Mạng và thiết bị siêu cao - Chương 1

Tài liệu tham khảo Mạng và thiết bị siêu cao

Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 1 Chỉång 1 CẠC THÄNG SÄÚ CA ÂỈÅÌNG DÁY TRUƯN TI ÂIÃÛN. 1.1. ÂỈÅÌNG DÁY TRUƯN TI ÂIÃÛN TRÃN KHÄNG. Kãút cáúu âiãøn hçnh ca mäüt âỉåìng dáy truưn ti âiãûn trãn khäng (hçnh1.1) gäưm cọ: cäüt, dáy dáùn, sỉï v cạc phủ kiãûn, dáy chäúng sẹt. Hçnh 1.1: Kãút cáúu âiãøn hçnh ca âỉåìng dáy truưn ti âiãûn (cọ phán pha). Cạc cäüt ca âỉåìng dáy trãn khäng âỉåüc sỉí dủng âãø giỉỵ cạc dáy dáùn åí âäü cao nháút âënh so våïi màût âáút v màût nỉåïc, âm bo an ton cho ngỉåìi v cạc phỉång tiãûn giao thäng hoảt âäüng, âãø cho âỉåìng dáy lm viãûc tin cáûy. Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 2 Cạc cäüt ca âỉåìng dáy trãn khäng âỉåüc chãú tảo tỉì gäù, thẹp, bã täng cäút thẹp v håüp kim nhäm. Cạc âỉåìng dáy trãn khäng mäüt mảch v hai mảch âỉåüc sỉí dủng phäø biãún. Hai mảch ca âỉåìng dáy trãn khäng cọ thãø bäú trê trãn cng mäüt cäüt. Ngoi ra khi âỉåìng dáy cọ m>230 kV thç nãn phán pha dáy dáùn âãø hản chãú täøn tháút váưng quang. Trong thỉûc tãú, âäúi våïi cạc âỉåìng dáy truưn ti âiãûn cao ạp, ngỉåìi ta thỉåìng sỉí dủng cạc loải dáy dáùn nhỉ: dáy nhäm li thẹp AC, dáy nhäm li thẹp tàng cỉåìng ACSR (aluminum conductor steel-reinforced), dáy ton nhäm AAC (all aluminum conductor), dáy ton håüp kim nhäm AAAC (all aluminum alloy conductor), v dáy nhäm li håüp kim nhäm ACAR (aluminum conductor alloy reinforced). Såí dé, cạc loải dáy nhäm ny âỉåüc sỉí dủng phäø biãún l vç giạ thnh tháúp v chụng nhẻ hån nhiãưu so våïi dáy âäưng. Ngoi ra, trong tỉû nhiãn nhäm l kim loải däưi do hån so våïi âäưng. Âãø tiãûn theo di nhỉỵng pháưn tiãúp theo v dãù dng trong viãûc qui âäøi, dỉåïi âáy trçnh by 1 säú âån vë âo chiãưu di phäø biãún åí 1 säú nỉåïc Bàõc M v Cháu Áu. 1mile = 1609 m 1 inch = 2,54 cm 1 feet (ft) = 12 inch = 30,48 cm 1 mil = 0,001 inch =10-3 inch Âãø âo tiãút diãûn dáy dáùn cn sỉí dủng âån vë: 1 cmil (circular mil) = 5,067.10-4 mm2 1 cmil l diãûn têch ca 1 hçnh trn cọ âỉåìng kênh l 1mil hay 10-3 inch. 1.2. ÂIÃÛN TRÅÍ TẠC DỦNG CA ÂỈÅÌNG DÁY. Âiãûn tråí mäüt chiãưu ca mäüt dáy dáùn trn tải mäüt nhiãût âäü nháút âënh âỉåüc xạc âënh båíi cäng thỉïc: FlRρ= (1.1) Trong âọ: ρ: âiãûn tråí sút ca dáy dáùn. l : chiãưu di dáy dáùn. F : tiãút diãûn ca dáy dáùn. Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 3 Âiãûn tråí ca dáy dáùn chëu nh hỉåíng ca cạc úu täú nhỉ: táưn säú, âäü vàûn xồõn ca dáy dáùn v nhiãût âäü. Khi dng âiãûn xoay chiãưu chảy trong dáy dáùn, sỉû phán phäúi ca dng âiãûn l khäng âãưu nhau trãn tiãút diãûn dáy dáùn v máût âäü dng táûp trung låïn nháút åí bãư màût ca dáy dáùn. Vç váûy, âiãûn tråí xoay chiãưu cọ pháưn cao hån so våïi âiãûn tråí mäüt chiãưu. Hiãûn tỉåüng ny âỉåüc gi l hiãûu ỉïng bãư màût (skin effect). Khi dáy dáùn âỉåüc chãú tảo åí dảng vàûn xồõn, mäùi såüi vàûn xồõn s di hån såüi ban âáưu. Kãút qu, âiãûn tråí ca dáy dáùn vàûn xồõn s cao hån so våïi giạ trë tênh toạn tỉì biãøu thỉïc 1.1. Âiãûn tråí ca dáy dáùn s tàng lãn khi nhiãût âäü tàng lãn theo qui lût gáưn nhỉ l tuún tênh v cọ thãø âỉåüc tênh theo cäng thỉïc: 1212tTtTRR++= (1.2) Trong âọ: R2 v R1 l âiãûn tråí dáy dáùn tỉång ỉïng våïi nhiãût âäü t2( C0) v t1 ( C0). T l hàòng säú nhiãût âäü phủ thüc vo váût liãûu dáy dáùn. Âäúi våïi dáy nhäm thç T 228≈ . 1.3. ÂIÃÛN CM CA DÁY DÁÙN ÂÅN. 1.3.1. ÂIÃÛN CM BÃN TRONG DÁY DÁÙN. Dng âiãûn I chảy qua dáy dáùn s sinh ra tỉì trỉåìng bãn trong v bãn ngoi dáy dáùn. Âiãûn cm L l tè säú giỉỵa täøng tỉì thäng mọc vng λ v dng âiãûn I chảy qua dáy dáùn, âỉåüc xạc âënh theo cäng thỉïc: L= Iλ (1.3) Xẹt mäüt dáy dáùn trn våïi bạn kênh r, mang dng âiãûn I nhỉ trçnh by åí hçnh 1.2 Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 4 rrrrr Hçnh 1.2: Tỉì thäng mọc vng ca dáy dáùn. Gi O l tám ca màût càõt ngang dáy dáùn. Xẹt vi phán ds chiãưu di ds, chiãưu räüng dx cạch tám O mäüt âoản x. Gi Hx l cỉåìng âäü tỉì trỉåìng tải nhỉỵng âiãøm cạch tám O mäüt âoản x. Theo âënh lût Ampere vãư quan hãû giỉỵa Hx v Ix, ta cọ: xxxIdsH =∫Π20 (1.4) Hay xH = xIxπ2 (1.5) Våïi Ix l dng âiãûn khẹp mảch tải bạn kênh x. Âãø âån gin, ta b qua hiãûu ỉïng màût ngoi v gi thiãút máût âäü dng phán bäú âãưu trong ton bäü màût càõt ngang ca dáy dáùn, ta cọ biãøu thỉïc: 22rIxIxππ= (1.6) Thay Ix tỉì (1.6) vo (1.5) ta âỉåüc: Ix x r I dxds Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 5 xrIHx22π= (1.7) Cm ỉïng tỉì tải vë trê x âỉåüc xạc âënh båíi: xrIHBxx22πµµ== (1.8) Trong âọ: rµµµ0= (1.9) =0µâäü tỉì tháøm ca khäng khê, =0µ710.4−π , H/m. =rµâäü tỉì tháøm tỉång âäúi. Âäúi våïi kim loải mu =rµ1. Do âọ: xrIxrIBx272010.22−==πµ (1.10) Xẹt mäüt âoản âỉåìng dáy cọ chiãưu di 1 mẹt nhỉ hçnh 1.3. Hçnh 1.3. Tỉì âáy ta tênh toạn âỉåüc vi phán tỉì thäng Φdx gỉíi qua pháưn tỉí vi phán dx cọ Φd Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 6 diãûn têch dx.1 (m2) : xdxrIdxBdxx2710.21.−==Φ , (Wb/m) (1.11) Vi phán tỉì thäng Φdx ny chè mọc vng våïi 1 pháưn ca dáy dáùn tỉì tám âãún bạn kênh x. Gi thiãút máût âäü dng âiãûn l âãưu, chè cọ pháưn 22rxππ ca dng âiãûn täøng cäüng l âỉåüc mọc vng, vç váûy tỉì thäng mọc vng trãn 1 âån vë di ca dáy dáùn tỉì tám âãún bạn kênh x l: dxxrIdrxdxx3472210.2−=Φ=ππλ (1.12) Suy ra tỉì thäng mọc vng ca c dáy dáùn båíi têch phán xdλ tỉì 0 âãún r. ∫ ∫−==r rxtrongdxxrIdxd0 034710.2λλ IrrI744710.21410.2−−== , (Wb/m) (1.13) Âiãûn cm bãn trong dáy dáùn: 710.21−==ILtrongtrongλ , (H/m) (1.14) Nháûn xẹt: Âiãûn cm bãn trong ca dáy dáùn trongL khäng phủ thüc vo bạn kênh r ca dáy dáùn. 1.3.2. TỈÌ THÄNG MỌC VNG GIỈỴA HAI ÂIÃØM BÃN NGOI DÁY DÁÙN. Xẹt cỉåìng âäü tỉì trỉåìng xH bãn ngoi dáy dáùn tải bạn kênh x > r nhỉ hçnh v 1.4. Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 7 Hçnh 1.4: Tỉì thäng mọc vng giỉỵa 2 âiãøm D1 v D2. Xẹt vi phán dx (hçnh äúng dy dx, di 1 m) cạch tám O mäüt âoản x. Theo âënh lût dng âiãûn ton pháưn: ∫= IdxHx Hay IHxx=.2π Suy ra HxIxπ2= (1.15) Cm ỉïng tỉì tải vë trê x: xIHBxxπµµ200== (1.16) Tỉì thäng xun qua màût càõt ngang dx: dxxIdxBdFBdxxxπµ21.0===Φ (1.17) Tỉì thäng mọc vng: dxxIddxxπµλ20=Φ= , (Wb.vng/m) (1.18) Tỉì thäng mọc vng åí giỉỵa 2 âiãøm D1 v D2 l têch phán ca xdλ tỉì D1 âãún D2: ∫===21120012ln212DDngoaiDDIdxxIπµπµλλ (1.19) Âiãûn cm giỉỵa 2 âiãøm bãn ngoi dáy dáùn do tỉì thäng mọc vng 12λ gáy nãn: D1 x dx I D2I2 r Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 8 1201212ln21DDILLngoπµλ=== , (H/m) (1.20) Våïi 0µ - âäü tỉì tháøm ca khäng khê, 0µ = 710.4−π , (H/m). Do âọ: 12712ln10.2DDL−= , (H/m) (1.21) 1.4. ÂIÃÛN CM CA ÂỈÅÌNG DÁY MÄÜT PHA GÄƯM 2 DÁY DÁÙN. Xẹt âoản âỉåìng dáy 1 pha di 1 mẹt gäưm 2 dáy dáùn cọ bạn kênh r1 v r2 nhỉ trçnh by åí hçnh v 1.5. ⊗  ⊕ Hçnh 1.5: Âoản âỉåìng dáy mäüt pha 2 dáy dáùn di 1 mẹt. Hai dáy dáùn cạch nhau mäüt khong D. Dáy dáùn (1) mang dng âiãûn I1 âi vo, cn dáy dáùn (2) mang dng âiãûn I2 âi ra ngoi (I1= - I2). Âiãûn cm ca dáy dáùn (1) mang dng âiãûn I1 gäưm 2 thnh pháưn: mäüt pháưn do tỉì thäng bãn trong dáy dáùn, mäüt pháưn do tỉì thäng bãn ngoi dáy dáùn. 7110.21−=trongL , (H/m) (1.22) 17121ln10.21rDdLDrngoai−∫==λ , (H/m) (1.23) Âiãûn cm täøng cäüng ca dáy dáùn (1) l: D r1 r2 I1 I2 Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 9 ngoaitrongLLL111+= 177ln10.210.21rD−−+= +=−17ln4110.2rD +=−1417lnln10.2rDe 4117ln10.2−−=erD , (H/m) (1.23) Ta gi 14111.7788,0' rerr ==− l bạn kênh tỉång âỉång ca dáy dáùn bạn kênh r1 (r1' cn âỉåüc gi l GMR - Geometric Mean Radius, âỉåüc xem nhỉ l bạn kênh ca 1 dáy dáùn tỉåíng tỉåüng gi thiãút khäng cọ tỉì thäng bãn trong nhỉng cọ cng âiãûn cm nhỉ dáy dáùn bạn kênh r1). Tọm lải: 'ln10.2171rDL−= , (H/m) (1.24) Tỉång tỉû, âiãûn cm ca dáy dáùn (2) l: 'ln10.2272rDL−= , (H/m) (1.25) Âiãûn cm ca ton bäü mảch âiãûn 2 dáy l: ''ln10.4''ln10.2217212721rrDrrDLLL−−==+= , (H/m) (1.26) Nãúu 2 dáy dáùn l nhỉ nhau, rrr ==21 v LLL ==21, khi âọ âiãûn cm cho mäùi pha trãn 1 mẹt chiãưu di âỉåìng dáy âỉåüc xạc âënh theo cäng thỉïc: 'ln10.27rDL−= , (H/m) (1.27) 1.5. TỈÌ THÄNG MỌC VNG CA MÄÜT DÁY DÁÙN TRONG MÄÜT NHỌM DÁY DÁÙN. Xẹt trỉåìng håüp täøng quạt 1 nhọm dáy dáùn gäưm n dáy dáùn v cọ täøng dng âiãûn ∑= 0I nhỉ hçnh v 1.6. Cạc dáy dáùn 1, 2, ., n cọ bạn kênh tỉång ỉïng r1, r2, ., rn mang dng âiãûn láưn lỉåüt l I1, I2, .In. Gi khong cạch tỉì cạc dáy dáùn âãún 1 âiãøm P nàòm bãn ngoi láưn lỉåüt l D1p, D2p, ., Dnp. Mảng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 10 Hçnh 1.6: Nhọm dáy dáùn X gäưm n dáy dáùn. Nhỉ â gi thiãút åí trãn: 0 21=+++++niIIII (1.28) Tỉì thäng mọc vng 11 pλ ca dáy dáùn 1 sinh ra do dng 1I kãø c tỉì thäng bãn trong dáy dáùn (xẹt trong khong dáy 1 -> P, khäng xẹt âãún tỉì thäng xa hån P). +=−111711ln41.10.2rDIppλ 'ln.10.21117rDIp−= , (Wb.vng/m) (1.29) Tỉì thäng mọc vng våïi dáy dáùn 1 do dng âiãûn I2 gáy ra (khäng xẹt âãún tỉì thäng xa hån P) s bàòng tỉì thäng do I2 sinh ra giỉỵa P v dáy dáùn 1. 1222721ln.10.2DDIpp−=λ (1.30) Täøng tỉì thäng mọc vng: pnppp 121111 .λλλλ+++= +++=−nnpnppDDIDDIrDI112221117ln .ln'ln10.2 P pD1 npD pD2 pD3 1I 1r 2I 2r 3I 3r nInr 1 2 3 n . [...]... cmr 4795 ,1 2 2.959 == Tỉì cäng thỉïc (1. 48) ta xạc âënh âỉåüc GMD: 3 312 312 DDDGMD = m08 91, 1 712 72,275636 ,13 5636 ,13 3 =ìì= Baùn kờnh trung bỗnh hỗnh hoỹc tổồng âæång våïi 4 såüi phán pha: Theo cäng thæïc (1. 63) v (1. 105) , ta cọ: 4 3 16 4 2 1 .09 .1) 2( dDdddDGMR ssL ×=××××= mcm 200364, 010 0364,204 617 3 .10 9 .1 2 4 3 =×=×= − 4 3 .09 .1 drGMR C ×= mcm 212 336, 010 2336, 214 64795 ,10 9 .1 2 4 3 =×=×= − ... trỗnh baỡy ồớ hỗnh 1. 19. Xaùc õởnh GMR cuớa dỏy dỏựn trong nhoïm. Hỗnh 1. 19: Bóử mỷt cừt ngang cuớa dỏy dỏựn bóỷn xoừn. Baỡi giaới: Tổỡ hỗnh v 1. 19, khong cạch tỉì såüi dáy dáùn 1 âãún táút c såüi dáy dáùn khạc l: rer 4 1 ' − = rDDD 2 17 1 612 === rD 4 14 = rDDDD 32 2 45 2 14 1 513 =−== Tỉì (1. 57), GMR ca dáy dáùn trãn l: 49 6 71 6 17 1 615 1 413 12 )('.)'(... 3 SCSBSAL DDDGMR = , (m) m1.0 312 20058 .11 5557 .19 4352.0 3 =××= Âiãûn cm cho mäùi pha laì: L GMR GMD L ln10.2 7− = , (H/m) )/( 1. 0 312 2 03227 .12 ln10.2 7 mH − = )/( 1. 0 312 2 03227 .12 ln 10 10 .10 .2 3 3 7 kmmH − − = )/(4 914 .0 kmmH= Tỉång tỉû, tỉì (1. 66), thay b s D båíi b r , ta cọ GMR cho mäùi nhọm pha l: ' 4 2 ' )( aa b aa b A DrDrr == , (m) m000645 .11 10 910 3.0 =×= ' 4 2 ' )( bb b bb b B DrDrr... (1. 117 ) Màût khạc tỉì (1. 116 ) v (1. 117 ) ta coï:         −==+ 3 3 21 3 312 312 0 lnln 2 3 3 HHH HHH r GMD q VVV a anacab πε (1. 118 ) Suy ra: 3 H a q b q c q a q− b q− c q− 1 H 12 H 2 H 13 H 23 H )1( )2( )3( )&apos ;1( )'2( )'3( Maûng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 34 C GMR GMD C ln 2 0 πε = , (F/m) 010 7.0 075 318 6,0 4408 ,13 ln 10 85.82 12 = ìì = ... trong âọ a 1 - a 2 , b 1 - b 2 , c 1 - c 2 l cạc mảch song song. Hỗnh 1. 11: ổồỡng dỏy keùp phỏn pha. Phổồng phaùp GMD coù thóứ õổồỹc sổớ duỷng õóứ tỗm âiãûn cm cho mäùi pha. Ta nhọm cạc pha âäưng nhỏỳt laỷi vồùi nhau vaỡ sổớ duỷng (1. 56) õóứ tỗm GMD giỉỵa mäùi nhọm pha. 4 2 212 211 1 babababaAB DDDDD = , (m) 4 2 212 211 1 cbcbcbcbBC DDDDD = , (m) 4 2 212 211 1 cacacacaAC DDDDD... m SS HDD babc 8007.6 2 5 .12 5 .16 )5.6( 2 )( 2 2 2 3322 2 23'' =       − +=       − +== mS 11 11 = mS 5 .16 22 = mS 5 .12 33 = a b c a’ b’ c’ mH 7 12 = mH 5.6 23 = Maûng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 41 25920 .1 213 52 .11 ln 10 85. 814 .32 12 ììì = (F/m) )/( 10 10 3 6 kmF à ì )/(0254.0 kmF à = Vờ duỷ 1. 6. Cho mäüt âỉåìng dáy 345-kV kẹp ba pha hoạn vë gäưm cọ 1 dáy ACSR. Dáy dáùn ca mäùi... (1. 109) Âiãûn dung cho mäùi pha laì: C GMR GMD C ln 2 0 πε = , (F/m) (1. 110 ) 11 S 22 S 33 S 1 a 1 c 1 b 2 b 2 a 2 c Maûng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 35 L GMR GMD L ln10.2 7− = , (H/m) 88 91. 0 200364,0 08 91, 17 ln10.2 7 == − , (mH/km) Tỉì (1. 110 ) âiãûn dung cho mäùi pha: C GMR GMD C ln 2 0 πε = , (F/m) 012 7.0 212 336,0 08 91, 17 ln 10 85.82 12 = ×× = − π ... , (Wb.vng/m) (1. 42) Khi pha a åí vë trê (3)         ++= − 2 313 7 3 1 ln 1 ln 1 ln10.2 D I D I GMR I cb a aa λ , (Wb.voỡng/m) (1. 43) Tổỡ thọng trung bỗnh cuớa pha a: 3 3 21 aaa a λλλ λ ++ =         ++= − 13 2 312 132 312 7 1 ln 1 ln 1 ln3 3 10 .2 DDD I DDD I GMR I cb a a 13 D 23 D 12 D a b c a b c a b c (1) (3) (2) Maûng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû... tháût ca dáy dáùn l mcmr 017 1, 010 70 815 ,1 2 =×= − Bạn kờnh trung bỗnh hỗnh hoỹc cuớa dỏy dỏựn: 013 3,0 4 1 == .reGMR L m Tỉì cäng thỉïc (1. 48) ta xạc âënh âỉåüc GMD: 3 312 312 DDDGMD = m4408 ,13 )668 ,10 2(668 ,10 668 ,10 3 =×××= Tỉì (1. 68), âiãûn cm cho mäùi pha : L GMR GMD L ln10.2 7− = , (H/m) 38 .1 013 53 312 .0 4408 ,13 ln10.2 7 == − , (mH/km) Tỉì (1. 1 01) âiãûn dung cho mäùi pha: r GMD V q C an q ln 2 0 πε ==... 0083.0 017 0 815 ,0 4408 ,13 ln 10 85.82 12 = ìì = , )/( kmF à b mD 668 ,10 12 = mD 668 ,10 23 = mD 336, 21 13 = c Maûng & thiãút bë siãu cao. Bäü män Hãû thäúng âiãûn. Biãn soản: Âinh Thnh Viãût Trang 18 1. 8. ÂIÃÛN CM CA ÂỈÅÌNG DÁY KẸP BA PHA. Xẹt mäüt âỉåìng dáy kẹp ba pha våïi quan hãû vë trờ pha nhổ trỗnh baỡy ồớ hỗnh veợ 1. 11 ồớ vë trê tæång âäúi a 1 b 1 c 1 - c 2 b 2 a 2 . pnppp 12 111 1...λλλλ+++= +++=−nnpnppDDIDDIrDI 112 2 211 17ln...ln'ln10.2 P pD1 npD pD2 pD3 1I 1r 2I 2r 3I 3r nInr 1 2 3 n ... . (1. 34) Âàût 11 1' Dr = . Váûy: +++=−nnpDIDIDI 112 211 1 711 ln...1ln1ln10.2λ (1. 35) 1. 6. ÂIÃÛN CM CA ÂỈÅÌNG