Sóng Dọc Trong Đường Dây Điện: Khái Niệm & Xác Định Vị Trí Sự Cố

Sóng Truyền Trên Đường Dây

Sóng truyền trên đường dây đề cập đến sóng điện áp hoặc dòng điện lan truyền dọc theo đường dây; nó cũng được định nghĩa là tín hiệu điện áp hoặc dòng điện di chuyển dọc theo dây dẫn.

• Sóng truyền ổn định: Sóng truyền lan truyền dọc theo đường dây trong quá trình vận hành bình thường của hệ thống, được tạo ra bởi nguồn điện của hệ thống.

• Sóng truyền tạm thời: Sóng truyền đột ngột xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống, do sự cố chạm đất, ngắn mạch, đứt dây, thao tác công tắc, sét đánh, v.v.

Quá Trình Sóng Truyền Tạm Thời

Quá trình sóng đề cập đến các sóng điện áp và dòng điện được tạo ra trong quá trình tạm thời của mạch có tham số phân bố, cũng như quá trình lan truyền sóng điện từ tương ứng; nó cũng có thể được mô tả là một xung điện áp hoặc dòng điện di chuyển dọc theo đường dây.

• Sóng điện áp truyền: Dòng điện nạp tạo ra trường điện của điện dung phân bố của đường dây tại điểm mà dòng điện đến.

• Sóng dòng điện truyền: Dòng điện nạp của điện dung phân bố của đường dây.

Sóng truyền được đo tại một điểm nhất định trên đường dây là sự chồng chất của nhiều xung sóng truyền.

Độ Cản Sóng

Nó đề cập đến tỷ lệ giữa các biên độ của một cặp sóng điện áp và dòng điện đi về phía trước hoặc ngược lại trong đường dây, chứ không phải tỷ lệ giữa các biên độ tức thời của điện áp và dòng điện tại bất kỳ điểm nào.

Nó liên quan đến cấu trúc, môi trường và vật liệu dẫn của đường dây, nhưng không liên quan đến chiều dài của đường dây. Độ cản sóng của đường dây trên không khoảng 300-500 Ω; khi xét đến ảnh hưởng của corona, độ cản sóng sẽ giảm. Độ cản sóng của cáp điện lực khoảng 10-40 Ω. Điều này là do các đường dây cáp có độ tự cảm nhỏ hơn mỗi đơn vị chiều dài (L₀) và điện dung lớn hơn mỗi đơn vị chiều dài (C₀).

Tốc Độ Sóng

Tốc độ sóng chỉ được xác định bởi tính chất của môi trường xung quanh dây dẫn.

Khi xét đến tổn thất, (các đặc tính như độ cản sóng) không liên quan đến diện tích hoặc vật liệu của dây dẫn. Đối với đường dây trên không, độ thẩm từ là 1, và hằng số điện môi thường là 1. Đối với đường dây cáp, độ thẩm từ là 1, và hằng số điện môi thường là 3 - 5. Trong đường dây trên không, (tốc độ lan truyền của sóng truyền) nằm trong khoảng 291 - 294 km/ms, và thường được chọn là 292 km/ms; đối với cáp polyetylen chéo liên kết, nó khoảng 170 m/μs.

Phản Xạ và Truyền

Sóng truyền tạo ra phản xạ và truyền tại các điểm gián đoạn độ cản.

• Hệ số phản xạ cho mạch mở và mạch ngắn: Hệ số phản xạ của điện áp và dòng điện là ngược nhau.

• Đối với mạch mở: hệ số phản xạ điện áp là 1, và hệ số phản xạ dòng điện là -1.

• Đối với mạch ngắn: hệ số phản xạ điện áp là -1, và hệ số phản xạ dòng điện là 1.

• Hệ số truyền: Hệ số truyền của điện áp và dòng điện là giống nhau.

Ảnh Hưởng Của Tổn Thất Đường Dây

Khi điện áp quá cao trên dây dẫn vượt quá điện áp khởi đầu corona, hiện tượng corona với tác dụng tiêu tán năng lượng xảy ra, dẫn đến giảm biên độ sóng và biến dạng hình dạng sóng.

Điện trở của đường dây gây ra giảm biên độ của sóng truyền và làm chậm tốc độ tăng lên trong quá trình truyền.

Các thành phần sóng truyền ở các tần số khác nhau có các hệ số suy giảm và tốc độ truyền khác nhau:

• Thành phần tần số thấp có tốc độ chậm hơn và suy giảm nhỏ hơn;

• Thành phần tần số cao có tốc độ nhanh hơn và suy giảm lớn hơn.

Tốc độ tăng theo tần số và ổn định khi tần số vượt quá 1kHz. Tốc độ truyền của sóng truyền trên đường dây điện cơ bản ổn định khi tần số tín hiệu trên 1kHz.

Định Vị Sự Cố Bằng Sóng Truyền

Các nguyên tắc chính được sử dụng để định vị sự cố bằng sóng truyền là: định vị một đầu (Loại A) và định vị hai đầu (Loại D).