Đang tải... (xem toàn văn)
Môn học cung cấp cho sinh viên kiến thức tổng quan về hệ thống điện: lưới điện truyền tải và phân phối, thông số và mô hình các phần tử trong hệ thống điện như đường dây trên không, cáp ngầm, máy biến áp, và các phương pháp toán giải bài toán phân bố công suất trong hệ thống điện. Áp dụng kiến thức môn học để thiết kế đường dây và thiết kế mạng điện. - Cấu trúc lưới điện (trung áp, cao áp, siêu cao áp) - Thông số các phần tử (ĐD trên không, cáp ngầm). - Mô hình đường dây truyền tải. Hiện tượng corona, skin. - Thông số máy biến áp, máy phát. 2/5 - Thành lập ma trận tổng trở, ma trận tổng dẫn. Tính toán trong đơn vị tương đối. - Bài toán phân bố công suất trong hệ thống điện - Phân tích và tính toán các dạng ngắn mạch trong hệ thống điện. - Phân bố tối ưu công suất tác dụng giữa các tổ máy. Kết quả cần đạt được L.O.1 Nắm vững cấu trúc lưới điện, hệ thống điện truyền tải và phân phối. 2.1.1 L.O.2 Phân tích và tính toán các thông số đặc trưng của các phần tử trong HTĐ: mô hình đường dây truyền tải trên không, cáp ngầm và máy biến áp. L.O.3 Xác định các ma trận tổng dẫn và tổng trở trong hệ thống điện. Tính toán trong hệ đơn vị thực và đơn vị tương đối L.O.4 Áp dụng các phương pháp toán học Gauss và Newton Raphson để tính toán phân bố công suất trong hệ thống điện L.O.5 Phân loại và tính toán các dạng ngắn mạch trong hệ thống điện. 2.3.1; 2.3.3; L.O.6 Áp dụng các kiến thức tổng hợp để phân tích và thiết kế đường dây truyền L.O.7 Tiến hành các thí nghiệm thực hành và ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT trong HTĐ L.O.8 Đọc hiểu tài liệu tiếng Anh chuyên ngành
Nguyễn g y Công g Phương g Đường dây dài (Mạch thông sốố rải) Cơ sở lý thuyết mạch điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Khái niệm Chế độ xác lập điều hồ Q trình q độ Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sách tham khảo • Chipman R A Theory and problems of transmission lines McGraw – Hill • Nguyễn g y Bình Thành,, Nguyễn g y Trần Q Quân,, Phạm Khắc Chương Cơ sở kỹ thuật điện Đại học & trung học chuyên nghiệp, 1971 • https://sites.google.com/site/ncpdhbkhn/ Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (1) • Đường dây ngắn (mạch có thơng số tập trung): – Coi lan truyền tức thời: giá trị dòng (hoặc áp) điểm đoạn mạch thời điểm – Là phép gần 10 A R1 R2 3A 3A f = 50 Hz λ = c/f = 3.108/50 = 6.106 m –10 A m / 3,33.10–9 s 6.106 m / 0,02 s Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (2) 10 A R1 R2 3A 2A f = 100 MHz λ = c/f = 3.108/108 =3m –10 A m / 3,33.10–9 s m / 10–8 s Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (3) 10 A R1 R2 3A 2A f = 50 Hz λ = c/f = 3.108/50 = 6.106 m –10 A 6.106 m / 0,02 s 1000 km / 3,33 33 μs Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (4) • Khi giá trị dòng (hoặc áp) hai điểm đoạn mạch, thời điểm, khơng nhau? • 50 Hz (6000 km) & m → (gần) • 100 MHz ((3 m)) & 1m → khơngg bằngg • 50 Hz (6000 km) & 1000 km → không c thước ước mạch ạc đủ lớn so vớ với bước só sóng g → đườ đường g • Khi kích dây dài • Đủ lớn: 10% bước sóngg Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (5) • Đường dây dài: mơ hình áp dụng cho mạch điện có kích thước đủ lớn so với bước sóng lan truyền mạch cao tần & mạch truyền y tải điện ệ • Mạch • Tại điểm khác đoạn mạch cùngg ộ thời điểm,, ggiá trịị dịngg ((hoặc ặ áp) p) nói chungg khác • → ngồi dịng áp, mơ hình đường dây dài cịn phải kể đến yếu tố khơng gian Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (6) • Đường dây gồm dây dẫn thẳng, song song & đồng • Dịng điện chạy dọc theo chiều dài dây dẫn • Xét tiết diện ngang dây dẫn vị trí bất kỳ, dòng điện tức thời chảy qua tiết diện độộ lớn & ngược g ợ chiều • Xét tiết diện ngang dây dẫn vị trí bất kỳ, thời điểm có hiệu điện tiết diện • Phản ứng đường dây mơ tả đầy đủ dựa R, G, L, C đường dây Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (6) • Đường dây ngắn: thông số (R, L, C) tập trung phần tử (điện trở, cuộn cảm, tụ điện) • Đườngg dâyy dài: thôngg số rải ((coi như)) tồn đoạn mạch → cịn gọi mạch có thơng số rải ộ điểm x đườngg dâyy ta xét ộ đoạn ngắn g dx • Tại • Đoạn dx coi đường dây ngắn, có thơng số tập trung phần tử Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 10 https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Khái niệm ệ Chế độ xác lập điều hồ Q trình q độ 6 Khái niệm Phương pháp tính Phương pháp Pêtécsơn Phản xạ nhiều lần Đóng cắt tải Phâ bố & truyền Phân t ề sóng ó Khái niệm Đường dây vơ hạn/tải hồ hợp Đường Đ dâ dây hữu hữ hhạn Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 119 https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (1) • Đối với đường g dâyy dài khôngg tiêu tán: – Vận tốc không đổi – Không suy giảm – Tính ằ quy tắc ắ Pêtécsơn • Nếu khơng thể bỏ qua tiêu tán: – Vận tốc thay đổi – Suy giảm – Không g viết nghiệm g dạngg f(x ± vt) • → tốn truyền & phân bố sóng độ đường dây dài hệ số • Dùng tốn tử Laplace Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 120 https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (2) • Xét đường dây dài đều, chiều dài l, áp kích thích đầu đường dây u1(t) = u(0,t), (0 t) mô hình hố hệ: • • dU ( x, p ) ( R pL) I ( x, p) Z ( p ) I ( x, p ) U (0, p ) U1 ( p ) dx ( ) , sơ kiện U (l , p ) Z ( p ) I (l , p ) dI ( x, p ) (G pC )U ( x, p ) Y ( p)U ( x, p) dx dU ( x) U ch x Z I sh x U c ZI d có nghiệm Đã biết hệ dx U sh x I0 ch x I ( x) d I Zc YU dx U ( x, p ) U1 ( p ) ch ( p ) x Z c ( p ) I1 ( p ) sh ( p ) x Suy (α) có nghiệm: I ( x, p) U ( p) sh ( p) x I ( p) ch ( p) x 1 Z ( p ) c ( p ) Z ( p)Y ( p) , Z c ( p ) Đường dây dài CuuDuongThanCong.com Z ( p) Y ( p) https://fb.com/tailieudientucntt 121 Khái niệm (3) U ( x, p ) U1 ( p ) ch ( p ) x Z c ( p ) I1 ( p ) sh ( p ) x sh h ( p) x I x p U p ( , ) ( ) I1 ( p ) ch ( p ) x Zc ( p) U ( p ) U1 ch l Z c ( p ) I1 sh l sh l I1 ch l ) U ( p ) U1 ch l Z c ( p ) I1 sh l Z (U1 sh l I ( p ) U I ch l Zc 1 Zc Z2 U1 Z c ch l Z sh l U1 ch l Z 2* sh l I1 ( p ) * * Z c Z ch l Z c sh l Z c Z 2* ch l sh l với Z 2* ( p ) Z ( p) Z c ( p) Z 2* ch (l x) sh (l x) U ( x , p ) U ( p ) Z 2* ch l sh l I ( x, p ) U1 ( p ) * Z 2* ch (l x) sh (l x) Zc ( p) Z 2* ch l sh l Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 122 https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Khái niệm ệ Chế độ xác lập điều hoà Quá trình độ 6 Khái niệm Phương pháp tính Phương pháp Pêtécsơn Phản xạ nhiều lần Đóng cắt tải Phâ bố & truyền Phân t ề sóng ó Khái niệm Đường dây vơ hạn/tải hồ hợp Đường Đ dâ dây hữu hữ hhạn Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 123 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vơ hạn/tải hồ hợp (1) • Dài vơ hạn: γ ∞ γl • Tải hồ hợp: Z2*(p) = (Z2 = Zc) Z 2* ch (l x) sh (l x) U ( x, p) U1 ( p ) Z 2* ch l sh l I ( x, p ) U1 ( p) * Z 2* ch (l x) sh (l x) Zc ( p) Z 2* ch l sh l U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x, p ) Z ( p ) e U1 ( p ) pL R e c Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 124 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vơ hạn/tải hồ hợp (2) U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p ) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x , p ) e U ( p ) e pL R Z c ( p) • Xét trường hợp: – Không tiêu tán: ( p ) p LC , Z c ( p ) – Không méo: R G L C – Dây cáp: L=G=0 L C Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 125 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vơ hạn/tải hồ hợp (3) U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p ) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x , p ) e U ( p ) e pL R Z c ( p) Không tiêu tán: ( p) p LC , Z c ( p ) U ( x, p ) U ( p ) e p LC x L C u ( x, t ) u1 (t x LC ), t x LC C i ( x, t ) u1 (t x LC ), t x LC L Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 126 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vơ hạn/tải hồ hợp (4) U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p ) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x , p ) e U ( p ) e pL R Z c ( p) Không méo: R G L C U ( x, p ) U1 ( p )e ( p ) R G ( p ) p ( p ) L ( p )C ( p ) LC L C L pL R Z ( p ) p c pC G C LC x u ( x , t ) e i ( x, t ) LC x u1 (t x LC ), t x LC C u1 (t x LC ), ) t x LC L Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 127 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vơ hạn/tải hồ hợp (5) U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p ) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x , p ) e U ( p ) e pL R Z c ( p) Dây cáp: LG 0 ( p ) p ( pL R )( pC G ) pL R R Z c ( p ) pC G pC pRC Phức tạp vận tốc pha & tổng trở sóng phụ thuộc tần số xét trường hợp đơn giản: - Kích thích Dirac δ(t) - Kích thích Heavyside 1(t) Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 128 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vơ hạn/tải hồ hợp (6) U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p ) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x , p ) e U ( p ) e pL R Z c ( p) Kích thích Dirac: u1(t) = δ(t) ↔ U1(p) = U ( x, p ) 1e C I ( x, p ) R e p p u ( x, t ) p x LC pe p x LC t e 2 4t x RC t 2t 2t x RC RC i ( x, t ) C exp( ) 4t 4t t x2 Đường dây dài CuuDuongThanCong.com e x RC 4t 129 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây dài vô hạn/tải hoà hợp (7) U ( x, p ) U1 ( p )e x U1 ( p )e x ( pL R )( pC G ) U1 ( p ) x pC G x ( pL R )( pC G ) I ( x , p ) e U ( p ) e pL R Z c ( p) Kích thích Heavyside: u1(t) = δ(t) ↔ U1(p) = 1/p U ( x, p ) I ( x, p ) e p p x LC C * e R p p x LC Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 130 https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Khái niệm ệ Chế độ xác lập điều hồ Q trình độ 6 Khái niệm Phương pháp tính Phương pháp Pêtécsơn Phản xạ nhiều lần Đóng cắt tải Phâ bố & truyền Phân t ề sóng ó Khái niệm Đường dây vơ hạn/tải hoà hợp Đường Đ dây dâ hữ hữu hạn h Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 131 https://fb.com/tailieudientucntt Đường dây hữu hạn • Dây cáp ngắn mạch • Đường dây khơng tiêu tán có tải trở Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 132 https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung 2 Khái niệm Chế độ xác lập lậ điều điề hoà h 4 8 Khái niệm Phương pháp tính Hiện tượng sóng chạy Thơ số Thơng ố đặ đặc trưng cho h truyền ề sóng ó Phản xạ sóng Phân bố dạng hyperbol Đường dây dài không tiêu tán M Mạng hhaii cửa tương đương đ Quá trình độ Khái niệm Phương pháp tính Phương pháp Pêtécsơn Phản xạ nhiều lần Đóng cắt tải Phân bố & truyền sóng Đường dây dài CuuDuongThanCong.com 133 https://fb.com/tailieudientucntt ... tụ điện) • Đườngg dâyy dài: thôngg số rải ((coi như)) tồn đoạn mạch → cịn gọi mạch có thông số rải ộ điểm x đườngg dâyy ta xét ộ đoạn ngắn g dx • Tại • Đoạn dx coi đường dây ngắn, có thơng số. .. ứng đường dây mơ tả đầy đủ dựa R, G, L, C đường dây Đường dây dài CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm (6) • Đường dây ngắn: thông số (R, L, C) tập trung phần tử (điện. .. ối đường Cuối đ dâ dây: Z2 Zc n2 Z2 Zc Đầu đường dây: Z1 Z c n1 Z1 Z c Z2 : tải cuối đường dây Z1 : tải đầu đường dây Các hệ số? ?? phản xạ phụ thuộc R, L, C, G, ω, Z1 & Z2 Đường dây dài