Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét van cao áp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:113

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét van cao áp" nghiên cứu phối hợp cách điện, so sánh ưu nhược điểm của một số loại chống sét van cao áp, nghiên cứu cấu tạo và tính năng kỹ thuật của thiết bị chống sét van cao áp, nghiên cứu các mô hình chống sét van cao áp, xây dựng mô hình chống sét van cao áp trong Matlab có độ chính xác và mức tiện dụng cao.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét van cao áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRẦN HỮU VIỆT MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- TRẦN HỮU VIỆT MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. QUYỀN HUY ÁNH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2017
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. QUYỀN HUY ÁNH (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 19 tháng 11 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 TS. Nguyễn Xuân Hoàng Việt Chủ tịch 2 PGS.TS. Huỳnh Châu Duy Phản biện 1 3 TS. Phạm Đình Anh Khôi Phản biện 2 4 PGS.TS. Trương Việt Anh Ủy viên 5 TS. Đoàn Thị Bằng Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày 20 tháng 11 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : TRẦN HỮU VIỆT Giới tính : NAM Ngày, tháng, năm sinh: 07-01-1974 Nơi sinh : Tỉnh ĐỒNG THÁP Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV : 1541830032 I- Tên đề tài: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP II- Nhiệm vụ và nội dung: - Nghiên cứu phối hợp cách điện, so sánh ưu nhược điểm của một số loại chống sét van cao áp. - Nghiên cứu cấu tạo và tính năng kỹ thuật của thiết bị chống sét van cao áp. - Nghiên cứu các mô hình chống sét van cao áp. - Xây dựng mô hình chống sét van cao áp trong Matlab có độ chính xác và mức tiện dụng cao. III- Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 15/02/2017 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 20/11/2017 V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. QUYỀN HUY ÁNH CÁN BỘ HUỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Trần Hữu Việt
ii LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Công nghệ TP.HCM, cùng với sự nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ của quý thầy cô, tôi đã hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Quyền Huy Ánh đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Ngoài ra, tôi cũng xin được nói lời cảm ơn đến các anh, chị học viên trong lớp 15SMĐ21 đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này. Việc thực hiện đề tài luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót về kiến thức chuyên môn. Kính mong nhận được sự quan tâm, xem xét và đóng góp ý kiến quý báu của quý thầy, cô và các anh chị để đề tài luận văn này hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện Luận văn Trần Hữu Việt
iii TÓM TẮT Luận văn “Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét vao cao áp” đi sâu vào nghiên cứu các mô hình chống sét van dạng oxyde kim loại (MOV) trên lưới điện cao thế. Chống sét dạng MOV được dùng để bảo vệ quá điện áp do sét hoặc xung đóng cắt trên lưới điện cao thế. Luận văn tập trung nghiên cứu, phân tích và xây dựng các mô hình chống sét van cao áp: IEEE, PINCETI và P-K trong môi trường Matlab. Các mô hình này đều có sai số chấp nhận được (
iv ABSTRACT The thesis "Modeling and Simulation of High Voltage Surge Arrester Equipments" does research on metal oxide (MOV) models on the high voltage grid. The MOV is used to protect the over-voltages caused by lightning or switching pulse on the high voltage grid. The Thesis focuses on research, analysis and building models of High Voltage Surge Arrester: IEEE, PINCETI and P-K in Matlab environment. These models have acceptable tolerances (
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii TÓM TẮT ................................................................................................................. iii ABSTRACT .............................................................................................................. iv MỤC LỤC ...................................................................................................................v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ viii DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................x DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... xi CHƯƠNG: MỞ ĐẦU .................................................................................................1 1.TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................1 2.NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................................4 3.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................................4 4.CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH...................................................................................4 5.TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................................4 6.TÍNH THỰC TIỄN ..............................................................................................5 7.NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................5 8.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................5 CHƯƠNG 1: CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT .............................................................7 CỦA CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP ............................................................................7 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................7 1.2.CÁC LOẠI CÁCH ĐIỆN .................................................................................9 1.3.KHÁI NIỆM VỀ SÉT .....................................................................................10 1.4.THIẾT BỊ CHỐNG SÉT VAN .......................................................................11 1.5.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI CHỐNG SÉT ...................................13 1.5.1.Chống sét van cao áp không khe hở.........................................................13 1.5.2.So sánh sự làm việc của các chống sét SIC và chống sét van .................15 CHƯƠNG 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC .............................................18
vi VÀ MÔ HÌNH CỦA CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP ................................................18 2.1.CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP .............................18 2.2.TÍNH NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TRỞ ZNO ....................................21 2.3.ĐẶC TÍNH V-I ...............................................................................................24 2.4.THỜI GIAN ĐÁP ỨNG .................................................................................25 2.5.CÁC MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN .............................................................27 2.5.1.Mô hình được đề nghị bởi IEEE ..............................................................27 2.5.2.Mô hình được đề nghị bởi PINCETI .......................................................30 2.5.3.Mô hình P-K .............................................................................................31 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH MÔ PHỎNG CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP TRONG MÔI TRƯỜNG MATLAB .........................................................33 3.1.MỤC ĐÍCH .....................................................................................................33 3.2.KHÁI QUÁT PHẦN MỀM MATLAB ..........................................................34 3.2.1.Phần mềm MATLAB ...............................................................................34 3.2.2.Cơ sở về SIMULINK ...............................................................................34 3.3.MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG SÉT ........................................................35 3.3.1.Dạng xung sét ...........................................................................................35 3.3.2.Các dạng xung không chu kỳ chuẩn ........................................................37 3.3.3.Xây dựng mô hình nguồn phát xung ........................................................40 3.3.4.Thực hiện mô phỏng nguồn phát sung dòng ............................................42 3.3.5.Kết luận ....................................................................................................44 3.4. ... XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP PHỤ THUỘC TẦN SỐ ..........................................................................................................................44 3.5. ... XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP PHỤ THUỘC TẦN SỐ TRONG MATLAB .........................................................................................46 3.5.1.Giới thiệu một số khối (block) dùng trong mô hình ................................46 3.5.2.Xây dựng các mô hinh chống sét van cao áp ...........................................49 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ MỨC TIỆN ÍCH MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP ĐỀ XUẤT .................................................................78
vii 4.1.ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................78 4.2.MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG CỦA CÁC CHỐNG SÉT VAN CAO ÁP EVP VÀ 3EL2 ..........................................................................................................................79 4.2.1Chống sét van cao áp EVP ........................................................................79 4.2.2.Chống sét van loại 3EL2 .........................................................................81 4.2.3.NHẬN XÉT CHUNG ..............................................................................85 CHƯƠNG: KẾT LUẬN ...........................................................................................87 I.KẾT LUẬN.........................................................................................................87 II.HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI .............................................................87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................88 PHỤ LỤC
viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Mô tả ANSI Viện tiêu chuẩn Quốc gia Mỹ IEC Ủy Ban kỹ thuật điện Quốc tế IEEE Hiệp hội các kỹ sư điện và Điện tử Quốc tế CT Current Transformer VT Voltage Transformer HV High Voltage MOV kA Chống sét van (Metal Oxide Varistor) R  Điện trở L H Độ tự cảm C F Điện dung D Nm Bề dày của biến trở Vb V Điện thế rào  Hằng số điện môi của chất bán dẫn N Hạt/cm3 Mật độ hạt dẫn P W Công suất tiêu tán trung bình 0 T C Nhiệt độ gia tăng trung bình  Hệ số tiêu tán công suất TOL % Độ sai số chuẩn Vr kV Điện áp định mức của chống sét van
ix Vr8/20 kV Điện áp dư cho dòng sét 10 kA với bước sóng 8/20 µs L, R kV Độ lớn điện thế rào o kV Điện thế phân cực tại gốc  Hệ số phi tuyến. VN kV Điện áp biến trở Q Điện tích điện tử K Hệ số phụ thuộc biến trở Vref kV Điện áp tham chiếu D M Chiều cao của chống sét van N Số cột song song trong chống sét van.
x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Quan hệ i=f(u) đặc tuyến V-I của A0 và A ..............................................52 Bảng 3.2: Quan hệ i=f(u) đặc tuyến V-I của A0 và A ..............................................62 Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của hãng OHIO BRASS .............................................79 Bảng 4.2: Kết quả mô phỏng hãng OHIO BRASS của các mô hình ........................80 Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của hãng SIEMENS ....................................................82 Bảng 4.4: Kết quả mô phỏng hãng SIEMENS của các mô hình ..............................83
xi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. 1: Chức năng phối hợp cách điện của chống sét van ...................................13 Hình 1. 2: Đặc tính điện trở phi tuyến của chống sét van cao áp .............................14 Hình 1. 3: So sánh đặc tính phi tuyến của phần tử SiC và chống sét van .................15 Hình 2. 1: Cấu trúc của biến trở và đặc tính V-I. .....................................................18 Hình 2. 2: Vi cấu trúc của ceramic. ...........................................................................19 Hình 2. 3: Sơ đồ cấu trúc của lớp biên tiếp giáp biến trở ZnO .................................21 Hình 2. 4:Chống sét van cao thế của SIEMENS.......................................................22 Hình 2. 5: Mặt cắt cấu tạo của chống sét van SIEMENS .........................................22 Hình 2. 6: Sơ đồ năng lượng tiếp giáp ZnO –biên –ZnO..........................................23 Hình 2. 7: Quan hệ điện thế rào với điện áp đặt vào .................................................24 Hình 2. 8: Đặc tính V-I của chống sét van cao áp ...................................................25 Hình 2. 9: Đáp ứng của biến trở ZnO xung tốc độ cao ............................................26 Hình 2. 10: Đáp ứng của biến trở tính đến điện cảm đầu dây nối với xung dòng ...26 Hình 2. 11:Mô hình của IEEE ...................................................................................27 Hình 2. 12: Đặc tuyến đơn vị của phần tử phi tuyến A0 và A1 .................................29 Hình 2. 13: Mô hình của PINCETI ...........................................................................30 Hình 2. 14: Mô hình P-K...........................................................................................31 Hình 3. 1: Sét đánh trực tiếp vào kim thu sét và đường dây trên không lân cận công trình ...........................................................................................................................36 Hình 3. 2: Dạng sóng 10/350 µs ...............................................................................36 Hình 3. 3: Sét đánh gián tiếp cảm ứng vào đường dây trên không ở vị trí cách xa công trình...................................................................................................................37 Hình 3. 4: Dạng sóng 8/20 µs ...................................................................................37 Hình 3. 5: Dạng sóng xung không chu kỳ chuẩn ......................................................38 Hình 3. 6: Dạng sóng xung gồm tổng của hai thành phần ........................................38 Hình 3. 7: Đường cong xác định tỉ số b/a .................................................................39 Hình 3. 8: Đường cong xác định tỉ số at1 ..................................................................39
xii Hình 3. 9: Đường cong xác định tỉ số I1/I ................................................................40 Hình 3. 10: Sơ đồ khối tạo nguồn phát xung ............................................................41 Hình 3. 11: Biểu tượng của mô hình nguồn phát xung .............................................41 Hình 3. 12: Khai báo các thông số ............................................................................42 Hình 3. 13: Sơ đồ mô phỏng nguồn xung dòng ........................................................42 Hình 3. 14: Các thông số nguồn xung dòng ..............................................................43 Hình 3. 15: Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 5kA.................................43 Hình 3. 16: Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 10kA...............................44 Hình 3. 17: Khối Inportvà Outport ............................................................................46 Hình 3. 18: Khối Subsystem .....................................................................................47 Hình 3. 19: Khối Transfer Fcn...................................................................................48 Hình 3. 20: Khối Look-up table ................................................................................48 Hình 3. 21: Khối Nguồn dòng ...................................................................................49 Hình 3. 22: Khối nguồn áp ........................................................................................49 Hình 3. 23: Mạch tương đương mô hình IEEE .........................................................50 Hình 3. 24: Đặc tuyến V-I của A0 và A1của mô hình IEEE .....................................51 Hình 3. 25: Sơ đồ nguyên lý của phần tử phi tuyến A0 ............................................52 Hình 3. 26: Mô hình điện trở phi tuyếntheo IEEE ....................................................54 Hình 3. 27: Mô hình chống sét van cao áp theo IEEE bằng Matlab ........................54 Hình 3. 28: Mô hình chống sét van cao áp theo IEEE ..............................................55 Hình 3. 29: Hộp thoại Mask Editor theo IEEE .........................................................56 Hình 3. 30: Thông tin cho khối trong thanh Documentation theo IEEE ..................56 Hình 3. 31: Thông tin cho khối trong thanh Prompt theo IEEE ...............................57 Hình 3. 32: Lệnh tính thông số trong thanh Initialization theo IEEE .......................58 Hình 3. 33: Tạo biểu tượng cho mô hình trong thanh Icontheo IEEE ......................59 Hình 3. 34: Biểu tượng chống sét van cao áp theo IEEE ..........................................59 Hình 3. 35: Hộp thoại của chống sét van cao áp theo IEEE .....................................60 Hình 3. 36 Sơ đồ mô phỏng đáp ứng của mô hình chống sét van cao áp (IEEE) .....61 Hình 3. 37: Sơ đồ tương đương theo mô hình PINCETI ..........................................61
xiii Hình 3. 38: Sơ đồ nguyên lý của phần tử phi tuyến A0 theo PINCETI.....................63 Hình 3. 39: Mô hình điện trở phi tuyến theo PINCETI ............................................63 Hình 3. 40: Mô hình chống sét van cao áp theo PINCETI .......................................64 Hình 3. 41: Mô hình chống sét van cao áp theo PINCETI .......................................64 Hình 3. 42: Hộp thoại Mask Editor theo PINCETI...................................................65 Hình 3. 43: Thông tin cho khối trong thanh Documentation theo PINCETI ............66 Hình 3. 44: Thông tin cho khối trong thanh Prompt theo PINCETI.........................67 Hình 3. 45: Lệnh tính thông số trong thanh Initialization theo PINCETI ................67 Hình 3. 46: Tạo biểu tượng cho mô hình trong thanh Icon theo PINCETI ..............68 Hình 3. 47: Biểu tượng chống sét van cao áp theo PINCETI ...................................68 Hình 3. 48: Hộp thoại của chống sét van cao áp theo PINCETI ..............................69 Hình 3. 49: Sơ đồ mô phỏng chống sét van cao áp theo mô hình PINCETI ............70 Hình 3. 50: Sơ đồ tương đương theo mô hình P-K ...................................................70 Hình 3. 51: Mô hình chống sét van cao áp theo P-K ................................................71 Hình 3. 52: Mô hình chống sét van cao áp theo P-K ................................................71 Hình 3. 53: Hộp thoại Mask Editor theo P-K ...........................................................72 Hình 3. 54: Thông tin cho khối trong thanh Documentationtheo P-K......................73 Hình 3. 55: Tạo thông tin cho khối trong thanh Prompt theo P-K............................74 Hình 3. 56: Nhập các lệnh tính thông số trong thanh Initialization theo P-K...........74 Hình 3. 57: Tạo biểu tượng cho mô hình trong thanh Icon theo P-K .......................75 Hình 3. 58: Biểu tượng chống sét van cao áp theo P-K ............................................75 Hình 3. 59: Hộp thoại của chống sét van cao áp theo P-K .......................................76 Hình 3. 60: Sơ đồ mô phỏng đáp ứng của chống sét van theo mô hình P-K ............77 Hình 4. 1: Sơ đồ mô hình mạch thử nghiệm điện áp dư ...........................................78 Hình 4. 2: Điện áp dư của chống sét van điện áp 96kV, ...........................................80 Hình 4. 3: Điện áp dư của chống sét van điện áp 96kV, ứng với .............................81 Hình 4. 4: Điện áp dư của chống sét van điện áp 96kV, ứng với .............................83 Hình 4. 5: Điện áp dư của chống sét van điện áp 96kV, ứng với .............................84
1 CHƯƠNG: MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sét không những có thể gây thương vong cho con người mà còn có thể phá hủy những tài sản của con người như các công trình xây dựng, công trình cung cấp năng lượng, hoạt động hàng không, các thiết bị dùng điện, các Đài Truyền thanh – Truyền hình, các hệ thống thông tin liên lạc… Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm, diễn biến thời tiết rất thất thường do biến đổi khí hậu toàn cầu: nắng hạn kéo dài, mưa giông phức tạp, với lượng mưa lớn gây lũ lụt cục bộ, cường độ sét, mật độ sét thay đổi, vì vậy suất sự cố trên lưới điện do sét tăng lên. Mặc dù qua đúc kết các kinh nghiệm trong thực tế và đã đưa ra những giải pháp khắc phục, nhưng sự cố các năm sau có chiều hướng tăng so với những năm trước là do các giải pháp chưa được triển khai thực hiện kịp thời, đồng bộ và dứt điểm, thời điểm xử lý yêu cầu phải trước mùa mưa bão do khó khăn về kinh phí, và việc mua sắm vật tư để triển khai giải pháp là chậm, chưa đáp ứng tiến độ yêu cầ Bảng: Thống kê sự cố qua các năm Mọi thiết bị điện khi lắp đặt vào lưới điện đều được lựa chọn dựa vào điện áp định mức của lưới điện mà thiết bị được đấu vào. Tuy nhiên, trong thực tế vận hành,
2 đôi lúc xảy ra quá điện áp tạm thời do nhiều nguyên nhân gây ra, có thể do các sự cố chạm đất, do thao tác đóng cắt, hoặc do sét đánh trực tiếp hay lan truyền. Trong đó quá điện áp do sét là nguy hiểm nhất, bởi vì quá điện áp này rất lớn dễ dàng gây ra phóng điện đánh thủng cách điện và phá hủy thiết bị, ảnh hưởng đến toàn hệ thống. Do đó, để bảo vệ cách điện của thiết bị được đấu vào hệ thống điện khỏi các tác hại quá điện áp sét, mô hình chống sét van được sử dụng, việc nghiên cứu về các phương pháp, thiết bị chống sét đánh trực tiếp hay lan truyền trên lưới điện luôn luôn cần thiết và quan trọng để lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp. Đặc biệt, trong những năm gần đây với sự gia tăng sử dụng các trang thiết bị điện tử công suất trên lưới phân phối như thiết bị bù trơn, thiết bị SCADA, bộ UPS, bộ bù bằng Thyristor, bộ lọc sóng hài .. Các thiết bị này rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp và có độ dự trữ cách điện rất thấp. Vì thế, cần phải tính toán lựa chọn và kiểm tra các thiết bị chống sét một cách chính xác để tránh xảy ra hư hỏng cho các thiết bị này. Nhưng cho đến nay việc mô hình hoá và mô phỏng các thiết bị chống sét lan truyền trong các thiết bị dùng điện ở Việt Nam hầu như còn bỏ ngỏ, ngay cả ở các trường đại học lớn các phần mềm mô phỏng và tài liệu tham khảo rất ít ỏi và hạn chế. Một trong các khó khăn khi tiến hành mô phỏng các phần tử là hiện các mô hình chưa có hay nếu có thì được giữ bản quyền bởi các hãng sản xuất thiết bị chống sét lan truyền nước ngoài, cũng như máy phát xung sét chuẩn. Nghiên cứu chống sét đánh lan truyền từ đường dây vào trạm biến áp hay cảm ứng trên đường dây tải điện cũng đóng một vai trò rất quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị bảo vệ cho phù hợp. Để thực hiện bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp, trong hệ thống điện chúng ta dùng rất nhiều chống sét van, do thiết bị chống sét là thiết bị phi tuyến, cho nên việc đánh giá các đáp ứng ngõ ra ứng với các dạng xung sóng sét lan truyền từ đường dây vào trạm theo phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn. Phương pháp hiệu quả để thực hiện việc đánh giá một cách trực quan là mô hình hóa và tiến
3 hành mô phỏng đáp ứng của chúng. Hiện nay, các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất thiết bị chống sét lan truyền trên đường dây cao thế đã đi sâu nghiên cứu và đề ra mô hình thiết bị chống sét lan truyền với mức độ chi tiết và quan điểm xây dựng mô hình khác nhau. Tuy nhiên, tùy thuộc vào phạm vi ứng dụng của mỗi mô hình, và các yêu cầu về mức độ tương đồng giữa mô hình và nguyên mẫu mà các phương pháp xây dựng mô hình và mô phỏng các phần tử chống sét lan truyền vẫn còn tiếp tục nghiên cứu và phát triển. Hơn nữa, vấn đề khó khăn trong xây dựng mô hình là xác định các thông số của mô hình mà các thông số được cho trong catalogue của nhà chế tạo thường không đầy đủ. Một số phần mềm mô phỏng cũng đã hỗ trợ xây dựng mô hình các thiết bị chống sét. Tuy nhiên, mô hình này chỉ phù hợp đối với thiết bị của một nhà sản xuất nào đó, không thể là đại diện cho tất cả thiết bị chống sét của mọi nhà chế tạo và với các cấp điện áp khác nhau. Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài: “Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét van cao áp” đi sâu vào nghiên cứu mô hình thiết bị chống sét van cấp cao áp, lập mô hình và mô phỏng với phần mềm rất thông dụng là Matlab với mong muốn có thể xây dựng được mô hình thiết bị chống sét van của hầu hết các nhà chế tạo chỉ với các thông số được cung cấp từ Catalogue của các nhà chế tạo. Đề tài hy vọng sẽ cung cấp một công cụ mô phỏng hữu ích với phần mềm thông dụng Matlab cho các Nhà nghiên cứu, các kỹ sư và sinh viên… Vì đặc tính động của chống sét van, chúng chưa thể mô phỏng bằng sử dụng điện trở phi tuyến tính. Do đó, một số mô hình được đề xuất cho mô phỏng các đặc tính động của chống sét van. Mô hình IEEE và mô hình PINCETI…là các mô hình chính được đề xuất để mô phỏng các đặc tính động của chống sét van. Ở đây, xây dựng mô hình chống sét van cao áp như: mô hình IEEE, mô hình PINCETI và mô hình P-K trong môi trường Matlab và so sánh độ chính xác, cũng như mức tiện dụng của từng loại mô hình này trong thực tế .