Hình 14 Kết khảo sát l=10m, ρđ =50 Ωm 55 Hình 15 Kết thu đƣợc l=10m; ρđ =100 Ωm 56 Hình 16 Kết thu đƣợc 10m; ρđ =200 Ωm 57 Hình 17 Kết thu đƣợc 10m; ρđ =300 Ωm 57 Hình 18 Kết thu đƣợc l=10m; ρđ =400 Ωm 58 Hình 19 Kết thu đƣợc l = 10m; ρđ =500 Ωm 58 Hình 20 Tổng hợp kết l=10m; ρđ =50;100; 200;300;400; 500Ωm 59 Hình 21 Kết thu đƣợc l = 30m; ρđ =300 Ωm 60 Hình 22 Kết thu đƣợc l=30; ρđ = 100 Ωm 60 Hình 23 Kết thu đƣợc l=30m; ρđ =200 Ωm 61 Hình 24 Kết thu đƣợc l=10m; ρđ =300 Ωm 61 Hình 25 Kết thu đƣợc l = 30m; ρđ =400 Ωm 62 Hình 26 Kết thu đƣợc l = 30m; ρđ =500 Ωm 62 Hình 27 Kết thu đƣợc l = 30m; ρđ =50;100;200;300;400;500 Ωm 63 Hình 28 Kết thu đƣợc l =60m, ρđ =50 Ωm 64 Hình 29 Kết thu đƣợc l=60m; ρđ =100 Ωm 64 Hình 30 Kết thu đƣợc l = 60m; ρđ =200 Ωm 65 Hình 31 Kết thu đƣợc l=60m; ρđ =300 Ωm 65 Hình 32 Kết thu đƣợc l =60m, ρđ =400 Ωm 66 Hình 33 Kết thu đƣợc l =60m, ρđ =500 Ωm 66 Hình 34 Tổng hợp kết l =60m ρđ =50;100;200;300;400;500 Ωm 67 Hình 35 Kết thu đƣợc l =90m, ρđ =50 Ωm 68 Hình 36 Kết thu đƣợc l =90m, ρđ =100 Ωm 68 Hình 37 Kết thu đƣợc l =90m, ρđ =200 Ωm 69 Hình 38 Kết thu đƣợc l =90m, ρđ =300 Ωm 69 Hình 39 Kết thu đƣợc l =90m, ρđ =400 Ωm 70 xi Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất figure(1) hold on; grid on; plot(tg(h),U(1,h)',' r'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Dien ap'); title('DIEN AP TAI VI TRI : 0m') legend('l=10m','l=30m','l=60m','l=90m','l=120m',-1) Chƣơng trình tổng hợp t nh tốn q độ đ u nối đất có chiều dài l = 10;30;60;90;120m, phƣơng pháp sai ph n hữu hạn Dạng dòng sét is(t) = 1.0.(e-14203.84*t – e-4880435*t); bán kính 15mm clc; clear all; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=80; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=20; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); %dien tro suat cua r= 15*10^(-3); l=120 ; d=0.8 ; %ban kinh luc truoc 0.5 %chieu dai %do chon sau cua %Ec=300000; % V/m nguong cuong dien truong gay ion hoa dat % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l v=6e8; %v=3e8/sqrt(er) ; %thoi hang van toc truyen song m/s ie=119 ; %so segment cua 20 dx=l/ie ; dt=dx/v ; N=18000; %9000 %IO=Ec*2*pi*r*dx/rod %Thong so dong set ak=14203.84 ; bk=4880435 ; 107 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất Im=1.0 ; %Khoi dong cac he so A=zeros(ie,N); B=zeros(ie,N); CC=zeros(ie,N); D=zeros(ie,N); %Cac he so cua phuong trinh lap A(1:ie,1:N)=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B(1:ie,1:N)=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC(1:ie,1:N)=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D(1:ie,1:N)=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); dI=zeros(ie+1,N+1); bankinh=zeros(ie+1); %Lap de tinh toan for z=1:ie for m= 1:N p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*(exp(-ak*p)-exp(-bk*p)); iss=Im*(exp(-ak*q)-exp(-bk*q)); I(1,m)=iss; % dong vao cua set for k=1 :ie I(k,m+1)=I(k,m)*A(k,m) +(U(k,m)-U(k+1,m))*B(k,m) ; if k>1 U(k,m+1)=U(k,m)*CC(k,m) + (I(k-1,m+1)-I(k,m+1))*D(k,m) ; end end % Dieu kien bien cua dien ap U(1,m)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L) ; tam1= I(1,m)*R+(I(1,m)-I(1,m+1))*L/dt; U(1,m)=U(2,m+1)+ tam1; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC(ie,m)+I(ie,m+1)*2*D(ie,m) ; tam2=I(ie,m)*R+(I(ie,m)-I(ie,m+1))*L/dt; U(ie+1,m+1)=U(ie,m)-tam2; end end 108 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất dI(1:ie,1:N)=I(1:ie,1:N)-I(2:ie+1,1:N); tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; %plot (U(1:ie+1,1:100:N)'); figure(gcf) plot(tg(h),U(1,h)','-y'); %plot(tg(h),U(5,h)','-g'); %plot(tg(h),U(9,h)','-b'); %plot(tg(h),U(19,h)','-k'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Dien ap'); title('DIEN AP TAI VI TRI : 0m') legend('l=10m','l=30m','l=60m','l=90m','l=120m',-1) Chƣơng trình tổng hợp t nh tốn q độ đ u nối đất hi thay đổi giá tr điện trở suất đất clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=20; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=500; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); r= 15*10^(-3); l=120 ; d=0.8 ; %dien tro suat cua %ban kinh luc truoc 0.5 %chieu dai %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; ie=119 ; %thoi gian khao sat(micro s) %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; 109 Phương pháp sai phân hữu hạn tính toán điện áp hệ thống nối đất %Thong so dong set ak=14203.84 ; bk=4880435 ; Im=1.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); pack %Lap de tinh toan for m= 1:N p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*(exp(-ak*p)-exp(-bk*p)); iss=Im*(exp(-ak*q)-exp(-bk*q)); I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D ; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; %plot (U(1:ie+1,1:100:N)'); figure(gcf) plot(tg(h),U(1,h)','-b'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Dien ap'); title('DIEN AP TAI VI TRI : 0m') legend('rod=50','rod=100','rod=200','rod=300','rod=400','rod=500',-1) 110 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất Chƣơng trình tổng hợp tính tốn tổng trở xung đ u nối đất thay đổi giá tr điện trở suất đất clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=80; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=50; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); %dien tro suat cua r= 15*10^(-3); l=120 ; d=0.8 ; %ban kinh luc truoc 0.5 %chieu dai %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; %thoi gian khao sat(micro s) ie=119 ; %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; %Thong so dong set ak=14203.84 ; bk=4880435 ; Im=1.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); Z=zeros(ie+1,N+1); pack %Lap de tinh toan for m= 1:N 111 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn điện áp hệ thống nối đất p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*(exp(-ak*p)-exp(-bk*p)); iss=Im*(exp(-ak*q)-exp(-bk*q)); I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D ; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; Z(1:ie,m+1)=U(1:ie,m+1)/I(1,m); end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; plot(tg(h),Z(1,h)',' r'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Tong tro'); title('TONG TRO TAI VI TRI : 0m, ') legend('l=10m','l=30m','l=60m','l=90m','l=120m','rod=500',-1) Chƣơng trình khảo sát tổng trở xung kích có dạng sóng i =( e-t/T1-e-t/T2) clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=20; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=200; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); r= 15*10^(-3); %dien tro suat cua %ban kinh luc truoc 0.5 l=60 ; %chieu dai d=0.8 ; %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); 112 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; %thoi gian khao sat(micro s) ie=59 ; %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; %Thong so dong set ak=14203.84 ; bk=4880435 ; Im=1.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); Z=zeros(ie+1,N+1); pack %Lap de tinh toan for m= 1:N p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*(exp(-ak*p)-exp(-bk*p)); iss=Im*(exp(-ak*q)-exp(-bk*q)); I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D ; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; Z(1:ie,m+1)=U(1:ie,m+1)/I(1,m); end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; 113 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất plot(tg(h),Z(1,h)','-r'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Tong tro'); title('TONG TRO TAI VI TRI : 0m, ') legend('(e(-t1/T)-e(-t2/T)',-1) Chƣơng trình hảo sát tổng trở xung kích có dạng sóng i =e-t/T clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=20; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=200; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); r= 15*10^(-3); %dien tro suat cua %ban kinh luc truoc 0.5 l=60 ; %chieu dai d=0.8 ; %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; %thoi gian khao sat(micro s) ie=59 ; %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; Im=1.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); Z=zeros(ie+1,N+1); pack 114 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn điện áp hệ thống nối đất %Lap de tinh toan for m= 1:N p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*p; iss=Im*q; I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; Z(1:ie,m+1)=U(1:ie,m+1)/I(1,m); end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; plot(tg(h),Z(1,h)','-b'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Tong tro'); title('TONG TRO TAI VI TRI : 0m, ') legend('I=1(t)',-1) Chƣơng trình khảo sát tổng trở xung kích có dạng sóng i =1(t) t ≥ clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=20; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=200; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); r= 15*10^(-3); %dien tro suat cua %ban kinh luc truoc 0.5 l=60 ; %chieu dai d=0.8 ; %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; 115 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn điện áp hệ thống nối đất C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; %thoi gian khao sat(micro s) ie=59 ; %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; Im=1.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); Z=zeros(ie+1,N+1); pack %Lap de tinh toan for m= 1:N p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*p; iss=Im*q; I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; Z(1:ie,m+1)=U(1:ie,m+1)/I(1,m); end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; 116 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất plot(tg(h),Z(1,h)','-b'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Tong tro'); title('TONG TRO TAI VI TRI : 0m, ') legend('I=1(t)',-1) at(0  t   ds ) 1(t   ds ) 10 Chƣơng trình khảo sát tổng trở xung kích có dạng sóng i   clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=20; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=200; %dien tro suat cua dat rot=0.25*10^(-6); r= 15*10^(-3); %dien tro suat cua %ban kinh luc truoc 0.5 l=60 ; %chieu dai d=0.8 ; %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; %thoi gian khao sat(micro s) ie=59 ; %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; Im=2.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); 117 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn điện áp hệ thống nối đất Z=zeros(ie+1,N+1); pack %Lap de tinh toan for m=1:N; p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=Im*p; iss=Im*p-q; I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; Z(1:ie,m+1)=U(1:ie,m+1)/I(1,m); end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; plot(tg(h),Z(1,h)','-m'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Tong tro'); title('TONG TRO TAI VI TRI : 0m, ') legend('I=At,I=1(t)',-1) 11 Chƣơng trình khảo sát tổng trở xung kích có dạng sóng i = clc; muy=4*pi*10^(-7); %he so dien moi er=20; %do tham dien tuong doi cua dat eo=1/(36*pi*10^9); %do tham dien tuyet doi rod=200; rot=0.25*10^(-6); r= 15*10^(-3); %dien tro suat cua dat %dien tro suat cua %ban kinh luc truoc 0.5 %tmax=1.2e-6; %thoi gian khao sat 118  A.t (0  t   ds )   Bt  C ( ds  t  T ) 0(t  T )  Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất l=60 ; %chieu dai d=0.8 ; %do chon sau cua % Cong thuc R,L,C,G W=log(2*l/sqrt(2*r*d))-1 ; L=muy*W/pi; C=pi*er*eo/W ; G=pi/(rod*W); R=rot/(pi*r*r); %thieu nhan voi l T=6e9 ; %thoi gian khao sat(micro s) ie=59 ; %so segment cua dx=l/ie ; dt=dx/T ; N=36000; %Thong so dong set ak=14203.84 ; bk=4880435 ; %Im=1.0 ; %Cac he so cua phuong trinh lap A=(1-R*dt/(2*L))/(1+R*dt/(2*L)); B=1.0/((R/2+L/dt)*dx); CC=(1-G*dt/(2*C))/(1+G*dt/(2*C)); D=1.0/((G/2+C/dt)*dx); %Khoi dong cac he so I=zeros(ie+1,N+1); U=zeros(ie+1,N+1); Z=zeros(ie+1,N+1); pack %Lap de tinh toan for m= 1:N p=(m+1)*dt; q=m*dt; is=0.833*1.2e6*p-0.01*50e6*p+0.0123; iss=0.833*1.2e6*q-0.01*50e6*q+0.0123; I(1,m)=iss; I(1:ie,m+1)=I(1:ie,m)*A +(U(1:ie,m)-U(2:ie+1,m))*B ; U(2:ie,m+1)=U(2:ie,m)*CC + (I(1:ie-1,m+1)-I(2:ie,m+1))*D ; U(1,m+1)=U(2,m+1)+I(1,m)*(R+L); U(1,m+1)=U(2,m)*CC+(0.5*(iss+is)-I(1,m+1))*2*D ; U(ie+1,m+1)=U(ie+1,m)*CC+I(ie,m+1)*2*D ; 119 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất Z(1:ie,m+1)=U(1:ie,m+1)/I(1,m); end tg=[1:N]*dt; h=1:N; figure(1) hold on; grid on; plot(tg(h),Z(1,h)',' r'); xlabel('Thoi gian'); ylabel('Tong tro'); title('TONG TRO TAI VI TRI : 0m, ') legend('I=e(-t/T)','I=at;t;0',-1) 120 S K L 0 ... hiệu Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất Ở luận văn phƣơng pháp số đƣợc sử dụng để tính điện áp hệ thống nối đất phƣơng pháp sai phân hữu hạn Vì phƣơng pháp dễ sử dụng... Phƣơng pháp sai phân hữu hạn  Chƣơng 4: Kết tính tốn q điện áp hệ thống nối đất phƣơng pháp sai phân hữu hạn  Chƣơng 5: Kết khảo sát tổng trở xung kích hệ thống nối đất phƣơng pháp sai phân hữu hạn. .. mặt đất khoảng sâu Hình 11 Cọc nối đất Hệ thống nối đất đƣợc phân làm loại nối đất: nối đất làm việc, nối đất an toàn, nối đất chống sét 18 Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống