Sử dụng mô hình trường của cooray rubinstein tính điện áp cảm ứng sét

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN VĂN KHÔI SỬ DỤNG MƠ HÌNH TRƯỜNG CỦA COORAY- RUBINSTEIN TÍNH ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG SÉT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ NGÀNH: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Vũ Phan Tú …………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán hướng dẫn khoa học : ……………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN KHÔI MSHV: 7140415 Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1984 Nơi sinh: Ninh Bình Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG MƠ HÌNH TRƯỜNG CỦA COORAYRUBINSTEIN TÍNH ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG SÉT NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Sử dụng mơ hình trường điện từ Cooray – Rubinstein miền thời gian để tính tốn điện áp cảm ứng lưới điện phân phối, xem xét đến ảnh hưởng mặt đất dẫn không lý tưởng, vầng quang qua đánh giá điện áp cảm ứng đường dây truyền tải điện không sét đánh gần đường dây gây Từ đó, đưa số biện pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cải thiện chất lượng điện II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ………/……./……… III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ………/……./……… IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS TS VŨ PHAN TÚ ThS VŨ PHẠM LAN ANH Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, trước tiên tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Vũ Phan Tú Cô Th.S Vũ Phạm Lan Anh, tận tình hướng dẫn suốt q trình thực luận văn Tơi chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Điện – Điện tử, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức suốt thời gian học tập trường Với vốn kiến thức tiếp thu q trình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu luận văn mà cịn phục vụ cho công tác nghiên cứu, công việc thực tế mà đã, tiếp tục thực sau Xin ghi nhận công sức đóng góp q báu nhiệt tình bạn học viên lớp, quan tâm động viên khuyến khích thơng cảm sâu sắc Gia đình Đặc biệt hỗ trợ đồng nghiệp, Lãnh đạo Công ty TNHH Phùng Hữu, Lãnh đạo Công ty TNHH ĐT&XD Minh Châu Lâm Đồng Cuối Tơi kính chúc quý Thầy, Cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Các bạn học viên, đồng nghiệp thành công sống Xin chân thành cám ơn! TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn đề xuất mơ hình tính tốn trường điện từ kênh sét mặt đất dẫn không lý tưởng (đất tổn hao) sử dụng công thức Cooray – Rubinstein miền thời gian [1] Mơ hình kênh sét dựa mơ hình đường dây truyền tải TL Trong trường hợp mặt đất dẫn lý tưởng Điện trường kênh sét tính tốn từ cơng thức đưa Rusck [2] sử dụng tích chập số để tính tốn điện trường cho dịng điện kênh sét có hình dạng bất theo mơ hình TL Trường điện từ tính tốn cho trường hợp mặt đất dẫn lý tưởng trường hợp mặt đất dẫn không lý tưởng Mơ hình kết nối điện trường với đường truyền tải sử dụng mơ hình Agrawal et al giải phương pháp RBF-FDTD Kết tính tốn cho thấy phù hợp với kết của học giả khác Điện áp cảm ứng tính cho đường dây pha, pha có sét có mặt dây chống sét Áp dụng tính điện áp cảm ứng cho đường dây thực tế Luận văn khảo sát ảnh hưởng yếu tố tốc độ kênh sét, biên độ dòng điện đáy kênh sét, độ cao dây dẫn hiệu ứng vầng quang đến điện áp cảm ứng sét gây Việc đánh giá xác điện áp cảm ứng yêu cầu cần thiết để giảm thiểu tác hại sét nâng cao chất lượng điện cung cấp cho khách hàng Qua đó, luận đề hướng phát triển cho nghiên cứu sau [1] Amedeo Andreotti, Senior Member, IEEE, Farhad Rachidi, Fellow, IEEE, and Luigi Verolino, “A New Formulation of the Cooray–Rubinstein Expression in Time Domain”, IEEE transactions on electromagnetic compatibility, VOL 57, No.3, June 2015 [2] S Rusck, "Induced lightning overvoltages on power transmission lines with special reference to the overvoltage protection of low voltage networks", Ph.D dissertation, Royal Institute of Technology, Stockholm, 1957 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Văn Khơi MỤC LỤC TĨM TẮT LUẬN VĂN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài mục tiêu chọn đề tài II Phương pháp thực III Điểm đề tài IV Nội dung Luận văn CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN I Giới thiệu II Mơ hình kênh sét II.1 Các loại mơ hình kênh sét II.2 Mơ hình kỹ thuật kênh sét II.2.1 Mơ hình Bruce and Golde (BG) II.2.2 Mơ hình dịch chuyển nguồn dịng (TCS) II.2.3 Mơ hình đường dây truyền tải (TL) II.2.4 Mơ hình đường dây truyền tải có dịng điện suy hao tuyến tính (MTLL) II.2.5 Mơ hình đường dây truyền tải có dịng điện suy hao theo hàm mũ (MTLE) II.3 Dòng điện đáy kênh sét III Trường điện từ phát sinh từ kênh sét 12 III.1 Phương pháp tính trường điện từ 12 III.2 Trường điện từ kênh sét cơng thức tính 13 III.2.1 Công thức Ruck tính điện trường dọc mặt đất dẫn lý tưởng 14 III.2.2 Cơng thức co sóng (Wave Tilt) tính điện trường ngang kênh sét 15 III.2.3 Công thức Cooray-Rubinstein (CR) tính điện trường ngang kênh sét: 15 III.2.4 Cơng thức Barbosa Paulino tính điện trường ngang kênh sét:…………………………………………………………………………….16 III.2.5 Biểu thức trở kháng bề mặt tính điện trường ngang kênh sét……… 18 III.2.6 Công thức Cooray-Rubinstein (CR) tính điện trường ngang kênh sét 19 IV Mơ hình kết nối trường điện từ với đường dây truyền tải điện 24 IV.1 Mơ hình Agrawal đồng nghiệp …… 24 IV.2 Mơ hình Taylor đồng nghiệp … 25 IV.3 Mơ hình Radichi ……… 26 Tài liệu tham khảo 28 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG CÔNG THỨC MỚI CỦA COORAY-RUBINSTEIN TRONG MIỀN THỜI GIAN 31 I Phương pháp RBF-FDTD 31 II Tính tốn điện áp cảm ứng đường dây truyền tải pha 34 II.1 Mô hình kết nối 34 II.2 Các phương trình RBF-FDTD tính điện áp cảm ứng …… 36 II.3 Thuật tốn xác định hệ số hình dạng c tối ưu 37 II.4 Tính điện áp cảm ứng đường dây pha theo công thức CR 37 II.4.1 Kết tính tốn 38 II.4.2 Xét thay đổi giá trị đỉnh điện áp cảm ứng sét với sự thay đổi điện dẫn xuất 42 III Tính toán điện áp cảm ứng đường dây truyền tải pha 43 III.1 Lý thuyết tính tốn 43 III.2 Ảnh hưởng dây chống sét 47 III.3 Kết mô 47 III.3.1 Cấu hình dọc có dây chống sét: 48 III.3.2 Cấu hình ngang có dây chống sét 50 III.4 Tính tốn điện áp cảm ứng cho đường dây truyền tải thức tế 51 IV Kết luận 54 Tài liệu tham khảo 55 CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẾN ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG 57 I Vận tốc kênh sét 57 II Biên độ dòng điện đáy kênh sét 58 III Độ cao dây dẫn 60 IV Ảnh hưởng vầng quang (Corona) 62 V Kết luận 64 Tài liệu tham khảo 65 CHƯƠNG 5: Kết luận chung hướng phát triển luận văn 66 I Kết luận chung 66 II Hướng phát triển luận văn 67 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Minh họa mơ hình đường dây, kênh sét dùng để tính điện áp cảm ứng sét Hình 2.2: Minh họa mơ hình kỹ thuật kênh sét Hình 2.3: Dạng sóng dòng điện đáy kênh sét theo hàm Heidler (a) FS, (b) SS dòng điện phân bố dọc kênh sét theo mơ hình (c) Mơ hình TL, (d) Mơ hình MLTE, (e) Mơ hình MTLL, (f) Mơ hình BG Hình 2.4: Cấu hình hình học dùng để ước lượng trường điện từ kênh sét với phương pháp lưỡng cực Hình 2.5: Điện trường ngang cơng thức Barbosa Paulino (h = 6m, v = 1,1 x108 m/s, εR = 10, σ = 0,01 S/m) với (a) r0=100m, (b) r0=500m, (b) r0=1.500m Hình 2.6: xấp xỉ liên tục từ trường Hình 2.7: Xấp xỉ giá trị tích phân Hình 2.8: So sánh kết tính tốn điện trường ngang công thức CR miền thời gian với công thức Barbosa Paulino, công thức Cooray-Rubinstein tích phân Sommerfeld (h = 6m, v = 1,1 x108 m/s, εR = 10, σ = 0,01 S/m), r0=100m; hình (a) chụp lại từ [19] Hình 2.9 So sánh kết tính tốn điện trường ngang cơng thức CR miền thời gian với công thức Barbosa Paulino, cơng thức Cooray-Rubinstein tích phân Sommerfeld (h = 6m, v = 1,1 x108 m/s, εR = 10, σ = 0,01 S/m), r0=500m; hình (a) chụp lại từ [19] Hình 2.10: So sánh kết tính tốn điện trường ngang công thức CR miền thời gian với công thức Barbosa Paulino, công thức Cooray-Rubinstein tích phân Sommerfeld (h = 6m, v = 1,1 x108 m/s, εR = 10, σ = 0,01 S/m), r0=1500m; hình (a) chụp lại từ [19] Hình 2.11: Cấu hình hình học đường dây truyền tải pha Hình 2.12: Mạch tương đương Mơ hình Agrawal Hình 2.13: Mạch tương đương Mơ hình Agrawal Hình 2.14: Mạch tương đương Mơ hình Radichi Hình 3.1: Lưới chia hàm RBF Hình 3.2: Cấu hình hình học kênh sét đường dây truyền tải Hình 3.3: Cấu hình kênh sét tính điện áp cảm ứng Hình 3.4: Điện áp cảm ứng sét cho đường dây pha vị trí cách kênh sét: 0m, 125m, 250m, 375m, 450m, 500m dùng công thức Cooray – Rubinstein với δ = 0.01S/m Chương 3: Điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải Phase B A C (b) Phase B A C (c) Hình 3.19: Điện áp cảm ứng đường dây thực tế với đất tổn hao: đường nét liền tính cơng thức CR; đường nét đứt tính cơng thức Barbosa Paulino: hình (a), (b),(c) tương ứng với khảng cách 1000m, 500m 0m Trang 53 Chương 3: Điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải Từ kết khảo sát vị trí 1000m, 500m 0m đường dây tính từ kênh sét ta thấy giá trị biên độ điện áp cảm ứng hai công thức CR Barbosa gần trùng Có chênh lệch biên độ điện áp cảm ứng nhỏ phía sau khoảng 6÷10μs IV Kết luận Kết tính điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải pha, đường dây truyền tải pha (cấu hình dọc cấu hình ngang; cấu hình dọc có dây chống sét khơng có dây chống sét), đường dây truyền tải pha thực tế từ công thức tính trường điện từ miền thời gian Cooray-Rubinstein (CR) đề xuất Amedeo Andreotti năm 2015 cho kết tương đồng với kết thu từ Rachidi [2] kết Barbosa paulino Biểu thức CR miền thời gian hồn tồn dử dụng để tính điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải phục vụ cho công tác nghiên cứu, giảng dạy tính tốn bảo vệ cho hệ thống điện Biểu thức CR miền thời gian có cách tính đơn giản, dễ dàng sử dụng phương pháp số cho kết nhanh chóng, khơng tốn tài ngun máy tính Trang 54 Chương 3: Điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải Tài liệu tham khảo: [1] V Bayona, M Moscoso, M Kindelan, “Optimal constant shape parameter for multiquadric based RBF-FD method”, J Comput Phys 230 (2011) 7384-7399 [2] Carlo Alberto Nucci and Farhad Rachidi, The Lightning Flash 2nd Edition – Chapter 12: Interaction of electromagnetic fields generated by lightning with overhead electrical networks, 2014, pp 559-609 [3] Y Baba and V A Rakov, “Evaluation of lightning return stroke electromagnetic models”, 29th Int Conf Lightning Protection, Uppsala, Sweden, pp.1a-1-1-8, 2008 [4] M.T Correia de Barros, J Festas, M E Almeida, “Lightning Induced Overvoltages on Multiconductor Overhead Lines”, IPST – International Conference On Power Systems Transients, 1999, pp 365-369 [5] F Rachidi, C A Nucci, M Ianoz and C Mazzetti, “Response of multiconductor power lines to nearby lightning return stroke electromagnetic field”, IEEE Trans on Power Delivery, vol 12, no 3, 1997 [6] V Bayona, M Moscoso, M Carretero, M Kindelan, “RBF-FD formulas and convergence properties”, J Comput Phys 229 (2010) 8281-8285 [7] Antonio Pierno, “New Approaches to Calculation of Lightning Induced Voltages on Overhead Lines for Power Quality Improvement”, PhD Thesis, University of Naples Federico II, 2013 [8] M Paolone, C.A Nucci, Radichi, “A New Finite Difference Time Domain Scheme for the Evaluation of Lightning Induced Overvoltages on Multiconductor Overhead Lines”, International Conference on Power System Transients IPST, 2001 [9] M Paolone , C.A Nucci, A Borghetti, E Petrache, F Rachidi “A New Interface for Lightning Induced Overvoltages Calculation Between EMTP and LIOV code”, IEEE PES Summer Meeting, 2001 [10] Hans Kr Høidalen, “Calculation of Lightning-induced Voltages in MODELS Including Lossy Ground Effects”, International Conference on Power Systems Transients - IPST 2003 in New Orleans, USA [11] M Bidi, M.H Latreche, “Effect Of The Finite Ground Conductivity On The Lightning-Induced Voltage On Overhead Line”, International Journal of Electrical & Computer Sciences IJECS-IJENS, Vol:15, No:03, 2015, pp.16-20 [12] He-Ming Ren, Bi-Hua Zhou, Rakov, Li-Hua Shi, Cheng Gao, Jian-Hua Yang, “Analysis of Lightning-Induced Voltages on Overhead Lines Using a 2-D FDTD Method and Agrawal Coupling Model”, IEEE transactions on electromagnetic compatibility, Vol 50, No 3, August 2008, pp.651-659 Trang 55 Chương 3: Điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải [13] Vũ Phan Tú, Phương Pháp Số Trường Điện Từ, NXB ĐHQG-HCM, 2013 [14] M Paolone, F Rachidi, A Borghetti, “Lightning electromagnetic field coupling to overhead lines: theory, numerical simulations, and experimental validation”, IEEE Trans Electromagn Compat., vol 51, no 3, 2009 [15] C A Nucci, F Rachidi, M V Ianoz and C Mazzetti, “Lightning-induced voltages on overhead lines”, IEEE Trans Electromagn Compat., vol 35, no 1, 1993 [16] J O S Paulino, C F Barbosa, I J S Lopes, W C Boaventura, “The peak value of lightning-induced voltage in overhead lines considering the ground resistivity and typical return stroke parameters”, IEEE Trans Electromagn Compat., vol 26, no 2, 2011 Trang 56 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng CHƯƠNG KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẾN ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG I Vận tốc kênh sét: Như chương trước thấy, điện áp cảm ứng hình thành kết hợp điện áp tới điện áp nhiễu Trong đó, điện áp tới thành phần điện trường dọc gây nên, điện áp nhiễu điện trường ngang tạo thành Hai thành phần điện trường ngang điện trường dọc lại chịu ảnh hưởng vận tốc kênh sét dòng điện kênh sét mơ hình TL luận văn sử dụng Theo giả thuyết mơ hình TL, vận tốc kênh sét khơng thay đổi q trình dịng điện lan truyền từ đáy kênh sét lên đám mây điện tích Luận văn khảo sát thay đổi giá trị (độ lớn) tốc độ kênh sét để thấy ảnh hưởng tốc độ kênh sét đến điện áp cảm ứng đường dây truyền tải Xét cấu hình đường dây đơn hình 3.4 chương với tốc độ thay đổi biên độ sau: v = [0,8 1,3 2,0 2,5] x108 m/s 1: v = 0.8e+8m/s 2: v = 1.3e+8m/s 3: v = 2.0e+8m/s 4: v = 2.5e+8m/s (a) Trang 57 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng 1: v = 0.8e+8m/s 2: v = 1.3e+8m/s 3: v = 2.0e+8m/s 4: v = 2.5e+8m/s (b) Hình 4.1: Ảnh hưởng vận tốc kênh sét đến điện áp cảm ứng (a) x=500m, (b) x=0m Từ hình 4.1, thấy vận tốc lớn biên độ điện áp cảm ứng giảm vị trí cuối đường dây, lại ngược lại vị trí gần kênh sét Tuy nhiên, tốc độ kênh sét tăng thời gian suy giảm biên độ điện cảm ứng nhanh hơn, nhanh tiến II Biên độ dòng điện đáy kênh sét: Tiếp theo, tiếp tục khảo sát ảnh hưởng biên độ dòng điện đáy kênh sét đến điện áp cảm ứng Dòng điện đáy kênh sét dạng SS theo công thức (2.11) chương với biên độ I01 tăng dần Xét I01 = [8 10,7 15 20] kA Từ kết hình 4.2, ta thấy biên độ dịng điện kênh sét lớn giá trị đỉnh độ dốc điện áp cảm ứng lớn Trang 58 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng (a) 1: I01 = 8kA 2: I01 = 10.7kA 3: I01 = 15kA 4: I01 = 20kA (b) Trang 59 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng 1: I01 = 8kA 2: I01 = 10.7kA 3: I01 = 15kA 4: I01 = 20kA (c) Hình 4.2: Ảnh hưởng biên độ dòng điện đáy kênh sét đến điện áp cảm ứng (a) dòng điện đáy kênh sét, (b) x=500m, (c) x=0m III Độ cao dây dẫn: Luận văn tiếp tục khảo sát ảnh hưởng độ cao dây dẫn đến điện áp cảm ứng Cho độ cao dây dẫn h = [8 10 12 14]m Ta có kết sau: Trang 60 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng 1: h = 8m 2: h = 10m 3: h = 12m 4: h = 14m (a) 1: h = 8m 2: h = 10m 3: h = 12m 4: h = 14m (b) Hình 4.3: Ảnh hưởng độ cao dây dẫn đến điện áp cảm ứng (a) x=500m, (b) x=0m Ta thấy độ cao dây dẫn tăng, biên độ điện áp cám ứng củng tăng tuyến tính theo Trang 61 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng IV Ảnh hưởng vầng quang (Corona): Ảnh hưởng vầng quang đến điện áp cảm ứng đường dây truyền tải sét đánh gần đường dây nhiều nhà khoa học nghiên cứu, có Nucci đồng nghiệp [1] Kết luận nghiên cứu Nucci trường hợp sét đánh gần đường dây (< 30m) hay biên độ dòng điện kênh sét lớn lúc cần xét đến ảnh hưởng vầng quang Ảnh hưởng vầng quang đến điện áp cảm ứng lớn khả dẫn mặt đất Khi có vầng quang, q trình q áp lan truyền ảnh hưởng nghiêm trọng ảnh hưởng khả dẫn mặt đất Vầng quang có khuynh hướng tăng thời gian lên giảm độ dốc điện áp cảm ứng giống trường hợp sét đánh trực tiếp Kết tính tốn cho thấy biên độ điện áp cảm ứng tăng cao có vầng quang ngược lại với trường hợp sét đánh trực tiếp Tiếp theo khảo sát ảnh hưởng vầng quang để so sánh, đánh giá nghiên cứu Nucci A Lý thuyết: Trong tự nhiên, có sét xảy ra, trước nghe tiếng sét thấy vầng quang xuất (do tốc độ âm nhỏ tốc độ ánh sáng) Để mô tả ảnh hưởng vầng quang mơ hình sét, đưa vào mơ hình thành phần điện dung động Cdyn [2] Phương trình kết nối Agrawal trở thành:  V s ( x, t ) I ( x, t )  L0  Exi ( x, h, t )  x t  s  I ( x, t )  C V ( x, t )  dyn  x t (4.1) Cdyn  C0 V ( x, t )  uth ( x, t )  B 1 Ta có:   V (x, t)  Cdyn  B.C0    uth ( x, t )  V ( x, t )  uth ( x, t )  (4.2) V ( x, t )   B  2, 63(2r )0,153 đó:   B  1,121  3, 4(2r ) V ( x, t )  uth ( x, t ) điện áp ngưỡng, bắt đầu xuất vầng quang Với uth ( x, t )  2 r  0,308  Eth ( x, t ) (4.IV.3) Eth ( x, t )  31ms 1   C0 r   (4.3) r bán kính dây dẫn Trong cơng thức 4.IV.3 4.IV.4, bán kính dây dẫn có đơn vị cm ms hệ số bề mặt không đồng dây dẫn Trong luận văn chọn ms=0,5 Trang 62 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng B Kết mô phỏng: Thông số mô tương tự thông số đường dây pha mục II.4 chương Với dịng điện đáy kênh sét dạng FS cơng thức (2.11) chương (a) (b) Hình 4.4: Ảnh hưởng vầng quang (Corona) đến điện áp cảm ứng (a) công thức Cooray - Rubinstein miền thời gian, (b) công thức Barbosa - Paulino; Mặt đất dẫn không lý tưởng σ=0,01 S/m εR=10 Với kết thu từ hình 4.4, thấy phù hợp nghiên cứu Nucci [1] kết thu luận văn Trang 63 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng V Kết luận: Khi tính tốn điện áp cảm ứng sét gây cho đường dây truyền tải, để đơn giản q trình tính tốn mơ phỏng, không xét đến yếu tố điện dung động vầng quang giả sử ban đầu sét đánh gần đường dây Tuy nhiên ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến dạng sóng biên độ điện áp cảm ứng Khi chịu ảnh hưởng vầng quang, giá trị đỉnh điện áp cảm ứng tăng cao so với bình thường Trang 64 Chương 4: Ảnh hưởng thông số đến điện áp cảm ứng Tài liệu tham khảo: [1] C A Nucci, M T Correia de Barros and F Rachidi, “Influence of corona on lightning-induced voltages on overhead power lines”, International Conference on Power Systems Transients, 1995 [2] G Dragan , G Florea , C.A Nucci , M Paolone, “On the influence of corona on lightninginduced overvoltages”, 30th International Conference on Lightning Protection, 2010, pp 1449-1 - 1149-5 [3] C A Nucci, S Guerrieri, M T Correia de Barros and F Rachidi, “Influence of corona on the voltages Induced by nearby lightning on overhead distribution lines”, IEEE Trans on Power Delivery, vol 15, no 4, 2000 [4] M T Correia de Barros, C A Nucci and F Rachidi, “Corona on multiconductor overhead lines illuminated by LEMP”, International Conference on Power Systems Transients, 1999 Trang 65 Chương 5: Tổng kết CHƯƠNG KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN I Kết luận chung: Luận văn đề xuất kỹ thuật hiệu dựa mơ hình TL để tính trường điện từ kênh sét gây Điện trường kênh sét tính tốn từ cơng thức CR miền thời gian đề xuất Amedeo Andreotti năm 2015 sử dụng tích chập số để tính tốn điện trường cho dịng điện kênh sét có hình dạng bất theo mơ hình TL Mơ hình kết nối điện trường với đường truyền tải theo mô hình Agrawal et al giải phương pháp RBF-FDTD Kết tính tốn cho thấy phù hợp với kết nghiên cứu học giả khác Phương pháp tính tốn trường điện từ đơn giản, cho kết tốt, thời gian tính tốn nhanh Đây tiến luận văn, góp phần giúp cho việc tính tốn điện áp cảm ứng sét đường dây truyền tải cách nhanh chóng với độ cao Thực tế, sét tượng tự nhiên xảy thường xuyên tránh khỏi Nên việc đánh giá xác điện áp cảm ứng yêu cầu cần thiết để giảm thiểu tác hại sét nâng cao chất lượng điện cung cấp cho khách hàng Chương trình bày phát triển mơ hình dòng điện kênh sét Các nỗ lực nhà khoa học để thể đặc điểm sét mơ hình Tuy nhiên, việc mơ hình bao gồm nhiều đặc điểm tượng sét trở nên phức tạp Việc áp dụng mơ hình để tính tốn trường điện từ, điện áp cảm ứng tốn nhiều tài nguyên tốn thời gian Các phương pháp tính tốn trường điện từ kênh sét gây nêu tương đối đầy đủ sử dụng phương pháp giải tích phương pháp số Đồng thời, luận văn đề xuất kỹ thuật tính tốn trường điện từ kết hợp phương pháp giải tích sức mạnh phương pháp số cho kết tốt Chương trình kết tính điện áp đường dây truyền tải điện dựa cơng thức tính trường điện từ CR miền thời gian Kết tính điện áp cảm ứng cho đường dây pha, đường dây ba pha tính điện áp cảm ứng cho đường dây thực tế Chương thực khảo sát ảnh hưởng thơng số tốc độ kênh sét, biên độ dịng điện đáy kênh sét, độ cao dây dẫn đặc biệt xét đến vầng quang Kết cho thấy biên độ điện áp cảm ứng bị ảnh hưởng nhiều có vầng quang thay đổi độ cao dây dẫn mặt đất dẫn điện (Chương 2) Sự có mặt dây chống sét làm giảm đáng kể (đến 40%) biên độ điện áp cảm ứng đường dây truyền tải tùy vào cấu hình đường dây Trang 66 Chương 5: Tổng kết II Hướng phát triển luận văn: - Tính tốn điện áp cảm ứng với dựa trường điện từ tính từ mơ hình kênh sét MTLE, MTLL - Tính tối ưu thơng số hình dạng phương pháp RBF-FDTD từ kết thu theo phương pháp FDTD - Liên kết code Matlab thực với Module Power System chương trình dạng EMTP để thực tính tốn điện áp cảm ứng cho hệ thống truyền tải có kết cấu phức tạp, xét đến thiết bị phi tuyến chống sét van, máy biến áp, nối đất lặp lại đường dây,…Từ có nhìn tổng qt điện áp cảm ứng sét hệ thống để đưa biện pháp phù hợp để giảm thiểu tác hại sét gây với thống Những vấn đề hướng phát triển để thực luận văn mở rộng sau Trang 67 ... ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG MƠ HÌNH TRƯỜNG CỦA COORAYRUBINSTEIN TÍNH ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG SÉT NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Sử dụng mơ hình trường điện từ Cooray – Rubinstein miền... đương Mơ hình Radichi Hình 3.1: Lưới chia hàm RBF Hình 3.2: Cấu hình hình học kênh sét đường dây truyền tải Hình 3.3: Cấu hình kênh sét tính điện áp cảm ứng Hình 3.4: Điện áp cảm ứng sét cho đường... vực tính tốn số chun gia lĩnh vực tính tốn điện áp cảm ứng nước III Điểm đề tài: Luận văn đề xuất phương pháp tính điện áp cảm ứng sét từ cơng thức tính trường điện từ kênh sét miền thời gian Cooray- Rubinstein