ATP (Alternative Transients Program) là chương trình nghiên cứu quá trình quá độ trong hệ thống điện bằng cách mô phỏng gần đúng các phần tử trong hệ thống.
Do đó ATP được sử dụng rộng rải trong quá trình nghiên cứu quá điện áp chẳng hạn quá trình tính toán sóng truyền vào trạm biến áp khi có sét đánh trên đường dây gần trạm.
Trong chương này ta tính toán điện áp tại các nút trong nhiều trường hợp khác nhau:
Khi có sét đánh tại nhiều điểm khác nhau trên đường dây cũng như với dòng điện sét có tham số thay đổi.
Trạm có đặt chống sét van tại đầu đường dây vào trạm.
Chống sét van chỉ được đặt trước máy biến áp.
Đoạn đường dây vào trạm đặt 1 dây chống sét và đặt 2 dây chống sét.
a) Mô phỏng cột.
Trong quá trình mô phỏng tùy thuộc vào cấp điện áp và từng địa hình khác nhau lại sử dụng loại cột khác nhau do đó khó có thể đưa ra một mô hình chung cho cột. Để đơn giản hóa trong chương này ta xét mô hình cột như sau.
Hình 4-14: Mô hình mô phỏng cột.
Trong mô hình trên cột được chia làm các đoạn nhỏ với chiều dài khác nhau tương ứng (r1, r2, r3,…….), Mỗi đoạn cột được thay thế bằng tổng trở sóng ZTi nối tiếp với điện trở, điện cảm của vật liệu làm cột Ri, Li như hình vẽ trên,Và Rc là điện trở nối đất cột.
Với cột điện của đường dây 220 kV như hình vẽ ta chia làm 3 đoạn có chiều dài lần lượt: Đọan 1 dài 6m, đoạn 2 dài 6m và đọan 3 dài 15m,Cả 3 đoạn đều được thay thế bằng mô hình lineZ-1 pha với các thông số:
R / L : Điện trở trên một đơn vị chiều dài [/m]. Z : Tổng trở sóng [].
Và điện trở nối đất của cột điện thường lấy từ 10 đên 15 được thay thế bởi mô hình:
Trong đó RES: Giá trị của điện trở ()
b) Mô phỏng đường dây vào trạm:
Đường dây một mạch loại AC-300, và dây chống sét loại C-95 được thay thế bởi mô hình LCC sau đây:
Với các thông số kĩ thuật được khai báo trong bảng sau.
Trong đó:
Ph.no: Kí hiệu pha.
Rout : Bán kính ngoài của dây dẫn. Resis : Điện trở một chiều của dây dẫn.
Horiz : Khoảng cách theo phương ngang đến cột. Vtower: Chiều cao cột.
Vmid : Chiều cao dây dẫn tại vị trí thấp nhất.
Separ : Khoảng cách giữa các dây trong cùng một pha.
Alpha : Góc tạo bởi dây dẫn và trục ngang ( theo chiều ngược kim đồng hồ).
NB : Số lượng dây dẫn trong pha.
Trạm 220kV sử dụng sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp vòng loại ACO 700/86 được thay thế bởi mô hình LCC:
c) Mô phỏng nguồn điện:
Nguồn sóng sét:
Nguồn sóng sét được thay thế bằng mô hình Heiler:
Trong đó:
T_f : Thời gian đầu sóng [sec],Khoảng thời gian tính từ thời điểm t=0 tới thời điểm biên độ sóng sét đạt cực đại.
Tau: Khoảng thời gian [sec] tính từ thời điểm t= 0 tới thời điểm biên độ sóng sét đạt 37% giá trị cực đại.
n : Hệ số tỷ lệ.
Tsta: Thời gian bắt đầu [sec.],Nhận giá trị 0 nếu T<Tsta. Tsto: Thời gian kết thúc [sec],Nhận giá trị 0 nếu T>Tsto. Hệ thống điện:
Hệ thống điện nối với trạm biến áp được thay thế bởi nguồn xoay chiều 3 pha AC type 14
Trong đó giá trị cực đại của nguồn áp Amp: ax 2.220 179,629( ) 3
m
U kV
T-cl_1: Thời gian đóng của máy cắt [s]. T-op_1: Thời gian cắt của máy cắt [s].
e) Mô phỏng chống sét van:
Chống sét van không khe hở oxit kẽm được mô phỏng bằng phần tử MOV như sau:
Trong đó:
Vref: Điện áp chuẩn, thường xấp xỉ điện áp danh định của chống sét van.
Vflash: Điện áp phóng điện của khe hở phóng điện. Vzero: Điện áp tại thời điểm ban đầu.
COL: Số phân đoạn của đường đặc tính V-A. SER: Số phần tử nối tiếp trong nhánh. ErrLim: Sai số cho phép của trương trình.
f) Mô phỏng các phần tử khác trong trạm:
Máy biến áp, máy biến điện áp và dao cách ly được thay thế bằng các tụ điện, mô phỏng bằng mô hình RLC3.
g) Mô hình thay thế trạm biến áp 220kV: