Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

NGUYỄN THỊ HƯƠNG TRANG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY

PHÁT XUNG SÉT TIÊU CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

NGUYỄN THỊ HƯƠNG TRANG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY

PHÁT XUNG SÉT TIÊU CHUẨN

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 01 năm 2016

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 30 tháng 01 năm 2016

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)

Họ và tên

PGS.TS Trương Việt Anh

TT 1 2 TS. Nguyễn Hùng 3 PGS.TS. Lê Chí Kiên 4 TS. Đinh Hoàng Bách 5 TS. Đoàn Thị Bằng Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện 1 Phản biện 2 Ủy viên 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 PHÒNG QLKH – ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 20..…

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ HƯƠNG TRANG Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 20/12/1982 Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện. MSHV: 1441830025

I- Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY PHÁT XUNG SÉT TIÊU

CHUẨN

II- Nhiệm vụ và nội dung:

 Tìm hiểu các dạng xung sét tiêu chuẩn và các tiêu chuẩn liên quan.  Xây dựng mô hình toán và mô hình vật lý của các dạng xung sét trong môi

trường Matlab Simulink.

 Tìm hiểu cách sử dụng máy phát xung sét AXOS8  So sánh sai số dạng xung sét mô phỏng với dạng xung sét máy phát xung.

III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/8/2015

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/3/2016

V- Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS QUYỀN HUY ÁNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

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

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Thị Hương Trang

LỜI CÁM ƠN



Trước hết, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của em

gửi đến thầy PGS. TS. Quyền Huy Ánh, Thầy đã tận tụy hướng dẫn em trong suốt

quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Trường Đại học Công Nghệ TP.HCM

và Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã giảng dạy em trong suốt hai năm học

vừa qua.

Cuối c ng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người thân, bạn b , những

người anh em, đồng nghiệ đã động viên, ủng hộ và tạo điều kiện cho tôi cả về vật

chất và tinh thần trong suốt quá trình học tậ cũng như để hoàn thành luận văn

thạc sĩ.

Xin trân trọng cảm ơn!

TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 01 năm 2016

Nguyễn Thị Hương Trang

iii

TÓM TẮT

Trong mạng điện, quá điện áp và quá trình quá độ do s t là nguyên nhân chủ

yếu gây ra các sự cố làm hư hỏng lưới điện và các thiết bị điện. Việc nghiên cứu

thiết bị chống s t đóng vai tr rất quan trọng trong việc bảo vệ quá áp. Tuy nhiên,

Việt Nam việc nghiên cứu g p nhi u khó khăn do hạn chế v thiết bị thử nghiệm.

Do đó, việc xây dựng mô hình và mô phỏng các máy phát xung khác nhau là cần

thiết để h trợ việc nghiên cứu, đánh giá và lựa chọn các thiết bị bảo vệ quá áp sau

này.

Luận văn đi sâu vào việc xây dựng mô hình phát xung d ng 4/10µs, 8/20µs,

10/350µs và máy phát xung áp 1.2/50μs, 2/10μs, 9/720μs, 10/160μs, 10/560μs,

0.5/700μs và 10/700μs. Mô hình các máy phát xung s t với các dạng xung d ng và

áp khác nhau được tạo trong môi trường Matlab với giao diện dễ sử dụng. Độ chính

xác của các dạng xung s t được kiểm tra theo các yêu cầu qui định trong các tiêu

chuẩn IEC.

Với đ tài: Nghiên cứu và y dựng m h nh máy phát ung t tiêu

chuẩn Luận văn bao gồm các nội dung chính sau đây:

o Chương M đầu.

o Chương 1: T ng quan

o Chương 2: Cơ s lý thuyết

o Chương 3: Mô hình các máy phát xung s t tiêu chuẩn o Chương 4: Tìm hiểu hệ thống máy phát xung sét AXOS 8.

o Chương 5: So sánh dạng xung mô phỏng và dạng xung từ máy phát xung

thực tế.

o Chương 6: Kết luận và hướng phát triển luận văn.

ABSTRACT

In the electrical network, overvoltage and transients caused by lightning is the main

reason causing the incident to damage the power grid and electrical equipment. The study

of lightning protection equipment plays a very important role in the protection of

overvoltage. However, in Vietnam the study were difficult due to limited testing facilities.

Therefore, the modeling and simulation of various pulse generators are needed to support

the research, evaluation and selection of surge protection devices later.

This thesis research building models of impulse generators with various wave forms,

such as: 4/10μs, 8/20μs, 10/350μs current wave forms and 1.2/50μs, 2/10μs, 9/720μs,

10/160μs, 10/560μs, 0.5/700μs and 10/700μs voltage wave forms. These models being

built in Matlab environment with easy user’s interface. The accuracy of these models are

checked according to the requirements specified in the IEC standard.

The thesis “Research and modeling the standard lightning impulse generators” includes

the following contents:

 Chapter Introduction.

 Chapter 1: Overview

 Chapter 2: Theoretical Foundations

 Chapter 3: Models of the standard lightning impulse generators

 Chapter 4: Understanding lightning impulse generator system Axos 8.

 Chapter 5: Comparison of the wave forms between the impulse generator models

and the impulse generator system Axos 8.

 Chapter 6: Conclusions and development of thesis.

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i

LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................. ii

TÓM TẮT .................................................................................................................. iii

ABSTRACT .............................................................................................................. iv

DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... ix

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ...........................................................................1

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................5

2.1.Xung điện áp không chu kỳ ..................................................................................5

2.1.1. Định nghĩa đối với thử nghiệm bằng xung điện áp không chu kỳ ............. 5

2.1.1.1. Thời gian đầu sóng T1 ...................................................................... 5

2.1.1.2. Điểm gốc giả định O1 ....................................................................... 5

2.1.1.3. Thời gian toàn sóng T2 ..................................................................... 5

2.1.1.4. Dung sai ........................................................................................... 5

2.1.2. Các dạng xung điện áp chuẩn ..................................................................... 6

2.1.3. Các tiêu chuẩn liên quan ......................................................................... 8

2.1.3.1. Tiêu chuẩn ITU-T K.20 VÀ K.21 .................................................... 8

2.1.3.2. Tiêu chuẩn TIA-968-A, TIA-968-B ................................................ 9

2.2. Xung d ng điện không chu kỳ ....................................................................... 11

2.2.1. Định nghĩa đối với thử nghiệm bằng xung d ng điện không chu kỳ ............ 11

2.2.1.1. Thời gian đầu sóng T1 ............................................................................. 11

2.2.1.2. Điểm gốc giả định O1 .............................................................................. 11

2.2.1.3. Thời gian toàn sóng T2 ............................................................................ 11

2.2.1.4. Dung sai ................................................................................................... 11

2.2.2 Các dạng xung d ng điện chuẩn .................................................................... 11

2.2.3. Các tiêu chuẩn liên quan ................................................................................ 14

2.2.3.1. Tiêu chuẩn IEC 61643-1 ................................................................ 14

2.2.3. Tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41 ............................................................ 21

2.3. Xung h n hợp dòng - áp (8/20 µs và 1,2/50 µs) ............................................ 23

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH CÁC MÁY PHÁT XUNG XÉT TIÊU

CHUẨN .................................................................................................................... 24

3.1. Công cụ MATLAB – SIMULINK ................................................................. 24

3.1.1. MATLAB .............................................................................................. 24

3.1.2. SIMULINK ........................................................................................... 24

3.1.2.1. Tín hiệu của SIMULINK .................................................................. 26

3.1.2.2. Mô hình SIMULINK ..................................................................... 26

3.1.2.3. Mô phỏng mô hình SIMULINK .................................................... 27

3.1.2.4. Hệ thống con trong mô hình SIMULINK (Subsystem) ................. 28

3.1.2.5. Một số khối chức năng của Simulink và Toolbox

SimPowerSystems ........................................................................................... 29

3.2. Mô hình toán của các dạng xung tiêu chuẩn ............................................... 33

3.2.1. Phương trình toán của các dạng xung tiêu chuẩn ................................. 33

3.2.2. Xây dựng mô hình toán các dạng xung tiêu chuẩn ............................... 36

3.3. Mô hình vật lý của các dạng xung tiêu chuẩn ............................................. 46

3.3.1. Mô hình máy phát xung dòng ............................................................... 46

3.3.2. Mô hình máy phát xung áp ................................................................... 50

3.3.3. Mô phỏng các dạng xung ...................................................................... 54 CHƯƠNG 4 TÌM HIỂU HỆ THỐNG MÁY PHÁT XUNG SÉT AXOS 8 ............. 62 4.1. Thông số kỹ thuật của máy phát xung AXOS8 ........................................ 62

4.2. Vận hành chung ........................................................................................ 65 4.2.1. Các phím chức năng phía trước AXOS8 ............................................... 65

CHƯƠNG 5 SO SÁNH DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN MÔ PHỎNG VÀ DẠNG XUNG CỦA MÁY PHÁT AXOS8 .......................................................................... 75 5.1. Xung phát ra từ thiết bị AXOS8 ............................................................... 75

5.2. So sánh độ chính xác của dạng xung tiêu chuẩn mô phỏng và dạng xung của máy phát AXOS8 ......................................................................................... 79

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN .................... 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 82

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Các thử nghiệm theo ITU-T K.20. .............................................................9

Bảng 2.2. Các thử nghiệm theo ITU-T K.21. ............................................................9

Bảng 2.3. Các dạng xung thử theo TIA-968-A, TIA-968-B. ................................... 10

Bảng 2.4. Các thử nghiệm cấp 1, 2 và 3 .................................................................. 16

Bảng 2.5. Giá trị tiêu chuẩn của dòng xung Iimp. .................................................... 16

Bảng 2.6. Các thông số minh họa cho thử nghiệm. ................................................. 17

Bảng 2.7. Dung sai của các thông số trong thử nghiệm xung kết hợp cấp 3. .......... 19

Bảng 2.8. Tóm tắt các tiêu chuẩn áp dụng và các dạng xung thử nghiệm b sung cho

mục A, B, C (trường hợp 1) và các thông số cho trường hợp 2. .............................. 22

Bảng 2.9. 100 kHz Ring wave – Các giá trị dự kiến cho xung áp và dòng trong

mục A và B. .............................................................................................................. 22

Bảng 2.10. Xung h n hợp – Các giá trị dự kiến cho xung áp và dòng trong mục A

và B. ........................................................................................................................ 22

Bảng 2.11 Các thử nghiệm SPD trong mục C ....................................................... 23

Bảng 3.1 Thông số các hệ số .................................................................................... 35

Bảng 3.2 Sai số của các dạng sóng xung d ng điện. .............................................. 45

Bảng 3.3 Sai số của các dạng sóng xung điện áp. ................................................... 45

Bảng 3.4 T ng hợp thông số các phần tử trong mạch phát xung dòng. .................. 49

Bảng 3.5. T ng hợp thông số các phần tử trong mạch phát xung áp ....................... 51

Bảng 3.6. Sai số của dạng xung d ng điện. ............................................................. 60

Bảng 3.7. Sai số của các dạng xung điện áp. ........................................................... 60

Bảng 4.1. Thông số chung ........................................................................................ 62

Bảng 4.2 Thông số các dạng xung tiêu chuẩn không chu kỳ ................................... 62

Bảng 4.3. Thông số Ring Wave ............................................................................... 63

Bảng 4.4. Thông số dạng xung viễn thông .............................................................. 63

Bảng 4.5. Thông số Brust ......................................................................................... 64

Bảng 4.6. Thông số giảm áp & ngắt áp .................................................................... 64 Bảng 4.7. Chức năng phía trước AXOS8 ................................................................. 66 Bảng 4.8. Chức năng phía sau AXOS8 .................................................................... 67

Bảng 4.9 Chức năng c ng AUX (vị trí 7) ................................................................ 68

viii

Bảng 4.10 Chức năng của Setup .............................................................................. 70

Bảng 4.11 Chức năng của Properties (Surge) .......................................................... 73

Bảng 4.12. Chức năng của Properties (Telecom Wave) .......................................... 74

Bảng 5.1. Sai số của xung dòng 8/20 µs 1kA .......................................................... 76

Bảng 5.2. Sai số của xung áp 1,2/50 µs, 1kV .......................................................... 77

Bảng 5.3. Sai số của xung áp 10/700 µs (Telecom wave) ....................................... 79

Bảng 5.4. So sánh độ chính xác của dạng xung tiêu chuẩn mô phỏng và dạng xung của máy phát AXOS8 ................................................................................................ 79

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Dạng xung điện áp tiêu chuẩn .....................................................................5

Hình 2.2: Sơ đồ mạch phát xung 10/700µs .................................................................8

Hình 2.3: Dạng xung d ng điện tiêu chuẩn ............................................................. 11

Hình 2.4: S t đánh vào đường dây trên không vị trí cách xa công trình .............. 12

Hình 2.5: S t đánh gián tiếp cảm ứng vào công trình .............................................. 13

Hình 2.6: S t đánh trực tiếp vào kim thu s t trên đỉnh công trình ........................... 14

Hình 2.7: Sét đánh trực tiếp vào đường dây trên không lân cận công trình ............ 14

Hình 3.1. Cửa s thư viện SIMULINK. ................................................................... 25

Hình 3.2. Cửa s mô hình Simulink. ........................................................................ 26

Hình 3.3. Hộp thoại Configuration Parameters ........................................................ 27

Hình 3.4. Hộp thoại Mask Editor. ............................................................................ 29

Hình 3.5. Hộp thoại Block Parameters của khối Series RLC Branch. ..................... 32

Hình 3.6. Dạng xung gồm t ng 2 thành phần. ......................................................... 33

Hình 3.7. Đường cong xác định tỉ số b/a. ................................................................ 34

Hình 3.8. Đường cong xác định tỉ số at1. ................................................................. 34

Hình 3.9. Đường cong xác định tỉ số I1/I. ................................................................ 35

Hình 3.10. Mô hình toán của xung d ng điện. ......................................................... 36

Hình 3.11. Mô hình toán của xung điện áp. ............................................................. 36

Hình 3.12. Nguồn xung d ng điện tiêu chuẩn. ........................................................ 37

Hình 3.13. Nguồn xung điện áp tiêu chuẩn. ............................................................ 37

Hình 3.14. Khai báo thông số tại tab Parameters. .................................................... 37

Hình 3.15. Các lệnh truy xuất các thông số tại tab Initialization. ............................ 38

Hình 3.16. Mô hình toán xung d ng điện và điện áp không chu kỳ. ....................... 38

Hình 3.17. Sơ đồ mô phỏng nguồn xung dòng. ....................................................... 39

Hình 3.18. Sơ đồ mô phỏng nguồn xung áp. ........................................................... 39

Hình 3.19. Thông số mô hình nguồn xung d ng điện.............................................. 39

Hình 3.20. Thông số mô hình nguồn xung điện áp. ................................................. 40

Hình 3.21. Xung d ng điện 5kA - 4/10µs. ............................................................... 40

Hình 3.22. Xung d ng điện 20kA - 8/20 µs. ............................................................ 41

Hình 3.23. Xung d ng điện 20kA -10/350 µs. ......................................................... 41

Hình 3.24. Xung điện áp 6kV - 1,2/50 µs. ............................................................... 42

Hình 3.25. Xung điện áp 5kV-2/10µs. ..................................................................... 42

Hình 3.26. Xung điện áp 1.5kV - 9/720µs. .............................................................. 43

Hình 3.27. Xung điện áp 3kV-10/160 µs. ................................................................ 43

Hình 3.28. Xung điện áp 800V-10/560µs. ............................................................... 44

Hình 3.29. Xung điện áp 5kV - 10/700µs ................................................................ 44

Hình 3.30. Mô hình mạch phát xung dòng. ............................................................. 46

Hình 3.31. Mạch phát xung dòng 4/10 µs ................................................................ 50

Hình 3.32. Mạch phát xung dòng 8/20 µs ................................................................ 50

Hình 3.33. Mô hình máy phát xung dòng 4/10 µs và 8/20 µs ............................... 50

Hình 3.34. Mô hình mạch phát xung áp ................................................................... 51

Hình 3.35. Mạch phát xung áp 1,2/50µs. ................................................................. 51

Hình 3.36. Mạch phát xung áp 0,5/700µs. ............................................................... 52

Hình 3.37. Mạch phát xung áp 10/700µs. ................................................................ 52

Hình 3.218. Mạch phát xung áp 9/720µs. ................................................................ 52

Hình 3.39. Mạch phát xung áp 2/10µs. .................................................................... 53

Hình 3.40. Mạch phát xung áp 10/560µs. ................................................................ 53

Hình 3.41. Mạch phát xung áp 10/160µs. ................................................................ 53

Hình 3.42. Mô hình máy phát xung điện áp. ............................................................ 54

Hình 3.43. Sơ đồ mô phỏng mô hình xung d ng điện 8/20µs. ................................ 54

Hình 3.44. Sơ đồ mô phỏng mô hình xung điện áp. ................................................ 54

Hình 3.45. Hộp thoại thông số của xung dòng và xung áp. ..................................... 55

Hình 3.46. Xung d ng điện 4/10µs – 5kA. .............................................................. 55

Hình 3.47. Xung d ng điện 20kA -8/20µs ............................................................... 56

Hình 3.48. Xung điện áp 6kV-1,2/50µs ................................................................... 56

Hình 3.49. Xung điện áp 5kV -2/10µs ..................................................................... 57

Hình 3.50. Xung điện áp 1.5kV-9/720µs. ................................................................ 57

Hình 3.51. Xung điện áp 3kV-10/160µs. ................................................................. 58

Hình 3.52. Xung điện áp 800V-10/560µs ................................................................ 58

Hình 3.53. Xung điện áp 5kV-0,5/700µs. ................................................................ 59

Hình 3.54. Xung điện áp 5kV–10/700µs. ................................................................ 59

Hình 4.1: Giao diện phía trước AXOS8 ................................................................... 65 Hình 4.2. Giao diện phía sau AXOS8 ....................................................................... 67 Hình 4.3. Giao diện menu chính của thiết bị AXOS8 .............................................. 69

Hình 4.4. Menu Setup .............................................................................................. 70

Hình 4.5. Menu Surge .............................................................................................. 71

Hình 4.6. Menu Transition ....................................................................................... 72

Hình 4.7: Menu Properties (Surge) .......................................................................... 72

Hình 4.8. Bộ Telecom Wave (TW) 8 ....................................................................... 73

Hình 4.9. Menu Telecom Wave ............................................................................... 74

Hình 4.10. Menu Properties (Telecom Wave) ......................................................... 74

Hình 5.1. Dạng xung dòng 8/20 µs - 1kA ............................................................... 75

Hình 5.2. Dạng xung áp 1,2/50 µs 1kV (phóng to đầu sóng) .................................. 76

Hình 5.3.Dạng xung áp h mạch 1,2/50 µs 1kV (toàn sóng) .................................. 77

Hình 5.4. Dạng xung áp 10/700 µs 1kV (phóng to đầu sóng) ................................. 78

Hình 5.5. Dạng xung áp 10/700 µs 1kV (toàn sóng) ............................................... 78

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nhi u nghiên cứu đã được thực hiện để xác định nguyên nhân của xung quá áp

trong mạng phân phối và mạng tín hiệu, và kết quả có thể cho là do một trong

những nguyên nhân sau:

 S t đánh trực tiếp vào đường cấp nguồn. đường tín hiệu.

 Sét cảm ứng trên đường cấp nguồn. đường tín hiệu.

 Đóng, cắt tải tromg mạng phân phối.

 Sự lan truy n xung thông qua các máy biến áp.

 Sự thay đ i tải trong hệ thống gần k .

 Sự dao động và các xung công suất.

Mạng phân điện và mạng tín hiệu gồm một mạng lớn các đường dây kết nối với

nhau và thường bị nhiễu b i các quá độ bắt nguồn từ một trong các lý do nêu trên,

nhưng chủ yếu là do sét.

Quá độ do s t có thể tạo ra quá áp rất cao trong hệ thống. Các tia s t này thường

đánh vào các dây truy n tải sơ cấp. Nhưng có thể truy n qua các dây thứ cấp thông

qua các điện cảm hay tụ điện mắc trong mạch. Đôi khi các tia s t đánh trực tiếp vào

hệ thống bảo vệ chống s t hay các cấu trúc kim loại của các t a nhà cũng gây nên

hiện tượng quá áp trên hệ thống điện trong t a nhà do việc lan truy n của xung s t.

Thậm chí khi tia s t không đánh trúng đường dây cũng có thể cảm ứng một điện áp

đáng kể trên đường dây sơ cấp, các chống s t van hoạt động và sinh ra quá độ.

Quá độ do đóng, cắt điện thì ít nguy hiểm hơn nhưng xảy ra thường xuyên hơn.

Việc sử dụng các thyristor trong mạch đóng cắt hay đi u khiển công suất cũng có

thể tạo ra quá độ như vậy.

T chức IEC, IEEE và ANSI đã thiết lập một tài liệu cung cấp các nguyên tắc

chủ yếu v các dạng xung d ng và xung áp có thể bắt g p trong hệ thống điện xoay

chi u.

CCITT, TIA và ITU đã thiết lập các tải liệu liên quan đến dạng xung d ng và

xung áp thường g p trong mạng Viễn thông.

Các dạng xung d ng và xung áp tiêu chuẩn được qui định theo các t chức nêu

trên cần được tuân thủ trong quá trình đánh giá quá áp do s t và các nguyên nhân

khác và cần sử dụng để đánh giá hiệu quả bảo vệ thiết bị triệt xung quá áp trong quá

trình thử nghiệm ứng với các xung tiêu chuẩn.

Tuy nhiên, việc đầu tư các ph ng thí nghiệm với đầy đủ trang thiết bị theo yêu

cầu của các tiêu chuẩn liên quan là đi u khó khăn v vốn và chuyên gia lãnh vực.

Ngày nay, kỹ thuật mô hình hóa và mô phỏng có thể trợ giúp thực hiện nghiên

cứu thông qua việc xây dựng mô hình và mô phỏng với độ chính xác chấp nhận

được với chi phí thấp và tiết kiệm thời gian.

Liên quan đến việc nghiên cứu quá độ do s t, gần đây đã có một số đ tài được

thực hiện như sau:

 Nghiên cứu và lập mô hình cải tiến thiết bị triệt xung hạ áp, Lê Quang

Trung, LV ThS 2010, ĐHSPKT Tp HCM.

 Các giải pháp nâng cao hiệu quả bảo vệ chống s t trong mạng hạ áp, Nguyễn

Văn Lâm, LVThS 2011, ĐHBK Tp HCM.

 Mô hình biến tr oxit kẽm cho các nghiên cứu v sự phối hợp cách điện,

Nguyễn Thị Lệ Hải, LV ThS 2013, ĐHSPKT Tp HCM.

 Nghiên cứu giải pháp chống s t trong mạng viễn thông, Bùi Kim Cường, LV

ThS 2013, ĐHSPKT Tp HCM.

 Nghiên cứu giải pháp chống s t cho thiết bị điện và điện tử bên trong t a

nhà, Đ ng Thị Hà Thanh, LV ThS 2014, ĐHSPKT Tp HCM.

 Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống s t lan truy n trên mạng truy n

thông, Phạm Thị Hằng, LV ThS 2014, ĐHSPKT Tp HCM.

 Bảo vệ chống xung quá độ trong mạng hạ áp, Dương Anh Hào, LV ThS

2014, ĐHSPKT Tp HCM.

Các luận văn nêu trên tập trung xây dựng mô hình các thiết bị chống lan truy n

trên đường nguồn hạ áp và trên đường tín hiệu, đồng thời đ xuất các giải pháp

chống s t lan truy n phù hợp.

Tuy nhiên, c n thiếu rất nhi u dạng xung áp và xung d ng khác, đơn cử như mô

hình phát xung d ng 4/10µs, 8/20µs, 10/350µs và máy phát xung áp 1.2/50μs,

2/10μs, 9/720μs, 10/160μs, 10/560μs, 0.5/700μs và 10/700μs.

Chính vậy mà việc xây dựng thư viện b xung tương đối đầy đủ các loại máy phát

xung áp và xung d ng tiêu chuẩn trong môi trường Matlab với độ chính xác chấp

nhận được là rất cần thiết để phục vụ các bài toán nghiên cứu quá áp và bảo vệ quá

áp trong mạng phân phối điện và mạng tín hiệu sau này

II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu và xây dựng, mô phỏng, thực nghiệm mô hình máy phát xung áp và

xung dòng tiêu chuẩn trong môi trường Matlab.

III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là các loại máy phát xung áp và xung d ng tiêu chuẩn

được sử dụng trong bài toán quá điện áp do s t lan truy n trên đường nguồn, đường

tín hiệu và các quá áp khác do đóng cắt đường dây, tải,…

Các vấn đ nghiên cứu cụ thể trong luận văn bao gồm:

 Nghiên cứu các dạng xung áp và xung d ng được đ cập trong các tiêu

chuẩn liên quan.

 Xây dựng mô hình toán và mô hình vật lý các máy phát xung áp và xung

d ng tiêu chuẩn.

 Nghiên cứu và sử dụng hệ thống máy phát xung AXOS8 tại ph ng thí

nghiệm Hệ thống điện và Năng lượng tái tạo tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp

HCM.

 Đánh giá độ chính xác của các mô hình máy phát xung áp và xung d ng

tiêu chuẩn được xây dựng.

IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng để thực hiện luận văn này là phân tích lý

thuyết, mô phỏng trên máy tính và thực nghiệm.

 Ph n tích lý thuyết: Là nghiên cứu các cơ s lý thuyết, các tiêu chuẩn liên

quan đến mô hình máy phát xung d ng và xung áp tiêu chuẩn.

 M phỏng trên máy tính: Sau khi đã xây dựng xong các mô hình xung

d ng và xung áp dưới dạng mô tả toán (các phần tử và hàm toán) hay mô hình vật lý

(mạch RLC) trong môi trường Matlab, tiến hành mô phỏng để đánh giá độ chính

xác của các mô hình xung d ng và xung áp s t được xây dựng.

 Thực nghiệm: So sánh một số dạng xung mô phỏng và dạng xung phát b i hệ thống máy phát xung AXOS8 tại ph ng thí nghiệm để kiểm chứng độ chính xác

của các mô hình toán học và mô hình vật lý được xây dựng

IV. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU

1. Ý nghĩa khoa học

Luận văn nghiên cứu và xây dựng các máy phát xung dòng và xung áp tiêu chuẩn

một cách đầy đủ và b xung vào thư viện Simulink của phần m m Matlab. Đây là

hướng nghiên cứu mới ít được quan tâm tại Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu

mang tính khoa học và đóng góp một phần không nhỏ trong chu i bài toán nghiên

cứu quá áp do xung áp và xung dòng trong mạng phân phối và mạng viễn thông,

trên cơ s đó đ ra giải pháp bảo vệ hiệu quả và lựa chọn thiết bị triệt xung phù hợp.

2. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp mô hình các máy phát xung d ng và xung áp s t

hữu ích cho các nhà nghiên cứu, các giảng viên, sinh viên các trường đại học trong

việc nghiên cứu các đáp ứng của thiết bị chống quá áp dưới tác động của xung áp và

xung d ng trong đi u kiện thiếu ph ng thí nghiệm hiện nay.

Luận văn cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho các sinh viên Ngành Công nghệ

Kỹ thuật điện-Điện tử và học viên cao học Ngành Kỹ thuật điện.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Xung điện áp không chu kỳ

2.1.1. Định nghĩa đối với thử nghiệm bằng ung điện áp không chu kỳ

2.1.1.1. Thời gian đầu óng T1

Thời gian đầu sóng T1 của một xung điện áp là một tham số giả định được

xác định bằng 1,67 lần khoảng thời gian T giữa các thời điểm xung là 30 và 90

của giá trị đỉnh.

(2.1)

2.1.1.2. Điểm gốc giả định O1

Điểm gốc giả định O1 là giao điểm của đường thẳng được vẽ qua các điểm

chuẩn 30 và 90 trên đầu sóng với trục thời gian.

2.1.1.3. Thời gian toàn óng T2

Thời gian toàn sóng T2 của một xung điện áp là một tham số giả định được

xác định bằng khoảng thời gian giữa điểm gốc giả định O1 và thời điểm khi điện áp

đã giảm tới nữa giá trị đỉnh.

2.1.1.4. Dung sai

Giá trị đỉnh: ± 3%

Thời gian đầu sóng T1: ± 30%

Thời gian toàn sóng T2: ± 20%

Hình 2.1: Dạng xung điện áp tiêu chuẩn

2.1.2. Các dạng ung điện áp chuẩn

Là các xung điện áp được tiêu chuẩn hóa tr thành các xung tiêu chuẩn và

thường được mô tả dưới dạng α/β µs trong đó α là thời gian đầu sóng T1(µs) c n β

là thời gian toàn sóng T2 (µs):

 Đối với xung 0,5/700µs thì T1 = 0,5µs và T2 = 700µs

 Đối với xung 1,2/50µs thì T1 = 1,2µs và T2 = 50µs

 Đối với xung 2/10µs thì T1 = 2µs và T2 = 10µs

 Đối với xung 9/720µs thì T1 = 9µs và T2 = 720µs

 Đối với xung 10/160µs thì T1 = 10µs và T2 = 160µs

 Đối với xung 10/560µs thì T1 = 10µs và T2 = 560µs

 Đối với xung 10/700µs thì T1 = 10µs và T2 = 700µs

 Dạng ung . µs

Xung 0.5/700µs là dạng xung đóng cắt dùng để thử nghiệm khuếch đại tín hiệu

trên các trạm và đường dây điện thoại, điện tín. Xung này được qui định theo tiêu

chuẩn CNET FRANCE và ITU-T.

 Dạng ung 1,2 µs

Quá áp được tạo ra do s t đánh được đ c trưng b i một xung điện áp 1,2/50µs.

Đây là loại xung điện áp được sử dụng để thử nghiệm khả năng chịu đựng của các

thiết bị như động cơ điện, máy biến áp …đối với quá điện áp khí quyển.

Xung 1,2/50µs được quy định trong tiêu chuẩn IEC 60-2, ANSI/IEEE Std 4-

1978 và ANSI C62.1-1984. Thời gian đầu sóng được xác định bằng 1.67 lần khoảng

thời gian giữa các thời điểm xung là 30 và 90 của giá trị đỉnh. Các tiêu chuẩn

qui định dung sai của thời gian đầu sóng là 30 và dung sai của thời gian toàn

sóng là 20 .

Xung điện áp 1,2/50µs được xác định theo công thức:

(2.2)

Trong đó: = 0,4074µs; = 68,22µs;

A = 1,037; t là thời gian (t ≥ 0);

Vp là giá trị đỉnh của V(t).

 Dạng ung 2 1 µs

Xung 2/10µs là dạng xung cảm ứng trên đường viễn thông. Được qui định theo

tiêu chuẩn FCC part 68 để thử nghiệm giao diện nguồn. Điện áp đỉnh là 2.5kV và

d ng điện đỉnh thấp nhất phải là 1kA. Ngoài ra c n được qui định theo tiêu chuẩn

GR 1089.

 Các dạng ung 9 2 µ , 1 16 µ và 10/560µs

Được sử dụng để mô phỏng các xung s t lan truy n, cảm ứng đường dây viễn

thông dài. Những xung được sử dụng để thử nghiệm giao diện viễn thông trong trao

đ i và sử dụng cơ s .

Xung điện áp 10/560µs metallic có thời gian đầu sóng là 10µs và thời gian toàn

sóng là 560µs.Thuật ngữ “metallic” chỉ ra rằng xung được áp dụng giữa hai dây dẫn

không nối đất, được gọi là chế độ vi sai trong điện tử. Điện áp đỉnh là 800V và d ng

điện đỉnh nhỏ nhất phải là 100A.

Xung điện áp 10/160µs longitudial có thời gian đầu sóng là 10µs và thời gian

toàn sóng là 160µs. Thuật ngữ “longitudinal” chỉ ra rằng xung điện áp được áp dụng

giữa đất và tất cả các dây không nối đất, được gọi là chế độ cách chung trong điện

tử. Điện áp đỉnh là 1.5kV và d ng điện đỉnh nhỏ nhất phải là 200A. Cả hai dạng

xung 10/160µs và 10/560µs được quy định trong tiêu chuẩn TIA-968-A.

Dạng xung điện áp 9/720µs được sử dụng dụng cho cả hai dạng xung metallic và

xung longitudinal. Được quy định trong tiêu chuẩn TIA-968-B.

 Dạng ung 1 µs

Dạng xung 10/700µs được qui định b i tiêu chuẩn CCITT K17 (CCITT

chính là ti n thân của ITU-T hiện nay) được dùng để thử nghiệm bảo vệ quá áp cho

bộ khuếch đại l p. Dạng xung này được tạo ra từ mạch phát xung như Hình 2.7. Từ

giá trị của các thành phần trong mạch phát xung như Hình 2.7 thì dạng xung tạo ra

có thời gian đầu sóng khoảng 9,2µs tương ứng với 1,67 lần khoảng thời gian giữa

các thời điểm xung là 30 và 90 của giá trị đỉnh và thời gian toàn sóng là khoảng

722µs. Tiêu chuẩn CCITT K17 thì không đ cập đến dung sai của loại xung này

nhưng sai số 3 của thời gian đầu sóng và 8 của thời gian toàn sóng được xem là

hợp lý.

Hình 2.2: Sơ đồ mạch phát xung 10/700µs

Xung điện áp 10/700µs được xác định b i công thức :

(2.3)

Trong đó: = 4,919µs; = 827,6µs;

A = 1,163; t là thời gian (t ≥ 0);

Vp là giá trị đỉnh của V(t).

2.1.3. Các tiêu chuẩn liên quan

2.1.3.1. Tiêu chuẩn ITU-T K.20 VÀ K.21

Các tiêu chuẩn của hiệp hội viễn thông quốc tế ITU (International

Telecommunication Union) được sử dụng Châu Âu và vùng Viễn Đông và ITU-T

là nhánh các tiêu chuẩn v viễn thông. Các tiêu chuẩn kiểm tra gồm có:

 Các xung s t do s t đánh vào ho c gần đường cáp và thiết bị.

 Cảm ứng trong thời gian ngắn của điện áp từ đường dây AC.

 Tiếp xúc trực tiếp của đường dây AC và đường dây viễn thông.

Có 2 tiêu chuẩn ITU-T được áp dụng cho hầu hết các thiết bị viễn th ng là:

 ITU-T K.20 là tiêu chuẩn áp dụng cho các thiết bị nối với t ng đài.

 ITU-T K.21 bao gồm các yêu cầu cho thiết bị viễn thông được lắp đ t phía

khách hàng.

Các tiêu chí của tiêu chuẩn ITU-T:

 Tiêu chí A (Criterion A) yêu cầu rằng thiết bị sẽ chịu kiểm tra mà không bị

hư hỏng và có thể hoạt động tốt sau khi kiểm tra. Không yêu cầu hoạt động

đúng khi đang kiểm tra.

 Tiêu chí B (Criterion B) yêu cầu rằng không xảy ra cháy khi kiểm tra và

không gây hư hỏng bất cứ phần nào của thiết bị.

Xung áp (10 x 700µs )

Xung dòng

Bảo vệ sơ

Theo tiêu

(5 x 310µs)

L p*

Một c ng (port)

Nhi u c ng

cấp

chí

(A)

Thử 1 và 2 dây

1kV÷1.5kV

25/37.5

±5

Không**

4kV

100/100

±5

Có

1.5kV

37.5/37.5

±5

Không

4kV÷6kV

100/150

±5

Không

* giữa các lần l p nghỉ 1 phút, ** không thực hiện nếu có bảo vệ sơ cấp

Bảng 2.1. Các thử nghiệm theo ITU-T K.20.

Xung áp (10 x 700µs ) (kV)

Xung dòng

Một c ng (port)

L p*

Bảo vệ sơ

Chấp nhận

(5 x 310µs)

Một c ng

cấp

tiêu chí

Thử trên 2

Thử trên 1

(A)

(port)

dây

1÷6

37.5/100

±5

Không**

A***

4÷6

100/100

±5

Có

1,5

37.5/37.5

±5

Không

A***

4÷6

100/150

±5

Không

*** không áp dụng nếu có bảo vệ sơ cấp

Bảng 2.2. Các thử nghiệm theo ITU-T K.21.

2.1.3.2. Tiêu chuẩn TIA-968-A, TIA-968-B

Tiêu chuẩn TIA-968-A (dạng A), TIA-968-B (dạng B sử dụng cho tất cả thiết bị

đấu nối vào mạng điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telephone

Network). Mục đích của TIA-968-A, TIA-968-B là cung cấp các tiêu chuẩn đồng

nhất để bảo vệ mạng điện thoại từ bất cứ các hư hỏng hay nhiễu gây ra do kết nối

của các thiết bị (terminal equipment). Tiêu chuẩn này cũng bao gồm các tác động

của môi trường như dao động, nhiệt độ, độ ẩm, điện áp rơi, điện áp và d ng điện

nguy hiểm cũng như các kiểm tra cho tín hiệu.

 Các kiểm tra quá áp

Tiêu chuẩn này yêu cầu thiết bị phải thực hiện kiểm tra quá áp gồm xung áp trên

một dây (metallic) dạng A và B, và xung áp trên 2 dây (longitudinal) dạng A và B.

Đối với xung thử loại A thì thiết bị EUT có thể hoạt động hay ngừng hoạt động. Đối

với xung thử dạng B thì mạch bảo vệ thiết bị không được ph p hư hỏng. EUT phải

được thiết kế để chịu đựng được các xung loại B và tiếp tục hoạt động tốt tất cả

các trạng thái làm việc.

 Xung áp giữa 2 dây Tip và Ring (Metallic)

Các xung áp trên giữa 2 dây Tip và Ring dạng A và B được đ t lên cả 2 cực tính

dương và âm trên 2 dây Tip và Ring trong tất cả các trạng thái hoạt động (đang chờ

máy, hết chờ máy, chuông đang kêu …). Xung dạng A là 800V, 100A xung đỉnh,

trong khi đó xung dạng B là 1000V, 25A xung đỉnh. Bảng 2.11 liệt kê các dạng

xung này:

Dạng sóng

Điện áp

Dạng sóng

D ng đỉnh

Số lần

Dạng kiểm tra

xung dòng

xung áp (ms)

(A)

l p

đỉnh (VPK)

(ms)

Metallic

10 x 560

100

10 x 560

 800

dạng A

Longitudinal

10 x160

200

10 x160

 1500

dạng A

Metallic

9 x720

5 x320

 1000

dạng B

Longitudinal

9 x 720

37.5

5 x 320

 1500

dạng B

Bảng 2.3. Các dạng xung thử theo TIA-968-A, TIA-968-B.

 Xung áp trên 2 dây Tip, Ring với đất (longitudinal)

Các xung áp trên 2 dây loại A và B được đ t lên cả 2 cực tính dương và âm

trong tất cả các trạng thái hoạt động. Xung dạng A là 1500V, 200A xung đỉnh đ t

lên EUT trên cả 2 dây Tip và Ring. Dạng xung loại B là một xung 1500V, 37.5A

xung đỉnh được đ t lên dây Tip với đất và dây Ring với đất. Các xung thử loại B chỉ

bảo đảm mức bảo vệ tối thiểu, để thiết bị hoạt động tin cậy trong một thời gian dài

thì cần thử xung dạng A.

2.2. Xung dòng điện không chu kỳ

2.2.1. Định nghĩa đối với thử nghiệm bằng ung dòng điện không chu kỳ

2.2.1.1. Thời gian đầu sóng T1

Thời gian đầu sóng T1 của xung d ng điện là một tham số giả định được xác định

bằng 1,25 lần khoảng thời gian T giữa các thời điểm khi xung là 10% và 90% giá trị

đỉnh.

(2.4)

2.2.1.2. Điểm gốc giả định O1

Điểm gốc giả định O1 là giao điểm của đường thẳng được vẽ qua các điểm chuẩn

và trên đầu sóng với trục thời gian.

2.2.1.3. Thời gian toàn sóng T2

Thời gian toàn sóng T2 của xung d ng điện là một tham số giả định được xác

định bằng khoảng thời gian giữa điểm gốc giả định O1 và thời điểm khi d ng điện

đã giảm nữa giá trị đỉnh.

2.2.1.4. Dung sai

Giá trị đỉnh: ± 10%

Thời gian đầu sóng T1: ± 10%

Thời gian toàn sóng T2: ± 10%

Hình 2.3: Dạng xung dòng điện tiêu chuẩn

2.2.2 Các dạng ung dòng điện chuẩn

Là các xung d ng điện được tiêu chuẩn hóa tr thành các xung tiêu chuẩn và

thường được mô tả dưới dạng α/β µs trong đó α là thời gian đầu sóng T1 (µs) c n β

là thời gian toàn sóng T2 (µs) :

 Đối với xung 4/10µs thì T1 = 4µs và T2 = 10µs

 Đối với xung 8/20 µs thì T1 = 8µs và T2 = 20µs

 Đối với xung 10/350µs thì T1 = 10µs và T2 = 350µs

 Dạng xung 4/10µs

Dạng xung 4/10µs là xung d ng cường độ lớn, rất hiếm xuất hiện và chỉ xuất

hiện đi u kiện đ c biệt như trong sấm chớp mùa đông, vùng ven bờ có nhi u đồi

núi. D ng chớp xuất hiện với biên độ sấm s t có thể k o dài vài 100µs với biên độ

23kV. Được quy định trong tiêu chuẩn IEC 60060-1. cao 100kA, điện áp

Thiết bị chống s t được sử dụng chủ yếu để bảo vệ biến áp phân phối, nối cáp và

thiết bị điện khỏi bị hư hỏng b i xung s t điện áp và hoạt động trên- điện áp.

Varistor được sử dụng trong chống s t là đối tượng của một loạt các vật lý và điện

tử kiểm tra để đảm bảo khả năng bảo vệ và cao cấp nhà xác minh các tính chất

cách điện. Chống s t đã được thiết kế và loại thử nghiệm theo IEC60099- 4:2004

tiêu chuẩn.

 Dạng ung 8 2 µs

Dạng xung 8/20µs thường là xung s t cảm ứng do s t đánh vào đường dây trên

không cách công trình một khoảng cách xa ho c do s t đánh vào một vật gần đường

dây trên không ho c do sự gia tăng điện thế đất do s t đánh vào vị trí gần công

trình.

Hình 2.4: Sét đánh vào đường dây trên không ở vị trí cách xa công trình

Hình 2.5: Sét đánh gián tiếp cảm ứng vào công trình

Theo tiêu chuẩn IEC 60-2, ANSI/IEEE Std 4-1978 và ANSI C62.1-1984, xung

d ng điện 8/20µs được xác định theo công thức gần đúng:

(2.5)

Trong đó: = 3.911µs ; A = 0.01243 (µs)-3 ;

t là thời gian (µs), (t ≥ 0);

Ip là giá trị đỉnh của xung d ng điện.

 Dạng ung 1 3 µs

Dạng xung 10/350µs thường là xung s t lan truy n do s t đánh trực tiếp vào

đường dây trên không lân cận công trình ho c đánh trực tiếp vào kim thu s t trên

đỉnh công trình.

Hình 2.6: Sét đánh trực tiếp vào kim thu sét trên đỉnh công trình

Hình 2.7: Sét đánh trực tiế vào đường dây trên không lân cận công trình

Xung d ng điện 10/350 µs được xác định theo công thức :

(2.6)

Trong đó: = 1.075; = 19µs; = 485µs ;

Ip là giá trị đỉnh của xung d ng điện (A); t là thời gian (s).

2.2.3. Các tiêu chuẩn liên quan

2.2.3.1. Tiêu chuẩn IEC 61643-1

Đây là tiêu chuẩn thiết bị chống s t sử dụng trên mạng điện hạ áp – các yêu cầu

và phương pháp thử nghiệm.

 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho thiết bị chống s t chống lại các ảnh hư ng trực tiếp

và gián tiếp của s t ho c các đột biến điện áp khác. Các thiết bị này được sử dụng

để được nối vào nguồn AC 50/60Hz có điện áp đến 1000 V hiệu dụng ho c DC có

điện áp 1500Vdc.

 Một số định nghĩa ử dụng cho IEC 61643

 Surge Protective Device (SPD): Thiết bị chống s t có tính năng giới hạn quá

áp lan truy n (transient ) và chuyển hướng (divert) xung d ng điện, nó chứa ít nhất

một phần tử phi tuyến.

 D ng phóng danh định (nominal discharge current) In: Phần xung d ng chạy

qua thiết bi chống s t có dạng xung d ng 8/20µs, dạng xung này để phân loại thiết

bị chống s t cấp 2, đồng thời là đi u kiện tiên quyết của các thử nghiệm thiết bị cấp

1 và cấp 2.

 Dòng xung (impulse current) Iimp: Được định nghĩa b i 3 thông số: d ng cực

đại, điện tích và năng lượng của xung. Tham số Iimp được dùng để phân loại cho các

thử nghiệm thiết bị chống s t cấp 1.

 D ng phóng cực đại Imax cho các thử nghiệm thiết bị chống s t cấp 2

(maximum discharge current Imax for class II test): Phần xung d ng chạy qua thiết bi

chống s t có dạng xung d ng 8/20µs và được phóng đại theo kết quả thử nghiệm

thiết bị chống s t cấp 2 làm việc trong thử nghiệm – Imax lớn hơn rất nhi u In.

 Điện áp làm việc liên tục lớn nhất (maximum continuous operating voltage)

Uc: Là điện áp r.m.s ho c điện áp DC lớn nhất đ t lên thiết bị chống s t chế độ

bảo vệ.

 Mức điện áp bảo vệ (voltage protection level) Up: Tham số thể hiện đ c tính

khả năng làm việc của thiết bị chống s t đối với điện áp giới hạn đ t lên cực của

thiết bị được lựa chọn từ danh sách các giá trị tham số yêu cầu. Tham số này phải

lớn hơn giá trị điện áp giới hạn điện áp đi u h a (d ng sin 50 Hz)

 Phân loại thử nghiệm xung

 Các thử nghiệm cấp 1: Thử nghiệm được thực hiện với các dạng xung d ng

phóng bình thường In, xung áp 1,2/50µs và d ng xung cực đại Iimp theo định nghĩa

v tham số cho các thử nghiệm thiết bị cấp 1.

 Các thử nghiệm cấp 2: Thử nghiệm được thực hiện với các dạng xung d ng

phóng bình thường In, xung áp 1,2/50µs và d ng xung cực đại Imax theo định nghĩa

v tham số thử nghiệm cho thiết bị cấp 2.

 Các thử nghiệm cấp 3: Thực hiện với dạng xung kết hợp – combination

wave (1,2/50µs và 8/20µs) theo định nghĩa xung kết hợp.

 Ph n loại thiết bị chống t theo các thử nghiệm SPD cấp 1, 2 và 3

Thông số yêu cầu cho thử nghiệm cấp 1, cấp 2 và cấp 3 được mô tả theo Bảng 2.1

Thử nghiệm

Thông số yêu cầu

Quy trình thử nghiệm (xem các mục)

Cấp 1

(*)

Iimp

Cấp 2

(**)

Imax

Cấp 3

(***)

Uoc

Bảng 2.4. Các thử nghiệm cấp 1, 2 và 3

 Các tham ố thử nghiệm tiêu chuẩn

 Giá trị tiêu chuẩn của d ng xung đối với thử nghiệm cấp 1 Iimp.

D ng cực đại Ipeak(kA)

Điện tích xung Q (As)

0,5

2,5

Bảng 2.5. Giá trị tiêu chuẩn của dòng xung Iimp.

 Giá trị tiêu chuẩn của d ng phóng danh định đối với thử nghiệm cấp II In

0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 5; 10; 15; 20kA

 Giá trị tiêu chuẩn của điện áp h mạch đối với thử nghiệm cấp III Uoc.

0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 10; 20kV.

 Giá trị tiêu chuẩn của mức bảo vệ điện áp Up.

0,08; 0,09; 0,1; 0,12; 0,15; 0,22; 0,33; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 1,2; 1,5;

1,8; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10kV.

 Giá trị tiêu chuẩn của điện áp ( RMS ho c DC) làm việc liên tục lớn nhất Uc.

52; 63; 75; 95; 110; 130; 150; 175; 220; 230; 240; 250; 260; 275; 280; 320;

420; 440; 460; 510; 530; 600; 630; 690; 800; 900; 1000 và 1500V.

 Thử nghiệm dòng xung cấp 1 (*)

D ng xung thử nghiệm Iimp được xác định b i các thông số: Cường độ d ng xung

cực đại Ipeak , điện tích xung Q và năng lượng xung W/R. D ng xung đơn cực đạt

đỉnh trong thời gian 50µs, thời gian phóng điện tích Q là 10ms và thời gian năng

lượng xung chuyển v 0 là 10ms.

Công thức liên hệ giữa đỉnh d ng xung với Q và W/R như sau:

Q = Ipeak x a trong đó a = 5.10-4s W/R = Ipeak x b trong đó b = 2,5.10-4s

Q(As)

W/R(kJ/R)

Ipeak(kA)

Trong thời gian 50µs

Trong thời gian 10ms

100

2,5

6,25

0,5

0,25

Ghi chú: Một trong các xung d ng tiêu chuẩn đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn theo dạng

xung như trên là dạng xung 10/350µs theo tiêu chuẩn IEC61312-1

Bảng 2.6. Các thông số minh họa cho thử nghiệm.

Các tham số biên độ đỉnh d ng xung Ipeak , điện tích Q và năng lượng xung W/R

có thể cho ph p dao động trong khoảng:

Ipeak: ±10% ; Q: ±20% ; W/R: ±35%

 Thử nghiệm dòng phóng danh định cấp 1 và cấp 2 (**)

Dạng xung tiêu chuẩn dùng cho thử nghiệm là 8/20µs với ngưỡng dao động cho

phép là:

Ipeak : ± 10%

Thời gian đầu sóng : ± 10%

Thời gian toàn sóng: ± 10%

Với xung thử nghiệm có cường độ vượt quá mức cho ph p ho c dao động miễn

là mức dao động không vượt quá 5% giá trị đỉnh xung, các xung phân cực ngược

(âm) khi d ng đã giảm v đến giá trị bằng 0 thì mức đỉnh xung phân cực âm không

vượt quá 20% giá trị đỉnh. Trong trường hợp thiết bị thử nghiệm có 2 c ng (2

ports), mức dao động cho ph p không vượt quá 5% vì vậy không ảnh hư ng đến

mức điện áp giới hạn, thiết bị đo d ng chạy qua thiết bị chống s t phải có mức

chính xác 3%.

 Thử nghiệm ung điện áp cấp 1 và 2

Dạng xung áp tiêu chuẩn để thử nghiệm có dạng 1,2/50µs với mức dao động v

dạng xung áp theo đi u kiện như sau:

Đỉnh xung: ± 3%

Thời gian đầu sóng: ± 30%

Thời gian toàn sóng: ± 20%

 Thử nghiệm ung kết hợp cấp 3 (***)

Xung tiêu chuẩn dạng kết hợp từ máy phát xung cho thử nghiệm thiết bị chống

s t cấp 3 có đ c tính dạng điện áp ra máy phát xung thử nghiệm kiểu h mạch và

dạng d ng ngắn mạch, điện áp của xung kiểu h mạch từ máy phát xung có dạng

thời gian đầu sóng 1,2µs và thời gian toàn sóng là 50µs và d ng ngắn mạch có dạng

xung với thời gian đầu sóng 8µs và thời gian toàn sóng là 20µs.

Các giá trị sau đây được đo trên máy phát xung không có phần lọc xung (back

filter).

Dung sai của điện áp h mạch Uoc được cho như sau:

Giá trị đỉnh : ±3%

Thời gian đầu sóng: ±30%

Thời gian toàn sóng: ±20%

Dung sai của d ng điện ngắn mạch Isc được cho như sau:

Giá trị đỉnh : ±10%

Thời gian đầu sóng: ±10%

Thời gian toàn sóng: ±10%

Tr kháng trong máy phát xung thử nghiệm được danh định là 2 Ω. Theo định

nghĩa thì tr kháng là tỷ lệ giữa giá trị đỉnh của điện áp h mạch Uoc với giá trị đỉnh

d ng xung ngắn mạch Isc.

Các thông số thử nghiệm cực đại không được vượt quá 10kV đối với Uoc khi h

mạch và 5kA khi ngắn mạch Isc. Tất cả các tham số xung thử nghiệm vượt quá mức

này chỉ được thực hiện với thiết bị chống s t cấp 2.

Điện áp h mạch Uoc

D ng ngắn mạch Isc

Giá trị đỉnh

±3%

Uoc/2Ω ± 10%

Thời gian đầu sóng

1,2 ± 30%

8 ± 10%

Thời gian toàn sóng

50 ± 20%

20 ± 10%

Chú ý: bảng này đã x t đến ảnh hư ng của bộ lọc (back filter)

Bảng 2.7. Dung sai của các thông số trong thử nghiệm xung kết hợp cấp 3.

 Quy tr nh đo thử nghiệm điện áp dư với xung dòng 8/20µs

 Xung dòng thử nghiệm với dạng xung 8/20µs với các đỉnh xung bằng 0,1;

0,2; 0,5; 1 lần mức đỉnh xung In, nếu thiết bị được thử nghiệm là module kiểu giới

hạn điện áp thì chỉ cần thử nghiệm với xung có cường độ cực đại In. Chú ý với thử

nghiệm thiết bị có module kiểu chuyển mạch theo điện áp thì xung thử nghiệm phải

có tốc độ thay đ i điện áp từ 10kV/µs tr xuống.

 Một chu i xung phân cực dương và một chu i xung phân cực âm được đ t

lên thiết bị thử nghiệm.

 Cuối cùng, ít nhất một xung có mức tương ứng với Imax với đỉnh lớn hơn In

đ t lên thiết bị thử nghiệm (một xung dương) cho kết quả điện áp dư lớn hơn các

kết quả thử nghiệm thu được trước đó.

 Trong khoảng thời gian nghỉ giữa các thí nghiệm phải đủ dài để tr v nhiệt

độ môi trường.

 Thiết bị ghi, đo d ng và điện áp cho m i lần phóng xung thử nghiệm, giá trị

(tuyệt đối) đỉnh xung phải được ghi lại m i lần thiết bị xả xung tương ứng

với giá trị điện áp nạp dư theo đồ thị tương quan, một đường cong gần chính

xác nhất nối các điểm được vẽ ra . Các điểm nối phải đủ lớn để đường đồ thị

đảm bảo không cần phải có hệ số hiệu chỉnh đường đồ thị đến giá trị Imax

ho c Ipeak.

 Điện áp dư được dùng để xác định mức điện áp giới hạn bảo vệ lớn nhất theo

đồ thị tương ứng với dải d ng xung thử nghiệm cho:

 Thiết bị chống s t cấp 1: Đến Ipeak ho c với In nhằm xác định bất kỳ giá

trị điện áp giới hạn lớn hơn.

 Thiết bị chống s t cấp 2: Đến In

 Quy trình thử nghiệm ác định thời gian trước khi đạt đến ngưỡng

phóng điện

Xung điện áp dạng 1,2/50µs với mức điện áp xung từ máy phát lớn nhất tại 6kV

được sử dụng:

 10 xung áp với 5 xung dương và 5 xung âm đ t lên thiết bị mẫu.

 Khoảng thời gian giữa hai lần thử đủ lớn để đảm bảo nhiệt độ của mẫu thử

giảm v nhiệt độ của môi trường.

 Nếu không có hiện tượng phóng điện xảy ra trên mẫu thử thì hai bước trên

được l p lại với mức điện áp lớn nhất 10kV.

 Điện áp tại thiết bị thử được đo và ghi lại bằng thiết bị hiện song.

 Mức ngưỡng điện áp phóng đo được là giá trị điện áp phóng lớn nhất được

ghi lại trong quá trình thử nghiệm.

 Quy tr nh thử nghiệm ác định mức điện áp giới hạn với ung kết hợp

Để thực hiện thử nghiệm này, sử dụng xung kết hợp:

 D ng xung thử nghiệm dạng kết hợp đ t lên thiết bị chống s t chịu mức xung

cao, với điện áp mạch chính tại Uc.

 Chỉ áp dụng cho thiết bị chống s t nguồn điện AC (dạng sin), xung dương

được đ t góc 90º ± 10º và góc 270º ± 10º so với đường điện áp AC.

 Đối với thiết bị chống s t nguồn DC cả 2 xung trên đ t lên thiết bị mẫu thử

nghiệm tại mức điện áp nguồn DC: Uc.

 Khoảng thời gian giữa các lần thử nghiệm lên thiết bị mẫu phải đủ dài để

đảm bảo nhiệt độ thiết bị mẫu tr v nhiệt độ môi trường.

 Điện áp của máy phát xung kết hợp được đ t như mức điện áp h mạch Uoc

với các mức 0,1; 0,2; 0,5 và 1 lần Uoc theo tuyên bố của nhà sản xuất đối với

thiết bị chống s t, nếu là thiết bị chống s t kiểu giới hạn điện áp thì chỉ cần

thử nghiệm với một mức điện áp Uoc.

 Máy phát xung đ t chế độ phát 4 xung liên tiếp đ t lên thiết bị mẫu tương

ứng với 2 xung dương và 2 xung âm.

 Một thiết bị hiện sóng ghi lại d ng phát ra từ máy phát xung đến thiết bị mẫu

thử nghiệm và đo điện áp đầu ra của thiết bi chống s t cho m i xung tác động

lên thiết bị.

 Mức điện áp đo được lớn nhất trong chu i thử nghiệm được xác định là mức

điện áp giới hạn.

2.2.3. Tiêu chuẩn ANSI IEEE C62.41

Tiêu chuẩn hướng dẫn lựa chọn các ph p thử điện áp và d ng điện để đánh giá

khả năng chịu đựng xung của các hệ thống và thiết bị nối với nguồn điện cung cấp

các lĩnh vực dân dụng, thương mại và công nghiệp nhẹ. Trong một công trình,

thường có 3 khu vực tuỳ theo vị trí tương đối của nó với phía đường điện đi vào

công trình . Với m i khu vực, sẽ có các dạng sóng điện áp và d ng điện đ c trưng.

ANSI/IEEE C62.41 định nghĩa 3 khu vực bảo vệ dựa trên các vị trí như sau:

 Mức C: là vị trí của bên ngoài và đường nguồn hạ áp cấp điện cho công

trình.

 Mức B: là vị trí của đường cung cấp chính và mạch điện nhánh ngắn.

 Mức A: là vị trí lối ra và mạch điện nhánh dài, dài hơn 10m so với mục B

ho c dài hơn 20m so với mục C

Tiêu chuẩn này đưa ra năm dạng xung khác nhau. Trong đó, có 2 dạng xung tiêu

chuẩn và 3 dạng xung b sung (3 dạng b xung được sử dụng trong trường hợp đ c

biệt). Hai dạng xung được xác định là đại diện tiêu chuẩn đó là xung h n hợp

(1,2/50µs – 8/20µs) và 100kHz Ring wave. Hai dạng xung b sung cho trường hợp

I đó EFT Burst và 10/1000µs Long wave. C n đối với trường hợp II (xung s t đánh

trực tiếp), một thử nghiệm đ c biệt, được định nghĩa thử nghiệm cấp I trong tiêu

chuẩn IEC 61643-1.

IEEE định nghĩa có ba mức lộ thiên cho tỷ lệ xuất hiện của các xung quá độ. Ba

mức lộ thiên bao gồm:

 Vùng lộ thiên thấp (Low exposure): vùng có rất ít xung s t hoạt động và số

lần đóng cắt tải ít.

 Vùng lộ thiên trung bình (Medium exposure): vùng xung s t hoạt động cao

hơn và quá độ đóng cắt xảy ra thường xuyên hơn.

 Vùng lộ thiên cao (High exposure): rất hiếm khi xảy ra và mức độ lớn hơn so

với các vùng xuất hiện thấp và trung bình.

Bảng 2.8. Tóm tắt các tiêu chuẩn áp dụng và các dạng xung thử nghiệm bổ

Trường hợp 2

Trường hợp 1

Tia s t trực

Xung tác động đến cấu trúc bên ngoài

tiếp

100kHz

Xung

EFT

10/1000µ

Xung kết

Cảm

Trực

d ng/áp

Burst

s Long

Ring

Loại

hợp

ứng

tiếp

riêng biệt

5/50ns

wave

Tiêu

Tiêu chuẩn

B sung B sung

chuẩn

Đánh

Tiêu

Tiêu chuẩn

B sung B sung

giá

chuẩn

Ring

từng

Tùy

Wave

trường

C Low Tùy chọn Tiêu chuẩn

B sung

chọn

hợp

Tiêu

Tùy

Tùy chọn

chuẩn

High

chọn

sung cho mục A, B, C (trường hợp 1) và các thông số cho trường hợp 2.

Bảng 2.9. 100 kHz Ring wave – Các giá trị dự kiến cho xung áp và dòng trong

Giá trị đỉnh

Tr kháng (Ω)

Loại

Điện áp (kV)

D ng điện (kA)

0.25

0.5

mục A và B.

Bảng 2.10. Xung hỗn hợp – Các giá trị dự kiến cho xung áp và dòng trong mục

A và B.

Giá trị đỉnh Tr kháng (Ω) Loại Điện áp (kV) D ng điện (kA)

A 6 0.5 12

B 6 3 2

Thử nghiệm theo tiêu chuẩn

Thử nghiệm tùy chọn

Mức độ

Máy phát điện áp

Máy phát d ng điện

100 kHz Ring wave

1.2/50 µs

8/20 µs

6kV

3kA

6kV

Thấp

10kV

10kA

6kV

Cao

Bảng 2.11 Các thử nghiệm SPD trong mục C

2.3. Xung hỗn hợp dòng - áp (8/20 µs và 1,2/50 µs)

Xung d ng 8/20µs được xác định đi u kiện ngắn mạch và xung áp 1,2/50µs

được xác định đi u kiện h mạch. Các dạng xung sẽ như thế nào khi mà các loại

tải khác nhau (ví dụ: biến tr , khe h phóng điện, tụ …) được kết nối với máy phát

xung. Câu trả lời phụ thuộc vào mạch được sử dụng để phát xung và nó thì không

được quy định trong các tiêu chuẩn. Xung 8/20µs và 1,2/50µs đại diện cho hai

hướng khác nhau của cùng một hiện tượng: xung d ng 8/20µs được ứng dụng cho

các mạch và thành phần có tr kháng thấp c n xung áp 1,2/50µs được ứng dụng cho

các mạch và thành phần có tr kháng cao. Đi u đó là cần thiết để t ng hợp chúng

vào một máy phát xung đơn, đ c biệt khi tải không xác định.

ANSI C62.41-1980 gợi ý mức độ đại diện cho quá áp tối đa trên mạch cung cấp

chính và mạch nhánh ngắn bên trong một cấu trúc được đưa ra b i sự kết hợp của

một xung 1,2/50µs có điện áp đỉnh h mạch 6kV và một xung 8/20µs có d ng điện

đỉnh ngắn mạch 3kA.

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH CÁC MÁY PHÁT XUNG

XÉT TIÊU CHUẨN

3.1. Công cụ MATLAB – SIMULINK

3.1.1. MATLAB

MATLAB là từ viết tắt của “Matrix Laboratory”, là một ngôn ngữ cấp cao và

là môi trường tương tác cho toán số, đồ họa và lập trình. MATLAB cho ph p phân

tích dữ liệu, phát triển các thuật toán, tạo ra các mô hình và ứng dụng. Các ngôn

ngữ, công cụ và hàm toán học dựng sẵn trong MATLAB cho ph p khám phá nhi u

cách tiếp cận và đạt được một giải pháp nhanh hơn so với các bảng tính ho c các

ngôn ngữ lập trình truy n thống, chẳng hạn như C / C ++ ho c Java. Ngoài ra,

MATLAB c n có thêm các bộ công cụ (Toolbox) với phạm vi chức năng chuyên

dùng. Ngày nay, có thể sử dụng MATLAB cho một loạt các ứng dụng, bao gồm cả

xử lý tín hiệu và thông tin liên lạc, xử lý ảnh và video, đi u khiển hệ thống, thử

nghiệm và đo lường…

Ưu điểm của Matlab là mã nguồn m , các hàm và Toolbox không ngừng phát

triển b sung theo sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật, và là công cụ trợ giúp phong

phú và trực tiếp. Do đó, người sử dụng dễ dàng tra cứu bất kỳ vấn đ nào đang quan

tâm.

3.1.2. SIMULINK

SIMULINK là phần m rộng của MATLAB. SIMULINK là công cụ để mô

phỏng và phân tích hệ thống động liên tục, rời rạc, tuyến tính và phi tuyến thông

qua giao diện GUI dưới dạng sơ đồ khối. Giao diện đồ họa trên màn hình của

SIMULINK cho ph p thể hiện hệ thống dưới dạng tín hiệu với các khối chức năng

quen thuộc. SIMULINK cung cấp cho người sử dụng một thư viện rất phong phú,

có sẵn với số lượng lớn các khối chức năng cho các loại hệ thống khác nhau. Hơn

thế nữa, người sử dụng có thể tạo nên các khối riêng của mình.

Để làm việc với SIMULINK, trước hết kh i động MATLAB, sau đó gọi lệnh

Simulink trên Command Window, kết quả thu được trình bày Hình 3.1.

Hình 3.1. Cửa sổ thư viện SIMULINK.

SIMULINK gồm nhi u khối thư viện, m i khối thư viện chứa nhi u thư viện

con, m i thư viện con có một chức năng riêng.

Thư viện con có các khối chức năng. Tất cả các khối chức năng đ u được xây

dựng theo mẫu giống nhau. M i khối có một hay nhi u đầu vào/ra (trừ các khối đ c

biệt), tên của khối thể hiện đ c điểm của khối. Người sử dụng có thể tùy ý thay đ i

tên của khối. Tuy nhiên, m i tên chỉ sử dụng duy nhất một lần trong phạm vi cửa s

mô hình mô phỏng. Khi click-double chuột trái vào khối thì hộp thoại Block

Parameters sẽ hiện ra và có thể nhập thủ công các tham số đ c trưng của khối.

SIMULINK phân biệt (không phụ thuộc vào thư viện con) hai loại khối chức

năng: khối thực (not virtual) và khối ảo (virtual). Các khối thực đóng vai tr quyết

định khi chạy mô phỏng Simulink. Việc thêm bớt khối thực sẽ thay đ i đ c tính của

hệ thống đang mô phỏng. Có thể nêu nhi u ví dụ v khối thực như: khối tích phân

Integrator hay khối hàm truy n đạt Transfer Fcn của thư viện con Continuous; khối

Sum hay khối Product của thư viện con Math Operations. Ngược lại, các khối ảo

không có khả năng thay đ i đ c tính của hệ thống, chúng chỉ có nhiệm vụ thay đ i

diện mạo đồ họa của mô hình SIMULINK. Đó chính là các khối như Mux, Demux

của thư viện con Signal Routing hay Enable thuộc thư viện con Ports &

Subsystems. Một số khối chức năng mang đ c tính ảo hay thực tùy thuộc vào vị trí

hay cách thức sử dụng chúng trong mô hình mô phỏng, các mô hình đó được xếp

vào loại mô hình ảo có đi u kiện.

3.1.2.1. Tín hiệu của SIMULINK

Đối với SIMULINK, khái niệm tín hiệu nhằm chỉ vào dữ liệu xuất hiện đầu ra

của các khối chức năng trong quá trình mô phỏng.

SIMULINK phân biệt 3 loại kích cỡ tín hiệu:

 Tín hiệu đơn (scalar);

 Vector tín hiệu: tín hiệu chỉ được xác định theo một chi u với độ dài n c n

gọi là tín hiệu 1-D;

 Ma trận tín hiệu: kích cỡ của tín hiệu được xác định theo 2 chi u [m x n]

(Arrays) c n gọi là tín hiệu 2-D.

3.1.2.2. Mô hình SIMULINK

Các mô hình trong SIMULINK được lưu dưới dạng file.mdl, là một cấu trúc có

hệ thống đầu vào và đầu ra, thực hiện một chương trình được người sử dụng thiết

kế.

Để xây dựng một mô hình SIMULINK, kh i động SIMULINK và tạo một

file.mdl mới. Để tạo một file.mdl mới, thực hiện các thao tác như sau:

 Nếu Simulink chưa chạy thì nhập Simulink Command Window để m hộp

thoại Simulink Library Brower.

 Từ hộp thoại Simulink Library Brower chọn File New Model. Một cửa

s mô hình Simulink trống sẽ hiện ra.

Hình 3.2. Cửa sổ mô hình Simulink.

Để xây dựng sơ đồ khối cho mô hình thì từ hộp thoại Simulink Library Brower,

chọn thư viện rồi copy các khối chức năng cần sử dụng vào trong cửa s mô hình

SIMULINK, thiết lập các thông số cho m i khối chức năng sau đó kết nối các khối

chức năng bằng các dây tín hiệu.

3.1.2.3. Mô phỏng mô hình SIMULINK

 Thiết lập th ng ố m phỏng

Trước khi mô phỏng cần phải thiết lập các thông số mô phỏng như thời gian bắt

đầu và kết thúc mô phỏng và phương pháp tích phân. Việc thiết lập được thực hiện

hộp thoại Configuration Parameters.

Từ của s mô hình Simulink, chọn Simulation Configuration Parameters. Hộp

thoại Configuration Parameters xuất hiện.

Hình 3.3. Hộp thoại Configuration Parameters

Sau khi thiết lập xong, click OK để kết thúc.

 Tiến hành m phỏng

Từ cửa s mô hình Simulink chọn Simulation Start ho c có thể click vào biểu

tượng trên thanh công cụ. Click-double chuột trái vào khối Scope để hiển thị

kết quả mô phỏng.

3.1.2.4. Hệ thống con trong mô hình SIMULINK (Subsystem)

 Tổng quan về hệ thống con

Để có thể bao quát được tất cả các khối chức năng của mô hình một hệ thống

phức tạp. SIMULINK cho ph p tạo mới các thư viện con hay gọi là hệ thống con

(Subsystem). Bên cạnh ưu điểm giảm khối lượng các khối chức năng trong một cửa

s mô hình, có thể nhóm các khối chức năng có liên quan với nhau thành một hệ

thống con độc lập.

 Tạo hệ thống con

Có 2 cách tạo ra hệ thống con như sau:

 Cách 1: dùng chuột để đánh dấu tất cả các khối (thuộc mô hình hệ thống lớn)

muốn nhóm lại với nhau. Cần chú ý các đường tín hiệu k m theo. Sau đó, chọn

Create Subsystem thuộc Menu Edit. Các khối chức năng được đánh dấu sẽ được

SIMULINK thay thế b i một khối Subsystem. Khi click-double chuột trái vào khối

mới, cửa s có tên của khối sẽ m ra. Các tín hiệu vào/ra sẽ tự động nối gh p với hệ

thống mẹ b i các khối Inport và Outport.

 Cách 2: dùng khối Subsystem có sẵn trong thư viện Ports & Subsystems. Sau

khi gắn các khối đó sang mô hình hệ thống đang m , click-double chuột vào khối

để m cửa s của khối và lần lượt đưa các khối cần thiết vào để tạo hệ thống con.

Việc gh p nối với hệ thống mẹ phải được chủ động thực hiện bằng tay nhờ các khối

Inport và Outport.

 Khai báo tham ố hệ thống con

Các biến được sử dụng trong hệ thống con đã đánh dấu được gán giá trị cụ thể

tại hộp thoại Block Parameters. Đi u này thể hiện tính độc lập của các hệ thống con

và có thể sử dụng chúng nhi u lần trong cùng một mô hình mô phỏng. Cách đánh

dấu và khai báo tham số cho hệ thống con như sau: vào menu Edit chọn Mask

Subsystem, hộp thoại Mask Editor sẽ m ra.

Hình 3.4. Hộp thoại Mask Editor.

 Tab Icon & Port : cho ph p tạo ra các biểu tượng của khối mới, có thể chứa

ghi chú, hình ảnh và đồ họa.

 Tab Parameters: cho ph p tạo và chỉnh sửa các thông số hệ thống con.

 Tab Initialization: cho ph p nhập các lệnh Matlab kh i tạo hệ thống con

 Tab Documentation: cho ph p viết một đoạn ghi chú mô tả chức năng và nội

dung help cho khối mới.

3.1.2.5. Một số khối chức năng của Simulink và Toolbox SimPowerSystems

 Khối Inport và Outport

Khối Inport và Outport là các khối đầu vào, đầu ra của một hệ thống con ho c

mô hình. Tại hộp thoại Block Parameters, có thể đi n vào ô Port number số thứ tự

của khối. SIMULINK tự động đánh số thứ tự các khối Inport và Outport một cách

độc lập với nhau, bắt đầu từ 1. Khi b sung thêm một khối Inport và Outport, khối

mới sẽ nhận số thứ tự kế tiếp. Khi xóa một khối nào đó, các khối c n lại sẽ được tự

động đánh số mới.

 Khối Con tant

Khối Constant tạo nên một hằng số (không phụ thuộc vào thời gian) thực ho c

phức. Hằng số đó có thể là scalar, vector hay ma trận, tùy theo cách khai báo tham

số Constant Value và ô Interpret vector parameters as 1-D có được chọn hay

không. Nếu ô đó được chọn, có thể khai báo tham số constant value là vector hàng

hay cột với kích cỡ [1xn] hay [nx1] dưới dạng ma trận. Nếu ô đó không được chọn,

các vector hàng cột đó chỉ được sử dụng như vector với chi u dài n, tức là tín hiệu

1-D.

 Khối Product

Khối Product thực hiện ph p nhân từng phần tử hay nhân ma trận, cũng như

ph p chia giữa các tín hiệu vào (dạng 1-D hay 2-D) của khối, phụ thuộc vào giá trị

đ t của tham số Multiplication và Number of input . Việc chọn Multiplication =

Element-wise có nghĩa là: kết quả là tích hay thương của từng phần tử tín hiệu vào

(tương đương với ph p tính y =u1*u2 của MATLAB. Nếu Product chỉ có một đầu

vào dạng vector, khi ấy các phần tử của vector sẽ được nhân với nhau thành scalar

đầu ra.

 Khối Add

Khối Add có thể qui định được số lượng ngõ vào cộng ho c trừ. Khối này có thể

cộng ho c trừ giữa các tín hiệu vào dạng scalar, vector ho c ma trận.

 Khối Controlled Voltage Source và Controlled Current Source

Khối Controlled Voltage Source và Controlled Current Source có chức năng

Chuyển đ i tín hiệu đầu vào Simulink thành tín hiệu điện tương đương. Việc tạo ra

tín hiệu điện được đi u khiển b i các tín hiệu đầu vào của khối.

 Khối Voltage Mea urement và Current Mea urement

Khối Voltage Measurement đo điện áp tức thời giữa 2 nút. Ngõ ra cung cấp một

tín hiệu Simulink có thể cung cấp cho các khối chức năng khác.

Khối Current Measurement đo d ng điện chạy qua một khối bất kỳ ho c đường

dây kết nối. Ngõ ra cung cấp một tín hiệu Simulink có thể cung cấp cho các khối

chức năng khác.

 Khối Scope

Chức năng hiển thị tín hiệu đã được phân tích trong suốt quá trình mô phỏng. Nó

hiển thị giá trị đầu vào theo thời gian. Khối có thể có nhi u trục tọa độ, tất cả những

trục này đ u cùng chung một phạm vi thời gian với trục y độc lập. Scope cho phép

ta chỉnh khoảng thời gian và dãy giá trị tín hiệu đã được hiển thị. Ta có thể di

chuyển thay đ i kích thước của các khối này và thay đ i thông số của khối trong

quá trình mô phỏng. Scope có thể zoom hình ảnh hiển thị sao cho tối ưu nhất.

 Khối Serie RLC Branch

Khối RLC nối tiếp nhánh gồm các thành phần như điện tr , cuộn cảm và tụ điện

mắc nối tiếp. Sử dụng ô Branch type để chọn thành phần muốn bao gồm trong

nhánh. Nếu loại bỏ thành phần R ho c L ho c C thì các giá trị R, L, C được tự động

thiết lập tương ứng với 0, 0, và vô cùng (inf) và các thông số tương ứng không c n

xuất hiện trong hộp thoại Block Parameters của khối. Chỉ có các thành phần được

lựa chọn sẽ hiển thị trong biểu tượng khối.

Hình 3.5. Hộp thoại Block Parameters của khối Series RLC Branch.

 Khối Breaker

Khối Breaker là khối dùng để đóng cắt mạch điện (circuit breaker), thời gian

đóng, cắt có thể đi u khiển b i một tín hiệu bên ngoài (External control mode), hay

được đi u khiển b i thời gian bên trong (Internal control mode). Khi khối Breaker

được thiết lập chế độ đi u khiển b i một tín hiệu bên ngoài, một ngõ vào

Simulink hiển thị trên biểu tượng khối. Các tín hiệu đi u khiển kết nối với ngõ vào

Simulink phải là 0 ho c 1 (0 để m máy cắt, 1 để đóng máy cắt). Khi khối Breaker

được thiết lập chế độ đi u khiển b i thời gian bên trong, thời gian chuyển đ i

được xác định trong hộp thoại Block Parameters của khối.

 Khối Connection Port

Khối Connection Port có chức năng là c ng kết nối mô hình vật lý cho hệ thống

con.

3.2. Mô hình toán của các dạng xung tiêu chuẩn

3.2.1. Phương tr nh toán của các dạng ung tiêu chuẩn

Các xung tiêu chuẩn gồm xung d ng điện và xung điện áp là những dạng xung

cơ bản rất cần thiết cho việc thử nghiệm các thiết bị bảo vệ quá áp cũng như thử

nghiệm cách điện của các thiết bị điện. Các xung này thường được mô tả b i

phương trình có dạng :

(3.1)

(3.2)

Xung d ng và xung áp có dạng hoàn toàn giống nhau. Vì vậy, dưới đây chỉ xét

dạng xung d ng điện, từ đó có thể suy ra xung điện áp một cách tương tự. Dạng

xung d ng gồm 2 thành phần Và trình bày Hình 3.6.

Hình 3.6. Dạng xung gồm tổng 2 thành phần.

Giá trị của I, a, b trong biểu thức trên có thể xác định đối với từng dạng xung

d ng chuẩn từ các giá trị :

 Giá trị đỉnh I1 của xung dòng.

 Thời gian đạt đỉnh t1.

 Thời gian toàn sóng t2.

Thông qua các đường cong chuẩn trình bày lần lượt các Hình 3.7; 3.8 và 3.9:

t2/t1

1.0 4 10 40 100 400 1000 b/a

Hình 3.7. Đường cong xác định tỉ số b/a.

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

1.0 4 10 40 100 400 1000 b/a

Hình 3.8. Đường cong xác định tỉ số at1.

I1/I

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

1.0 4 10 40 100 400 1000 b/a

Hình 3.9. Đường cong xác định tỉ số I1/I.

Với dạng xung d ng chuẩn 8/20 µs có d ng đỉnh là I1, thông số của biểu thức

(3.1) được xác định như sau:

Tìm dược: t1 = 8 µs ; t2 = 20 µs ; t2/t1 = 2,5

Từ đường cong Hình 3.7, tìm được b/a 2. Từ giá trị b/a 2 tra đường cong

0,25. Hình 3.8, thu được at1 0,75; tra tiếp đường cong Hình 3.9 thu được I1/I

a = 0,094.106 Với : t1 = 8 µs

b/a 2 b = 0,188.106

0,25 I1/I I = 4,005I1

Dạng xung d ng 8/20 µs theo biểu thức (3.1):

(3.3)

Bảng 3.1 Thông số các hệ số

Xung dòng I

4/10 µs 4,900I1

8/20 µs 4,00I1

10/350 µs a 0,1845.106 0,088.106 0,002.106 b 0,3297.106 0,175.106 0,580.106 1,023I1

Xung áp U

1,2/50 µs 1,025U1

2/10 µs a 0,0148.106 0,125.106 b 4,230.106 1,25.106 1,439U1

9/720 µs 1,01U1

10/160 µs 1,042U1

10/560 µs 1,02U1

10/700 µs 1,120009.103 0,00395.106 1,25.103 0,001.106 0,715.106 0,4.106 0,563.106 0,600.106 1,010U1

3.2.2. X y dựng m h nh toán các dạng ung tiêu chuẩn

Bước 1: Xây dựng m h nh toán

Xây dựng mô hình toán trong MATLAB với phương trình mô tả xung d ng điện

và điện áp tiêu chuẩn có dạng:

(3.4)

(3.5)

Hình 3.10. Mô hình toán của xung dòng điện.

Hình 3.11. Mô hình toán của xung điện áp.

Tín hiệu ngõ ra Out chỉ là tín hiệu Simulink, để mô phỏng mạch điện, tín hiệu

này phải được kết nối với khối Controlled Current Source để tạo nguồn xung d ng

điện hay với khối Controlled Voltage Source để tạo nguồn xung điện áp.

Hình 3.12. Nguồn xung dòng điện tiêu chuẩn.

Hình 3.13. Nguồn xung điện áp tiêu chuẩn.

Bước 2: Tạo Sub y tem

Nhóm các khối chức năng trong mô hình xung d ng điện vào một khối

Subsystem, dùng Edit Mask xây dựng khối này thành nguồn phát xung d ng điện

hoàn chỉnh có biên độ và dạng sóng được nhập b i ngưới sử dụng.

Hình 3.14. Khai báo thông số tại tab Parameters.

Hình 3.15. Các lệnh truy xuất các thông số tại tab Initialization.

Tương tự, tạo Subsystem cho mô hình xung điện áp. Các mô hình sau khi xây

dựng xong có dạng như Hình 3.16.

Hình 3.16. Mô hình toán xung dòng điện và điện áp không chu kỳ.

3.2.3. M phỏng các dạng ung

Chạy mô phỏng mô hình nguồn xung d ng và áp theo sơ đồ Hình 3.17 và 3.18, ta

có các dạng xung d ng và áp tương ứng khi thay đ i dạng sóng và biên độ của xung

trong hộp thoại thông số nguồn xung.

Hình 3.17. Sơ đồ mô phỏng nguồn xung dòng.

Hình 3.18. Sơ đồ mô phỏng nguồn xung áp.

Hình 3.19. Thông số mô hình nguồn xung dòng điện.

Hình 3.20. Thông số mô hình nguồn xung điện áp.

Các hình từ Hình 3.21 đến Hình 3.22 trình bày các dạng xung d ng điện, xung

điện áp tiêu chuẩn của nguồn xung được xây dựng trong Matlab.

 DẠNG XUNG DÒNG ĐIỆN

Hình 3.21. Xung dòng điện 5kA - 4/10µs.

Hình 3.22. Xung dòng điện 20kA - 8/20 µs.

Hình 3.23. Xung dòng điện 20kA -10/350 µs.

DẠNG XUNG ĐIỆN ÁP

Hình 3.24. Xung điện áp 6kV - 1,2/50 µs.

Hình 3.25. Xung điện áp 5kV-2/10µs.

Hình 3.26. Xung điện áp 1.5kV - 9/720µs.

Hình 3.27. Xung điện áp 3kV-10/160 µs.

Hình 3.28. Xung điện áp 800V-10/560µs.

Hình 3.29. Xung điện áp 5kV - 10/700µs

 Kiểm tra sai số của các dạng xung

Tiến hành kiểm tra sai số của dạng xung d ng 4/10µs như là một ví dụ:

Ipeak = 5.154 A

90%Ipeak = 4.639 A; t90% = 2,427 µs

10%Ipeak = 516,6A; t10% = 0,1567 µs

50%Ipeak = 2578 A; t50% = 10,97 µs

T = t90% - t10% = 2,427 – 0,1567 = 2,2703 µs

Thời gian đầu sóng: T1 = 1,25T= 1,25* 2,2703 = 2,8379 µs

Thời gian toàn sóng: T2 = 10,49 µs

Bảng 3.2 Sai số của các dạng sóng ung dòng điện.

Th ng ố Th ng ố của dạng óng au khi m phỏng chuẩn

Sai số T1 T2 t10% t90% t50% T1 (µs) Sai số (%) T2 (µs) (µs) (µs) (µs) (µs) (µs) (%)

0,1562 2,427 10,97 2,8379 29,053125 10,99 9,9 4 10

0,3026 4,787 21,89 5,6055 29,93125 21,99 9,95 8 20

10 350 0,9106 8,188 368,3 9,09675 9,0325 368,32 5,234

Bảng 3.3 Sai số của các dạng óng ung điện áp.

Th ng ố Th ng ố của dạng óng au khi m phỏng chuẩn

Sai số Sai số T1 T2 t30% t90% t50% T1 (µs) T2 (µs) (µs) (µs) (µs) (µs) (µs) (%) (%)

1,2 50 0,2997 0,9 48,84 1,002501 16,45825 48,94 2,12

2 10 0,2183 1,149 8,44 1,554269 22,28655 8,72 12,8

9 720 4,809 10,8 633,5 11,53469 28.1632 633,52 12,01

10 160 1,912 5,738 190,9 6,38942 36,1058 190,98 19,3625

10 560 3,596 10,78 568,6 11,99728 19,9728 568,7 1,54

10 700 4,797 13,76 709,3 14,96821 49,6821 709,4 1,343

Nhận t:

 Đối với xung d ng điện phát ra từ mô hình toán thì các dạng xung 4/10 µs

và 8/20 µs đ u có sai số T1 vượt quá giới hạn cho ph p (10%) c n sai số T2 vẫn nằm

trong giới hạn cho ph p (10%). C n xung d ng điện phát ra từ mô hình 10/350 µs

đ u có sai số T1, T2 nằm trong giới hạn cho ph p (10%)

 Đối với xung điện áp phát ra từ mô hình toán thì hai dạng xung 1,2/50µs,

2/10µs, 9/720µs và 10/560 µs có sai số T1 (30%) và sai số T2(20%) đ u nằm trong

giới hạn cho ph p. Các xung c n lại 10/160 µs và 10/700 µs đ u có sai số T1(30%)

vượt quá giới hạn cho ph p c n sai số T2(20%) vẫn nằm trong giới hạn cho ph p.

3.3. Mô hình vật lý của các dạng xung tiêu chuẩn

3.3.1. Mô hình máy phát xung dòng

Mạch phóng xung d ng có thể được thay thế bằng mô hình mạch đơn giản trình

bày Hình 3.38, trong đó C được xem như là điện dung giữa mây và đất, sự phóng

điện qua đường dẫn gồm điện cảm L nối nối tiếp với điện tr R .

Nguyên lý hoạt động của mạch như sau:

Công tắc S vị trí (1) nạp điện áp vào tụ điện C. D ng điện xung được đi u

chỉnh bằng cách thay đ i trị số điện áp nạp. Điện áp nạp càng cao, năng lượng nạp

càng lớn.

Hình 3.30. Mô hình mạch phát xung dòng.

Công tắc S chuyển sang vị trí (2) xung quá độ sẽ phóng qua mạch. Mạch phát

xung d ng là một mạch RLC nối tiếp, bài toán quá độ này được giải và cho kết quả

như sau:

Áp dụng định luật Kirchhoff v điện áp cho v ng:

(3.6)

(3.7)

Giả thiết đi u kiện ban đầu tại: t = 0; I(0) = 0; I = dq/dt = 0. Áp dụng biến đ i

Laplace, ta có phương trình:

(3.8)

(3.9)

(3.10)

Ta có phương trình đ c trưng:

(3.11)

Nghiệm phương trình đ c trưng:

(3.12)

(3.13)

Đ t là hệ số suy giảm, hệ số này phụ thuộc vào giá trị điện tr và

biểu thị sự tiêu hao năng lượng, và đ t Gọi là tần số cộng hư ng.

 Khi xung d ng không dao động.

Phương trình đ c trưng có hai nghiệm phân biệt:

(3.14)

(3.15)

(3.16)

Do đó:

(3.17)

Với:

(3.18)

(3.19)

(3.20)

(3.21)

Phương trình (3.17) có thể đưa v dạng:

(3.22)

Trong đó:

(3.23)

Từ đó:

(3.24)

(3.25)

Đ t p = t2/t1 ; I0 = U/RA thì (3.22) được viết lại như sau:

(3.26)

Thời gian để giá trị i(t) tăng đến giá trị cực đại Imax trong thời gian Tm:

(3.27)

Và

(3.28)

Thời gian Th để i(t) giảm xuống c n một nữa biên độ cực đại Imax được tính như

(3.29)

Khi giá trị của p  5 thì:

(3.30)

Khi p 1 thì e ; Tm = t2

 Khi xung d ng không dao động.

(3.31)

Và:

(3.32)

xung d ng dao động theo công thức:

 Khi

(3.33)

Với:

(3.34)

0 từ đó suy ra R = 2

Trong phạm vi xung d ng, chỉ x t i(t) khi α = . Tính

chọn các giá trị R, L, C xác định được dạng xung theo qui định, bằng việc thay

đ i giá trị điện áp nguồn nạp cho tụ sẽ được biên độ xung mong muốn.

Loại xung

R (

)

C (µF)

L (µH)

4/10 µs

3.0985

0.516

8/20µs

0,6

Bảng 3.4 Tổng hợp thông số các phần tử trong mạch phát xung dòng.

Hình 3.31. Mạch phát xung dòng 4/10 µs

Hình 3.32. Mạch phát xung dòng 8/20 µs

Hình 3.33. Mô hình máy phát xung dòng 4/10 µs và 8/20 µs

3.3.2. Mô hình máy phát xung áp

Máy phát xung áp có ngõ ra không tải (Sơ đồ từ Hình 3.36 đến Hình 3.43). Giá

trị các phần tử R, L, C được tính chọn như trong Bảng 3.5

Hình 3.34. Mô hình mạch phát xung áp

R1 (

) R2 (

) R3 (

) R4 (

)

R5 (

)

Loại xung

(µF)

(µH)

0.5/700 µs

1.2/50 µs

0,1

3,2

33,5

2/10 µs

0.002

1.2

160

9/720 µs

0,2

10/160 µs

4.5

12µH

4.2

10/560 µs

36 µH

5.2

10/700 µs

0,2

Bảng 3.5. Tổng hợp thông số các phần tử trong mạch phát xung áp

Hình 3.35. Mạch phát xung áp 1,2/50µs.

Hình 3.36. Mạch phát xung áp 0,5/700µs.

Hình 3.37. Mạch phát xung áp 10/700µs.

Hình 3.218. Mạch phát xung áp 9/720µs.

Hình 3.39. Mạch phát xung áp 2/10µs.

Hình 3.40. Mạch phát xung áp 10/560µs.

Hình 3.41. Mạch phát xung áp 10/160µs.

Hình 3.42. Mô hình máy hát xung điện áp.

3.3.3. Mô phỏng các dạng xung

Hình 3.43. Sơ đồ mô phỏng mô hình xung dòng điện 8/20µs.

Hình 3.44. Sơ đồ mô phỏng mô hình xung điện áp.

Hình 3.45. Hộp thoại thông số của xung dòng và xung áp.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG XUNG DÒNG ĐIỆN

Hình 3.46. Xung dòng điện 4/10µs – 5kA.

Hình 3.47. Xung dòng điện 20kA -8/20µs

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG XUNG ĐIỆN ÁP

Hình 3.48. Xung điện áp 6kV-1,2/50µs

Hình 3.49. Xung điện áp 5kV -2/10µs

Hình 3.50. Xung điện áp 1.5kV-9/720µs.

Hình 3.51. Xung điện áp 3kV-10/160µs.

Hình 3.52. Xung điện áp 800V-10/560µs

Hình 3.53. Xung điện áp 5kV-0,5/700µs.

Hình 3.54. Xung điện áp 5kV–10/700µs.

Kiểm tra sai số của các dạng xung

Tiến hành kiểm tra sai số của dạng xung áp 10/560µs như là một ví dụ:

Upeak = 798,1 V; t100% = 12,72 µs

90%Upeak = 718.3 V; t90% = 5,185 µs

30%Upeak = 239,6 V; t30% = 0,7999 µs

50%Upeak = 399V; t50% = 569,1 µs

T = t90% - t30% = 5,185 – 0,7999 = 4,3851 µs

Thời gian đầu sóng: T1 = 1,67*T =1,67* 4,3851 = 7,323117 µs

Thời gian toàn sóng: T2 = 569,15µs

Bảng 3.6. Sai số của dạng ung dòng điện.

Th ng ố chuẩn

Th ng ố của dạng óng au khi m phỏng

Sai số

t10%

t90%

t50%

T1 (µs) T2 (µs)

T1 (µs)

T2 (µs)

(µs)

(%)

0,3936

4,42

10,31

5,033

25,825

10,51

5,1

0,2613

4,237

19,21

4,969625 37,8797 19,368

3,16

Bảng 3.7. Sai số của các dạng ung điện áp.

Th ng ố

Th ng ố của dạng óng au khi m phỏng

chuẩn

Sai số

t90%

t50%

t30% (µs)

T1 (µs)

T2 (µs)

(µs)

(%)

1,2

0,1373

0,8437 47,15

1,179688

1,6927

47,95

4,1

9,256

100

9,276

7,24

720

1,047

6,564

717

9,21339

2,371

717

0,42

160

560

0,7999

5,185

569,1

7,323117

2,6769

569,15

1,634

0,5

700 0,05342 0,3435 694,9 0,4844336 3,11328

695,23

0,681

700

1,046

6,535

720,3

9,16663

8,3337

720,35

2,907

1,006 5,647 175,4 7,75047 22,4953 176,406 10,25375

Nhận t:

 Xung d ng điện 4/10 µs , 8/20 µs phát ra từ mô hình vật lý có sai số thời

gian đầu sóng vượt quá giới hạn cho ph p (10%) c n sai số thời gian toàn sóng vẫn

nằm trong giới hạn cho ph p (10%).

 Các xung điện áp 1,2/50 µs; 9/720 µs, 10/560µs, 0,5/700 µs và 10/700µs

phát ra từ mô hình vật lý đ u có sai số thời gian đầu sóng và sai số thời gian toàn

sóng nằm trong giới hạn cho ph p. Riêng các xung 2/10 µs và 10/160 µs có sai số

thời gian đầu sóng vượt giới hạn cho ph p (30%), c n sai số thời gian toàn sóng vẫn

nằm giới hạn cho phép. (20%),

CHƯƠNG 4 TÌM HIỂU HỆ THỐNG MÁY PHÁT XUNG SÉT AXOS 8

4.1. Th ng ố k thuật của máy phát ung AXOS8

4.1.1. Th ng ố chung

Điện áp

85V÷264V

Kích thước

19”/4U

Tần số

50/60 Hz

(W x H x D)

(45x18x49cm)

Lưu trữ

Không giới hạn

Khối lượng

30kg

Giao diện đi u

Ethernet

Lưu trữ

USB

khiển

RJ45

Màn hình cảm ứng

D-sub 37P cho CDN

Hiển thị

Giao diện AUX

7”/800x480/24bit

ngoài, biến áp ngoài

Ngõ vào Trigger

5V TTL

Đồng bộ ngõ vào BNC, 10V÷264V AC

ngoài

Ngõ vào

Ngõ ra Trigger

5V TTL

Start/Stop

0 - 10V, sử dụng với các

Ngõ vào báo l i

5V TTL

Ngõ ra Analog

lựa chọn bên ngoài

EUT

Dừng thử nghiệm khi

Đ n cảnh báo

2x24v/1A DC

Mạch an toàn

m khóa

ngõ ra

Bảng 4.1. Thông số chung

4.1.2. Thông số các dạng xung tiêu chuẩn không chu kỳ

Điện áp ngõ ra

0.2÷7.0kV ±10%

D ng ngõ ra

0.1÷0.35kA ± 10%

Thời gian đầu

1.2µs ± 30%

8µs ± 20%

sóng (điện áp)

sóng (d ng điện)

Thời gian toàn

50 µs ± 20%

20µs ± 20%

sóng (điện áp)

sóng (d ng điện)

Phân cực

Dương/âm/luân phiên

T ng hợp pha đơn CDN

Tr kháng ngõ

2Ohms

264V AC/ 16A

220C DV/ 10A

Đồng bộ pha

0÷359o với bước 1ºho c

Bảng 4.2 Thông số các dạng xung tiêu chuẩn không chu kỳ

không đồng bộ

Tự động:

1÷1000

2s 100phút

Chọn bộ đếm

Vô hạn

Xung Trigger

Bằng tay: ngõ vào

Bộ đếm

100000

trigger

Màn hình hiển

Ngõ ra BNC: 1000:1

Màn hình hiển thị

Ngõ ra BNC: 1ka/V

thị điện áp cực

Hiển thị: 3 chữ số

d ng điện cực đại

Hiển thi: 3 chữ số

đại

4.1.3. Thông số dạng ung dao động tắt dần

Tốc độ phát

Điện áp cực đại

0.2÷7.0kV ± 10%

30 xung/ phút

xung

Tần số

100 kHz

Phân cực

Dương/âm/luân phiên

Thời gian đầu

5µs

Ngõ ra

Cực đại 460 V/AC

sóng h mạch

Thời gian đâu

1µs

Đồng bộ pha

± 1o

sóng ngắn mạch

0,4

Điện tr

12Ω, 30Ω

Tỉ lệ tắt dần

0,4

Màn hình hiển

Ngõ ra BNC:

Màn hình hiển

Ngõ ra BNC: 1kA/V

thị điện áp cực

1000:1

thị d ng điện

Hiển thị: 3 chữ số

đại

Hiển thị: 3 chữ số

cực đại

Bảng 4.3. Thông số Ring Wave

4.1.4. Thông số dạng xung viễn thông

Điện áp ngõ ra

Tr kháng

15Ω x 1

Thời gian toàn

0.2-7.0kV ± 30%

nguồn/gh p

40Ω x 4

sóng

Thời gian đầu

10 µs ± 30%

Phân cực

Dương/âm/luân phiên

sóng OCV

Thời gian toàn

700 µs ± 20%

Khối lượng

10kg

Bảng 4.4. Thông số dạng xung viễn thông

sóng OCV

Thời gian đầu

Kích thước

19”/4U

5 µs ± 20%

sóng SCC

(W x H x D)

(45 x 18 x 49 cm)

Thời gian toàn

320 µs ± 20%

Ngõ ra

Giắc cắm 4mm

sóng SCC

4.1.5. Thông số Brust

Điện áp ngõ ra

0.2 5.0kV ±

Tần số

1Hz-1MHz

10% tại ngõ ra

đồng trục

Phân cực

Dương/âm/luân

Thời gian

1µs÷1s

phiên

Tr kháng ngõ ra

Burst period

1ms÷10s

50 Ω

Thời gian đầu sóng

50ns ± 30%

Thời gian thử nghiệm

1s 1000 phút

Thời gian toàn sóng

50Ω thời gian

Trigger

Tự động

Thường

50ns ± 30%

Trigger ngoài

1000Ω thời gian

50ns – 15 +

100ns

264VAC/ 16A

Chế độ

T ng hợp pha

Thường

220VDC/ 10A

Tiếp tục

Thực

Ngẫu nhiên

Bảng 4.5. Thông số Brust

4.1.6. Thông số giảm áp & ngắt áp

Thời gian gián

0.5 800 chu kỳ

Điện áp cực đại

264V AC/DC

đoạn

100µs 1000 phút

16A AC/DC

20A (5s)

1 800 chu kỳ đ ng bộ

D ng điện cực

40A (3s)

Khoảng thời gian

100µs÷1000 phút,

đại

500A d ng kh i

không đồng bộ

động

Bảng 4.6. Thông số giảm áp & ngắt áp

Tự động

Thời gian thử

Trigger

1s 1000 phút

Thường

nghiệm

Trigger ngoài

Mức giảm điện

0-359o

0%-99% với

Đồng bộ pha

áp

16/40/50/60 Hz

nguồn áp ngoài

Màn hình hiển

Ngõ ra BNC:

Màn hình hiển thị

Ngõ ra BNC: 10A/V

thị điện áp hiệu

100:1

d ng điện hiệu

Hiển thị: 4 chữ số

dụng

Hiển thị: 4 chữ số

dụng

4.1.7. Thông số bộ cách ly (Integrated single-phase CDN)

AXOS8 cung cấp bộ CDN 1 pha được tích hợp bên trong thiết bị dùng cho thử

nghiệm Burst & Surge. CDN được bảo vệ quá d ng, có thể lựa chọn d ng bảo vệ từ 1A

đến 16A trong menu Properties. CDN này có thể dùng được cho nguồn điện DC ho c AC.

Điện áp lớn nhất 264V. Nguồn điện cấp vào CDN phải có có thiết bị bảo vệ quá d ng,

d ng điện cần bảo vệ lớn nhất là 16A. D ng điện bảo vệ được chọn theo thiết bị cần thử

nghiệm

4.2. Vận hành chung 4.2.1. Các phím chức năng phía trước AXOS8

Hình 4.1: Giao diện hía trước X S8

Bảng 4.7. Chức năng phía trước AXOS8

TT

Chức năng

Diễn giải

Công tắc ON/OFF

Bật và tắt nguồn của AXOS8

Bộ chia 1000:1 cho xung không chu kỳ, đấu nối

C ng ra theo dõi điện áp

trực tiếp với máy hiện sóng Ví dụ: 5000V xung

xung không chu kỳ

không chu kỳ, c ng ra 5V trên c ng BNC (2)

1000A/V theo dõi d ng điện xung Surge. Đấu nối

C ng ra theo dõi d ng điện

trực tiếp với máy hiện sóng. Ví dụ: 2500A xung

xung không chu ký

d ng không chu kỳ; c ng ra 2.5V trên c ng BNC

(3)

Theo dõi Urms đầu ra 100:1 Theo dõi tín hiệu phát ra khi tạo sụt ho c ngắt điện

áp (Dips ho c Interrupts). Đấu nối trực tiếp với

Theo dõi Irms đầu ra 10A/V

máy hiện sóng

C ng ra xung Surge HI

Đầu ra trực tiếp của phát xung Surge (Xung sóng

(Ra trực tiếp)

kết hợp và xung dao động tắt dần) Đấu nối đến

CDN ngoài.

C ng ra xung Surge COM

Không được đấu nối trực tiếp nguồn điện áp ngoài

(Ra trực tiếp)

vào c ng này, máy phát sẽ bị phá hủy

Đầu ra trực tiếp của bộ phát Burst đến CDN ngoài

C ng ra Burst

ho c EUT

C ng ra L đến EUT

Đấu nối EUT 1 pha với bộ CND bên trong thiết bị

C ng ra N đến EUT

Dùng để nối trực tiếp các thiết bị cần thử nghiệm

(EUT)

C ng ra PE đến EUT

Đấu nối với tấm tiếp địa chuẩn

Lưu trữ dữ liệu báo cáo ho c file thử nghiệm vào

C ng USB cho ghi dữ liệu

thẻ nhớ USB

M i lệnh ho c sự đi u chỉnh sẽ được đi u khiển và

14 Màn hình cảm ứng màu

nhập số liệu thông qua màn hình cảm ứng này

4.2.2. Các phím chức năng phía au AXOS8

Hình 4.2. Giao diện phía sau AXOS8 Bảng 4.8. Chức năng phía au AXOS8

TT

Chức năng

Diễn giải

L “EUT Supply Input”:

Đấu nối

trực

tiếp với

nguồn nuôi (dây lửa) thiết

Đấu nối nguồn nuôi 1 pha trực tiếp đến EUT. Nó

bị cần thử nghiệm

có thể đấu nối với nguồn cấp 1 chi u ho c xoay

N “EUT Supply Input”:

chi u. Nguồn nuôi các thiết bị cần thử nghiệm sẽ

Đấu nối

trực

tiếp với

được cấp vào c ng này, nó sẽ đi qua CDN trong

nguồn nuôi (dây nguội)

thiết bị AXOS8 và đi ra các c ng 9, 10, 11 phía

thiết bị cần thử nghiệm

trước thiết bị sau đó cấp cho thiết bị cần thử

PE “EUT Supply Input”:

nghiệm

Đấu nối

trực

tiếp với

nguồn nuôi (tiếp địa) thiết

bị cần thử nghiệm

Đầu vào cho Sụt ho c ngắt điện áp. Với ngắt điện

V dip: cho sụt và ngắt điện

áp, nó phải được đấu nối với vị trí 2. Tuy nhiên,

áp

khi dùng biến áp ngoài, thì chỉ cần nối vào c ng

vào V dip

Đầu ra 1 chi u cao áp (HV

Đấu nối cho modul TW8, lên đến 7kV DC

DC)

Đầu vào cho thiết bị DIP 16 để tạo Sụt điện áp,

đi u chỉnh 0%, 40%, 70% và 80% so với điện áp

C ng “Link” nối với thiết

danh định U1 của AXOS8. Trong trường hợp biến

bị DIP 16 của HAEFELY

áp được đi u khiển độc lập và nằm ngoài, chỉ cần

nối đầu ra biến áp vào vị trí 4 của AXOS8

C ng ‘AUX”: c ng vào ra Xem chi tiết Bảng 4.9

Dùng giao tiếp với phần m m máy tính thông qua

C ng giao tiếp mạng

mạng LAN

Giao tiếp đồng bộ c ng

Giao tiếp BNC được dùng cho đồng bộ ngoài của

BNC

1 CND thủ công

Thiết bị phải luôn luôn được nối với tiếp địa đạt

Tiếp địa của thiết bị

chuẩn trước m i lần sử dụng

C ng vào nguồn nuôi

Chuyển mạch tắt m nguồn nuôi t ng cho thiết bị

AXOS8

Bảng 4.9 Chức năng cổng AUX (vị trí 7)

Ch n ố

Chức năng

Diễn giải

Đ n cảnh báo màu đỏ

Chỉ thị khi mạch an toàn đóng

Đ n cảnh báo màu xanh

Chỉ thị khi mạch an toàn m

GND

0 V

GND

0 V

Chân 5 phải nối với chân 4 khi thiết bị

phát xung. Chuyển mạch dừng khẩn cấp

Khóa an toàn

(ES) phải được nối vào chân 4 và 5 khi

dùng

GND

0 V

Bắt đầu/ dừng chương trình 1

đang chạy (đầu vào)

GND

0 V

Đầu vào cho Trigger ngoài để bắt đầu

Đầu vào Trigger

phát 1 xung

GND

0 V

Đi u kiện ngoài, tín hiệu này nếu là 1 sẽ

gây ra 1 hành động (bỏ qua, cảnh báo,

dừng thử nghiệm ho c dừng thử nghiệm

L i EUT (đầu vào)

và ngắt nguồn nuôi thiết bị cần thử

nghiệm). Các hành động này được lựa

chọn trong phần m m.

GND

0 V

0 10V đầu ra tương tự

GND

0 V

Khi Burst, Surge ho c Dip điện áp được

dùng, tín hiệu này sẽ là 0, sau khi các

Đầu ra Trigger

ph p thử này dừng tín hiệu này sẽ là 1.

Dùng cho chỉ thị tín hiệu trên máy hiện

sóng

GND

0 V

Dự ph ng

Không dùng

GND

0 V

4.2.3. Giao diện của màn hình cảm ứng

Khi thiết bị bật nguồn, Menu chính sau sẽ hiện ra:

Hình 4.3. Giao diện menu chính của thiết bị AXOS8

Trên Menu chính có 6 biểu tượng dùng cho 6 chức năng phát xung thử nghiệm. Từ

menu chính, chọn Setup, menu Setup sẽ hiện ra hiện ra:

Bên phải là phiên bản phần m m hiện tại, phiên bản chip vi đi u khiển.

Hình 4.4. Menu Setup

Diễn giải

Language

Lựa chọn ngôn ngữ cho giao diện phần m m

Date & Time

Thay đ i thời gian thực của thiết bị

Sound Volume

Đi u chỉnh âm lượng tín hiệu cảnh báo và vận hành

Dữ liệu báo cáo có thể tự động lưu trữ khi USB ho c thủ công b i

Report Data Saving

bấm ‘Rep.Data” trong menu của m i ứng dụng

Start File

Lưa chọn thử nghiệm định nghĩa trước

Hiệu chuẩn tại nhà máy của HAEFELY TEST AG, trong tương

Last Calibration

lai “Next Calibration” sẽ tr thành “Last Calibration”

Ghi nhớ chu kỳ hiệu chuẩn là 2 năm, tuy nhiên nó luôn phụ thuộc

Next Calibration

vào hệ thống quản lý chất lượng của m i khách hàng.

ON: cho ph p đi u khiển từ máy tính OFF: không cho ph p đi u

Remote GUI

khiển từ máy tính

Coil Antenna

Nhập vào hệ số mới của Coil Anten

Communication

Địa chỉ IP để truy n thông với máy tính

Firmware update

Cho cập nhật phần m m vận hành mới của AXOS8

License Manager

Nhập vào mã License cho các chức năng thử nghiệm

Touch Calibration

Hiệu chỉnh lại màn hình cảm ứng

Bảng 4.10 Chức năng của Setup

Chức năng phát xung kết hợp. Điện áp đỉnh phát ra lên tới 7kV. Bộ phát này tuân theo

tiêu chuẩn IEC 61000-4-5..

4.2.4. Chức năng ung kh ng chu kỳ

TEST MODE:

Hình 4.5. Menu Surge

 Pre-Comp: Chế độ này cho phép thiết lập trực tiếp các tham số phát xung

trực quan, có thể thay đ i đầu ra phát xung. Các thay đ i có thể được thực hiện trong khi AXOS8 đang thực hiện phát xung thử nghiệm.

 Standard: Thiết lập các thông số của xung s t trước, trong quá trình phát

TRIGGER:

xung thi không thể thay đ i thông số của xung.

 Auto: Tự động phát các xung theo thiết lập sau khi bấm nút “START”.

 Manual: Dùng nút ‘START” để phát các xung.

 External trigger: Phát xung theo tín hiệu ngoài đến từ chân 11 của c ng AUX

LINE : Dùng để lựa chọn c ng phát xung ra.

TRANSITION: Thay đ i biên độ phát xung và góc lệch pha giữa các xung.

tại phía sau thiết bị AXOS8.

PROPERTIES: Dùng để thiết lập vận hành khi thiết bị cần thử nghiệm không đạt và khi

kết thúc phát xung.

Hình 4.6. Menu Transition

Hình 4.7: Menu Properties (Surge)

Bảng 4.11 Chức năng của Properties (Surge)

Vị trí

Miêu tả

Đi u kiện bên ngoài (ví dụ như thiết bị ho c tín hiệu

External

PLC)

Line current

Giới hạn d ng điện qua thiết bị thử nghiệm.

Giới hạn điện áp (Min và Max). Nếu giá trị điện áp đỉnh

của máy phát xung không nằm trong giới hạn sẽ gây ra

Peak voltage

một cảnh báo, đó có thể là: bỏ qua, cảnh báo, ngừng thử

nghiệm ho c ngừng thử nghiệm và ngắt nguồn.

Giới hạn d ng điện (Min và Max). Nếu giá trị d ng

điện đỉnh của máy phát xung không nằm trong giới hạn

Peak current

sẽ gây ra một cảnh báo, đó có thể là: bỏ qua, cảnh báo,

ngừng thử nghiệm ho c ngừng thử nghiệm và ngắt

nguồn. Nếu thiết bị thử nghiệm bị l i, AXOS8 gây ra một cảnh

Action: Ignore, Alarm, Test

báo có thể là: bỏ qua, cảnh báo, ngừng thử nghiệm ho c

Stop, Test Stop & Line Off

ngừng thử nghiệm và ngắt nguồn.

Turn Line Off

Ngắt điện áp L, N, PE khi thử nghiệm đã hoàn tất.

Tín hiệu âm thanh khi kết thúc thử nghiệm.

Sound

Xung này được mô tả tương tự như xung 10/700µs. Thời gian đầu sóng 10 µs, thời gian

toàn sóng là 700µs. Các xung chỉ được áp dụng trên đường truy n thông. Để có thể áp

dụng xung này trên thiết bị thử nghiệm cần phải có bộ telecom wave (TW) 8.

4.2.5. Chức năng Telecom ave

Hình 4.8. Bộ Telecom Wave (TW) 8

Các thông số đi u chỉnh tương tự như chức năng Surge

Hình 4.9. Menu Telecom Wave

Hình 4.10. Menu Properties (Telecom Wave)

Bảng 4.12. Chức năng của Properties (Telecom Wave)

Vi trí

M tả

Đi u kiện bên ngoài (ví dụ như thiết bị ho c tín hiệu

External (Pin11 on Aux)

PLC).

Line Current

Giới hạn d ng điện qua thiết bị thử nghiệm. Nếu thiết bị thử nghiệm bị l i, AXOS8 gây ra một cảnh

Action: Ignore, Alarm, Test

báo có thể là: Bỏ qua, cảnh báo, ngừng thử nghiệm

Stop, Test Stop & Line Off

ho c ngừng thử nghiệm và ngắt nguồn.

Turn Line Off

Ngắt nguồn L, N, PE khi thử nghiệm đã hoàn tất.

Tín hiệu âm thanh khi kết thúc thử nghiệm.

Sound

CHƯƠNG SO SÁNH DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN MÔ PHỎNG VÀ DẠNG XUNG CỦA MÁY PHÁT AXOS8

5.1. Xung phát ra từ thiết bị AXOS8

5.1.1. Xung dòng điện 8/20µs 1kA

Hình 5.1. Dạng xung dòng 8/20 µs - 1kA

Ipeak = 968 A

90%Ipeak = 871A, t90% = 7,7µs

10%Ipeak = 97 A, t10% = 0,8 µs

Thời gian đầu sóng: T1 = 1,25(t90% - t10%) = 8,625 µs

Thời gian toàn sóng: T2 = 22µs

Bảng 5.1. Sai số của xung dòng 8/20 µs 1kA

Th ng ố chuẩn

Th ng ố dạng ung của AXOS8

t90%

t10%

Sai số T1

Sai số T2

T1 (µs) T2 (µs)

T1 (µs)

T2 (µs)

(µs)

(%)

0,8

7,7

8,625

7,812

5.1.2. Xung điện áp 1,2/50 µs 1kV

Hình 5.11. Dạng xung áp 1,2/50 µs 1kV (phóng to đầu sóng)

Hình 5.12.Dạng xung áp hở mạch 1,2/50 µs 1kV (toàn sóng)

Upeak = 1,02kV

90%Upeak = 918V, t90% = 0,9 µs

30%Upeak = 306V , t30% = 0,2 µs

Thời gian đầu sóng: T1 = 1,67(t90% - t30%) = 1.169 µs

Thời gian toàn sóng: T2 = 53,6 µs

Bảng 5.2. Sai số của xung áp 1,2/50 µs, 1kV

Th ng ố chuẩn

Th ng ố của dạng ung au khi phát

t90%

t30%

Sai số T1

Sai số T2

T1 (µs) T2 (µs)

T1 (µs)

T2 (µs)

(µs)

(%)

0,2

7,2

1,2

0,9

1,169

2,583

53,6

5.1.3. Xung điện áp 10/700 µs 1kV

Hình 5.13. Dạng xung áp 10/700 µs 1kV ( hóng to đầu sóng)

Hình 5.5. Dạng xung áp 10/700 µs 1kV (toàn sóng)

Upeak = 1,02kV

90%Upeak = 918V, t90% = 8 µs

30%Upeak = 306V , t30% = 2,6 µs

Thời gian đầu sóng: T1 = 1,67(t90% - t30%) = 9,018 µs

Thời gian toàn sóng: T2 = 716 µs

Bảng 5.3. Sai số của xung áp 10/700 µs (Telecom wave)

Th ng ố chuẩn

Th ng ố dạng ung của ASOX8

t90%

Sai số T1

Sai số T2

t30%

T1 (µs) T2 (µs)

T1 (µs)

T2 (µs)

(µs)

(%)

(µs)

(%)

700

9,018

716

2,285

2,6

9,82

5.2. So ánh độ chính ác của dạng xung tiêu chuẩn m phỏng và dạng xung

của máy phát AXOS8

Sai số mô hình toán

Sai số mô hình vật lý

Sai số máy phát xung AXOS8 (%)

(%)

Xung

8/20 µs

7.8

37,8797

3,16

Bảng 5.4. So ánh độ chính ác của dạng xung tiêu chuẩn m phỏng và dạng xung của máy phát AXOS8

1.2/50 µs

2.6

7.2

29,93125 9,95

10/700 µs

9.8

2.3

8,3337

2,907

16,45825 2,12 1,6927 4,1

49,6821 1,343

Từ các kết quả sai số trên, nhận thấy sai số

- Đối với ung dòng 8 2 µ + Sai số T1: Phát ra từ máy phát xung AXOS8 nhỏ hơn so với dạng xung mô phỏng của mô hình toán và mô hình vật lý. Nhưng sai số T1 cùa máy phát xung AXOS8

vẫn nằm trong giới hạn cho ph p 10%. Như vậy, sai số mô hình toán và mô hình vật

lý vượt quá giới hạn cho ph p 10% + Sai số T2: Phát ra từ máy phát xung AXOS8 lớn hơn so với dạng xung mô phỏng của mô hình toán và mô hình vật lý. Nhưng sai số T2 cùa máy phát xung AXOS8 ,

mô hình toán và mô hình vật lý vẫn nằm trong giới hạn cho ph p 10%

- Đối với ung điện áp 1.2 µ

+ Sai số T1: Phát ra từ máy phát xung AXOS8 nhỏ hơn so với dạng xung mô phỏng

, mô

của mô hình toán và lớn hơn mô hình vật lý. Như vậy, sai số máy phát xung AXOS8, mô hình toán và mô hình vật lý nằm trong giới hạn cho ph p 30% + Sai số T2: Phát ra từ máy phát xung AXOS8 lớn hơn so với dạng xung mô phỏng của mô hình toán và mô hình vật lý. Như vậy, sai số máy phát xung AXOS8

hình toán và mô hình vật lý nằm trong giới hạn cho phép 20%

- Đối với ung điện áp 1 µ + Sai số T1: Phát ra từ máy phát xung AXOS8 nhỏ hơn so với dạng xung mô phỏng

của mô hình toán và lớn hơn mô hình vật lý. Như vậy, sai số mô hình toán vượt quá giới hạn cho ph p 30%, máy phát xung AXOS8 và mô hình vật lý nằm trong giới

hạn cho ph p 30%. + Sai số T2: Phát ra từ máy phát xung AXOS8 lớn hơn so với dạng xung mô phỏng

, mô hình toán và mô hình vật lý nằm trong giới hạn cho ph p 20%

của mô hình toán và nhỏ hơn mô hình vật lý. . Như vậy, sai số máy phát xung AXOS8

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN

 KẾT LUẬN

Với sự phát triển của kỹ thuật mô hình hóa, mô phỏng và nhu cầu xây dựng

thư viện các máy phát xung tiêu chuẩn phục vụ các bài toán nghiên cứu quá áp dưới

tác động của xung s t trong hệ thống điện và hệ thống viễn thông, luận văn đã đi

sâu nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung s t tiêu chuẩn dạng sóng luận

văn đi sâu vào việc xây dựng mô hình phát xung d ng 4/10µs, 8/20µs, 10/350µs và

máy phát xung áp 1.2/50μs, 2/10μs, 9/720μs, 10/160μs, 10/560μs, 0.5/700μs và

10/700μs trong môi trường Matlab. Để thực hiện các mục tiêu nêu trên, luận văn đã

thực hiện các bước nghiên cứu như sau:

 Tìm hiểu các dạng xung s t chuẩn và các tiêu chuẩn liên quan.

 Xây dựng mô hình toán, mô hình hình vật lý của các máy phát xung d ng,

xung áp với các dạng xung dòng và xung áp sét khác nhau.

 Tìm hiểu máy phát xung s t AXOS8.

 Đánh giá sai số thời gian đầu sóng T1 và thời gian toàn sóng T2 của các mô

hình xung sét tiêu chuẩn được xây dựng so với qui định v sai số cho phép

của các tiêu chuẩn liên quan.

 So sánh sai số giữa xung d ng và xung áp s t mô phỏng với xung s t phát ra

từ máy phát xung sét.

Luận văn cung cấp mô hình các máy phát xung d ng và xung áp s t hữu ích

cho các nhà nghiên cứu, các giảng viên, sinh viên các trường đại học trong việc

nghiên cứu các đáp ứng của thiết bị chống quá áp dưới tác động của xung s t lan

truy n trong đi u kiện thiếu ph ng thí nghiệm hiện nay.

 HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN

 Nghiên cứu các giải pháp giảm sai số của một số mô hình được xây dựng

 Nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung có thể phát được nhi u các

dạng xung quá độ khác nhau.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Lê Quang Trung (2010). Nghiên cứu và lập mô hình cải tiến thiết bị triệt xung

hạ áp. Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[2]. Nguyễn Văn Lâm (2011). Các giải pháp nâng cao hiệu quả bảo vệ chống s t

trong mạng hạ áp. Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[3]. Nguyễn Thị Lệ Hải (2013). Mô hình biến tr oxit kẽm cho các nghiên cứu v

sự phối hợp cách điện. Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[4]. Bùi Kim Cường (2013). Nghiên cứu giải pháp chống s t trong mạng viễn

thông, Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[5]. Đ ng Thị Hà Thanh (2014). Nghiên cứu giải pháp chống s t cho thiết bị điện và

điện tử bên trong t a nhà. Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[6]. Dương Anh Hào (2014). Bảo vệ chống xung quá độ trong mạng hạ áp. Luận

văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[7]. TS Hoàng Việt (2007). Kỹ thuật điện cao áp, Tập 2 Quá điện áp trong hệ thống

điện. NXB ĐHQG TPHCM.

[8]. Trần Tùng Giang (2007). Xây dựng mô hình máy phát xung h n hợp và điện

tr phi tuyến. Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM,

[9]. Phạm Thị Hằng (2014). Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống s t lan truy n

trên mạng truy n thông. Luận văn Thạc sĩ. Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

[10]. Ronald B. Standler, “Equation for the 10/350 µs Surge Test Waveform”.

Ronald B. Standler, Protection of Electronic Circuits from Overvoltages, New

York: Wiley-Interscience, May 1989. Republished by Dover, December 2002. [11]. C62.41.2TM – 2002, IEEE Recommended Practice on Characterization of

Surges in Low-Voltage (1000 V and Less) AC Power Circuits.

[12]. IEC 61643-1:2005, Low-voltage surge protective devices –Part 1: Surge

protective devices connected to low-voltage power distribution systems –

Requirements and tests. [13]. Haefely Hipotronics, User manual: AXOS8 Compact Immunity Test System

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn

---------------------------

NGUYỄN THỊ HƯƠNG TRANG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY

PHÁT XUNG SÉT TIÊU CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số ngành: 60520202

---------------------------

NGUYỄN THỊ HƯƠNG TRANG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY

PHÁT XUNG SÉT TIÊU CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số ngành: 60520202

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN



TÓM TẮT

ABSTRACT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH CÁC MÁY PHÁT XUNG

XÉT TIÊU CHUẨN

Th ng ố chuẩn

Th ng ố của dạng óng au khi m phỏng

Th ng ố

Th ng ố của dạng óng au khi m phỏng

chuẩn

CHƯƠNG 4 TÌM HIỂU HỆ THỐNG MÁY PHÁT XUNG SÉT AXOS 8

4.1.3. Thông số dạng ung dao động tắt dần

4.1.4. Thông số dạng xung viễn thông

4.1.6. Thông số giảm áp & ngắt áp

TT

Chức năng

Diễn giải

TT

Chức năng

Diễn giải

Ch n ố

Chức năng

Diễn giải

4.2.3. Giao diện của màn hình cảm ứng

Vị trí

Miêu tả

Vi trí

M tả

CHƯƠNG SO SÁNH DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN MÔ PHỎNG VÀ DẠNG XUNG CỦA MÁY PHÁT AXOS8

Th ng ố chuẩn

Th ng ố dạng ung của AXOS8

Th ng ố chuẩn

Th ng ố của dạng ung au khi phát

Th ng ố chuẩn

Th ng ố dạng ung của ASOX8

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP