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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TRUNG HIẾU PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN TRONG TÍNH TỐN Q ĐIỆN ÁP HỆ THỐNG NỐI ĐẤT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TRUNG HIẾU PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN TRONG TÍNH TỐN Q ĐIỆN ÁP HỆ THỐNG NỐI ĐẤT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: LÊ TRUNG HIẾU - Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 17/02/1976 - Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: Giồng Trôm, Bến Tre - Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Trƣờng Cao Đẳng Nghề Trà Vinh Điện thoại quan: - Điện thoại nhà riêng: 0919186867 Fax: - E-mail: lthieu76@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Cao đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy - Thời gian đào tạo: 09/1995 – 09/1998 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy - Thời gian đào tạo từ 10/2000 đến 10/2002 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Điện Khí Hóa – Cung Cấp Điện Năm tốt nghiệp: 2003 III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Từ 10/1998 đến 10/2000 Thành phố HCM Từ 06/2003 đến 09/2004 Công ty Cổ Phần In Bến Tre Từ 09/2004 đến 09/2008 Từ 12/2008 đến Công ty Cổ Phần Bƣu Chính Viễn Thơng Sài Gịn(SPT) Trƣờng Cao Đẳng Nghề Trà Vinh i Luan van Công việc đảm nhiệm Lắp đặt điện, nƣớc cơng trình dân dụng Bảo trì điện Nhân viên kỹ thuật Giáo viên Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 10 năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) ii Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn 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 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 hoàn thành luận văn thời hạn Xin chân thành cảm ơn gia đình ln bên tơi ủng hộ, động viên cho tơi q 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 quý báu quý Thầy, Cô 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 Luan van 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 q 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 q 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q 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 Luan van 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 mơ 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn 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 khơng gian theo thời gian phƣơng pháp sai phân hữu hạn 30 3.2.1 Sóng điện từ không gian tự với điều kiện biên hấp thụ tuyệt đối 32 3.2.2 Sóng điện từ môi 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 tốn q 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 TỐN Q ĐIỆN ÁP TRÊN 44 HỆ THỐNG NỐI ĐẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP 44 SAI PHÂN HỮU HẠN 44 vii Luan van 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 Luan van 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 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 Luan van 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính toán 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 toán 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q 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 Luan van 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính toán 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 Luan van 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 Luan van 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q 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 Luan van 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 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q 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 Luan van  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 Luan van 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 Luan van S K L 0 Luan van ... Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính toán 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... 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. .. 28 Luan van Phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn q điện áp hệ thống nối đất Chƣơng PHƢƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 3.1 Những khái niệm sử dụng phuơng pháp sai phân hữu hạn 3.1.1 Hệ thống đại ƣợng