Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu và lập mô hình mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp

Chia sẻ: Ngọc Hưng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

241
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn thạc sỹ "Nghiên cứu và lập mô hình mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp" giới thiệu đến các bạn những nội dung tổng quan về chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp, nghiên cứu mô hình nguồn phát xung sét tiêu chuẩn, nghiên cứu mô hình biến trở Oxide kim loại MOV,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung luận văn để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu và lập mô hình mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM NGUYỄN HOÀNG MINH H NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ HÌNH C TE MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN U HẠ ÁP H LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện Mã số: 605250 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 4/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM NGUYỄN HOÀNG MINH H C NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ HÌNH TE MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN U HẠ ÁP H LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện Mã số: 605250 HDKH: PGS .TS QUYỀN HUY ÁNH TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 4/2011
H U TE C H
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Cán bộ chấm nhận xét 1 :... Cán bộ chấm nhận xét 2 :... H Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM ngày . . tháng . . . năm . . . C 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) TE 1. .. 2. .. 3. .. U 4. .. 5. .. H Xác nh Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Khoa quản lý chuyên ngành
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HOÀNG MINH Giới tính: Nam Ngày, tháng năm sinh: 18 /05/ 1975 Nơi sinh: Tp. HCM Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện MSHV: 1081031015 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Tổng quan về chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp 2. Nghiên cứu mô hình nguồn phát xung sét tiêu chuẩn H 3. Nghiên cứu mô hình biến trở Oxide kim loại MOV 4. Nghiên cứu mô hình khe phóng điện không khí Spark Gap C 5. Nghiên cứu mô hình khe phóng điện tự kích Trigger Spark Gap 6. Lập mô hình, mô phỏng và rút ra các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ TE chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2011 U IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/03/2012. V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH H 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 Nguyễn Hoàng Minh H C TE U H
LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, đầu tiên cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM, Phòng Sau Đại Học Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM, giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS. Quyền Huy Ánh đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn toàn Ban Giám hiệu Trường Trung cấp nghề Thủ Đức đã quan tâm, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn. H Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể quí Thầy Cô khoa Điện Trường Trung cấp nghề Thủ Đức động viên, hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn. C Xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể các bạn học viên lớp Cao học10SMĐ Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM khóa 2010-2012 đã động viên, khích lệ giúp TE đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên tôi, động viên giúp đỡ tôi. Xin chân thành cảm ơn! U Học viên thực hiện H Nguyễn Hoàng Minh
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I.LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: -Họ và tên: NUYỄN HOÀNG MINH Giới tính: Nam -Ngày,tháng, năm sinh: 18/05/1975 Nơi sinh: Tp.HCM -Quê quán: Thủ Đức, Tp.Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh -Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 22/29 Kp2, Đường Bình Chiểu, P.Bình Chiểu, Q.Thủ Đức, Tp.Hồ Chí Minh -Điện thoại cơ quan: 08.38966888 Điện thoại nhà riêng: 08.38970957 -Fax: Email:minh0908029114@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: H 1.Trung học chuyên nghiệp: -Hệ đào tạo:…………………………Thời gian từ…/…….đến……./………. C -Nơi học(trường, thành phố):…………………………………………………. -Ngành học:……………………………………………………………………. TE 2.Đại học: -Hệ đào tạo: Tập trung chính quy…Thời gian từ 09/1996 đến 04/2001 -Nơi học (trường, thành phố): Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM, U Thành phố Hồ Chí Minh. -Ngành học: Điện công nghiệp H -Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Mạch điện, Cung cấp điện, Lý thuyết điện tử -Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 03/2001, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM -Người hướng dẫn: 3.Thạc sỹ: -Hệ đào tạo: Tập trung chính quy Thời gian đào tạo từ 07/2010 đến 07 /2012 -Nơi học (trường,thành phố): Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM, Tp.Hồ Chí Minh. -Tên luận văn: NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG THIẾT BỊ
CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP -Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 15/04 /2012 tại Trường ĐH Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM -Người hướng dẫn: PGS.TS Quyền Huy Ánh 4.Tiến sĩ: -Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ………/…..đến…../…… -Tại (trường,thành phố): -Tên luận án: -Người hướng dẫn: -Ngày & nơi bảo vệ : 5.Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Anh ngữ, trình độ B H 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Kỹ sư Điện công nghiệp, C Trường ĐH Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI TE HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trung tâm dạy nghề Q.Thủ 2002-2003 Giáo viên U Đức Trường Kỹ thuật công 2003-2004 Giáo viên H nghiệp Thủ Đức Trường Trung cấp nghề 2005-2012 Giáo viên Thủ Đức IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 15 tháng 03 năm 2012 HOẶC ĐỊA PHƯƠNG Người khai ký tên Nguyễn Hoàng Minh
i TÓM TẮT ĐỀ TÀI Hiện nay, trên thị trường có n hiều loại thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn (TBBV) của các hãng sản xuất khác nhau với các công nghệ đa dạng. Việc lựa chọn TBBV có hiệu quả bảo vệ cao ở mức ít tốn kém nhất, thường gặp nhiều khó khăn vì các nhà sản xuất thường cung cấp các thông tin liên quan đến ưu điểm về sản phẩm mà không đề cập đến các nhược điểm. Vì vậy, cần nhận biết và đánh giá các tính năng kỹ thuật quan trọng nhất và loại bỏ các thông tin không quan trọng, thậm chí có thể gây lầm lẫn trong việc ra quyết định lựa chọn TBBV là yêu cầu bức thiết. Các thông số kỹ thuật được xem xét để đánh giá thiết bị bảo vệ bao gồm: mức chịu quá áp lâu dài, điện áp thông qua, giá trị xung, tuổi thọ, tốc độ đáp ứng, khả năng tản năng lượng sét, công nghệ. Trong các thông số trên, thông số điện áp thông qua là quan H trọng nhất. C Luận văn này dựa vào thông số điện áp thông qua nhằm đánh giá, so sánh khả TE năng bảo vệ của TBBV. Từ đó rút ra các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp nhằm tối ưu hóa các tính năng bảo vệ và nâng cao độ tin cậy trong quá trình vận hành. Các yếu tố ảnh hưởng này bao gồm: công nghệ U chống sét, sự lựa chọn phối hợp bảo vệ của các TBBV và đánh giá hiệu quả bảo vệ của các thiết bị lọc sét. H Luận văn bao gồm các nội dung chính sau đây: 1. Tổng quan về bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp. 2. Nghiên cứu mô hình nguồn phát xung sét tiêu chuẩn. 3. Nghiên cứu mô hình biến trở Oxide kim loại MOV. 4. Nghiên cứu mô hình khe hở phóng điện không khí SG và mô hình khe hở phóng điện tự kích TSG. 5. Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ ap. 6.Kết luận
ii ABSTRACT Currently, the marker has many types of lightning protection equipment (LPE) spread over power lines, protective devices of different manufacturers with various technologies. The highly effective selection of LPE at the least cost is usually difficult because manufacturers often provide information which related to product advantages without the disadvantages mentioned. So it is necessary to recognize and evaluate the most, important technologies features and remove the most important information and maybe even misleading in the selection decision is urgent need. The specifications parameters are reviewed to assess protection equipment including long-term rate under surge, voltage, pulse value, longevity, H speed of response, ability to dissipate the lightning energy, technology. In the above parameters, passed voltage parameters is the most important. C This paper is based on the passed voltage parameters in order to evaluate, compare to the ability protection of LPE. From that draws elements affect lightning TE protection on low voltage source to optimize the security features and enhanced reliability during operation. These factors include: lightning protection technology, the choice of the protection coordination and the evaluation of assest protective U effect of the clay filter. Thesis includes the following main contents: H 1. Overview of lightning protection spread over low voltage source. 2. Research the standard lightning impulse source model. 3. Research rheostat model MOV (Metal Oxide Varistor) 4. Research the discharge air gap SG (Spark Gap) model and the discharge gap model it self click TSG (Trigger Spark Gap) 5. Research the elements affect to the lightning protection spread over low voltage source. 6. Conclusion
iii MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trang i ABSTRACT ............................................................................................... Trang ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................... Trang vii DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................... Trang viii DANH MỤC CÁC HÌNH ..........................................................................Trang ix CHƯƠNG: MỞ ĐẦU ..................................................................................Trang 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................Trang 1 2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN............................. Trang 2 3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................... Trang 3 4. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH .............................................................. Trang 3 5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN .......................................................Trang 3 H 6. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN ...................................... Trang 4 C 7. BỐ CỤC LUẬN VĂN ..................................................................... Trang 4 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TE TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP .........................................Trang 5 1.1. GIỚI THIỆU ................................................................................Trang 5 1.2 .TẦN SUẤT XUẤT HIỆN SÉT ....................................................Trang 6 U 1.3. DẠNG XUNG SÉT .....................................................................Trang 7 1.3.1.Dạng sóng 10/35µs ............................................................... Trang 7 H 1.3.2.Dạng sóng 8/20µs .................................................................. Trang 8 1.4. BIÊN ĐỘ XUNG SÉT..................................................................Trang 9 1.5 CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP .......................................................... Trang 10 1.5.1. Khe phóng điện (Spark Gap) .............................................. Trang 10 1.5.2. MOV (Metal Oxide Varistor) ............................................. Trang 13 1.5.3. SAD (Silicon Avalanche Diode) ........................................ Trang 13 1.5.4. TDS (Transient Discriminating Suppressor) ....................... Trang 14 1.6 CÁC THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG CẤP NGUỒN HẠ ÁP ................................................................. Trang 15
iv 1.6.1.Thiết bị cắt sét ..................................................................... Trang 15 1.6.2 .Thiết bị lọc sét .................................................................... Trang 16 1.7. CÁC TIÊU CHUẨN TRONG BẢO VỆ QUÁ ÁP...................... Trang 17 1.7.1. Bảo vệ quá áp theo ANSI/IEEE .......................................... Trang 17 1.7.2. Bảo vệ quá áp theo IEC ...................................................... Trang 17 1.7.3. Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp ........................................ Trang 19 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG SÉT ............................. Trang 22 2.1 GIỚI THIỆU ............................................................................... Trang 22 2.2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB ....................................... Trang 23 2.2.1. Định nghĩa.......................................................................... Trang 23 2.2.2. Cài đặt Matlab .................................................................... Trang 24 H 2.2.2.1. Yêu cầu của phần mềm ................................................. Trang 24 2.2.2.2. Các bước cài đặt........................................................... Trang 24 C 2.2.2.3. Khởi động chương trình Matlab.................................... Trang 24 TE 2.2.3. Các khối sử dụng trong mô hình ......................................... Trang 27 2.2.4. Giới thiệu công cụ Curve Fitting Toolbox .......................... Trang 29 2.3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG SÉT ............... Trang 34 2.3.1Các dạng xung không chu kỳ chuẩn ..................................... Trang 34 U 2.3.2 Xây dựng mối liên hệ giữa các thông số trong mô hình ....... Trang 36 H 2.3.2.1Giữa tỉ số t2/t1 và b/a ..................................................... Trang 37 2.3.2.2 Giữa tỉ số b/a và at1 ...................................................... Trang 40 2.3.2.3.Giữa tỉ số I1/I và b/a ...................................................... Trang 42 2.3.3 Xây dựng mô hình nguồn phát xung .................................... Trang 42 2.3.3.1.Xây dựng sơ đồ khối ..................................................... Trang 42 2.3.3.2 Thực hiện mô phỏng ...................................................... Trang 44 2.4 KẾT LUẬN ................................................................................. Trang 47 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH BIẾN TRỞ OXIDE KIM LOẠI ......................... Trang 48 3.1 GIỚI THIỆU ............................................................................... Trang 48 3.2 MÔ HÌNH ĐIỆN TRỞ PHI TUYẾN ........................................... Trang 48
v 3.2.1 Mô hình toán ....................................................................... Trang 48 3.2.2 Cấu trúc mô hình ................................................................. Trang 49 3.3 MÔ HÌNH MOV CỦA MATLAB ............................................... Trang 50 3.3.1 Mô hình...............................................................................Trang 50 3.3.2 Nguyên lý làm việc của mô hình .......................................... Trang52 3.4 MÔ HÌNH MOV HẠ THẾ ......................................................... Trang 53 3.4.1Cấu trúc cơ bản của mô hình MOV hạ thế ............................ Trang 53 3.4.2 Mô hình điện trở phi tuyến trên Matlab .............................. Trang 55 3.4.3 Mô hình MOV hạ thế trên Matlab ......................................Trang 56 3.4.4 Kiểm tra đáp ứng mô hình MOV với mô hình xung dòng 8/20µs ................................................................................ Trang 59 H 3.5 KẾT LUẬN................................................................................. Trang 65 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN C KHÔNG KHÍ .................................................................... Trang 66 TE 4.1. MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN KHÔNG KHÍ SPARK GAP .....................................................Trang 66 4.1.1.Mô hình Spark Gap đơn giản ...............................................Trang 66 4.1.2. Xây dựng sơ đồ khối mô hình Spark Gap ............................ Trang 68 U 4.1.3. Mô phỏng mô hình Spark Gap ............................................Trang 71 H 4.2. MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN TỰ KÍCH TRIGGERED SPARK GAP .................................................................................................. Trang 78 4.2.1. Mô hình Triggered Spark Gap ............................................. Trang 78 4.2.2. Mô phỏng mô hình Triggered Spark Gap ............................ Trang 79 CHƯƠNG 5: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP ..............Trang 84 5.1 GIỚI THIỆU ...............................................................................Trang 84 5.2. CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT......................................................Trang 85 5.2.1. TBBV sử dụng công nghệ SG ............................................Trang 86 5.2.2. TBBV sử dụng công nghệ TSG ...........................................Trang 90
vi 5.2.3. TBBV sử dụng công nghệ MOV .........................................Trang 92 5.2.4. So sánh hiệu quả bảo vệ của công nghệ SG, TSG, MOV .....Trang 93 5.3. PHỐI HỢP BẢO VỆ QUÁ ÁP...................................................Trang 96 5.3.1.Phối hợp bảo vệ quá áp hai tầng ...........................................Trang 96 5.3.1.1. Trường hợp 1 (TBBV tầng 1 sử dụng TSG, tầng 2 sử dụng MOV) ..................................................Trang 97 5.3.1.2. Trường hợp 2 (TBBV tầng 1 sử dụng MOV, tầng 2 sử dụng MOV2) .................................................. Trang 99 5.3.1.3. Trường hợp 3 (TBBV tầng 1 sử dụng SG, tầng 2 sử dụng MOV) .................................................. Trang 102 5.3.1.4. So sánh hiệu quả bảo vệ của 3 trường hợp phối hợp bảo vệ H hai tầng........................................................................ Trang 103 5.3.2. Phối hợp bảo vệ quá áp 3 tầng ........................................... Trang 105 C 5.3.3. So sánh hiệu quả bảo vệ của hai trường hợp phối hợp bảo vệ TE hai tầng và ba tầng ........................................................... Trang 108 5.4. ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ LỌC SÉT ............................... Trang 109 5.4.1. Trường hợp 1 (bảo vệ một tầng + thiết bị lọc sét) .............. Trang 109 5.4.2. Trường hợp 2 (phối hợp bảo vệ hai tầng + U thiết bị lọc sét).................................................................... Trang112 H 5.5.NHẬN XÉT .............................................................................. Trang 114 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ....................................................................... Trang 115 6.1 KẾT LUẬN............................................................................... Trang 115 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ..................................... Trang 117 Tài liệu tham khảo ................................................................................... Trang 118 Phụ lục
vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ANSI: American National Standards Institute: Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ CM : Common Mode : Trạng thái phổ biến DM : Differential Mode : Trạng thái khác biệt GDT : Gas Discharge Tube : Ống phóng khí IEC : International Electrotechnical Commission: Hội đồng kỹ thuật quốc tế IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers: Học viện kỹ sư điện – điện tử MOV : Metal Oxide Varistor : Biến trở Oxide kim loại PE : Protect Earth : Bảo vệ nối đất PEN : Protect Earth Neutral : Bảo vệ trung tính + bảo vệ nối đất nối chung H SPD : Surge Protection Device : Thiết bị bảo vệ quá áp TBBV: Thiết bị bảo vệ C TGS : Trigger Spark Gap: Khe hở phóng điện TE TN: Hệ thống nối đất TN TNC: Hệ thống nối đất TNC TNS: Hệ thống nối đất TNS U TT: Hệ thống nối đất TT SG: Spark Gap (khe phóng điện) H TSG: Trigger Spark Gap (khe hở phóng điện tự kích) MOV: Metal Oxide Varistor (biến trở oxide kim loại) SAD: Sillicon Avalanche Diode TDS: Transient Discriminating Suppressor Iref : Dòng điện quy chuẩn trên một đĩa MOV
viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Trạng thái bảo vệ quá áp đối với lưới điện hạ áp........................... Trang 21 Bảng 3.1.Thông số kỹ thuật MOV hạ thế của hãng siemens ........................ Trang 60 Bảng 3.2. Kết quả so sánh khi mô phỏng MOV hạ thế của hãng Siemens .... Trang 61 Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật MOV hạ thế của hãng AVX............................ Trang 62 Bảng 3.4. Kết quả so sánh khi mô phỏng MOV hạ thế của hãng AVX......... Trang 64 Bảng 3.5. Thông số kỹ thuật MOV hạ thế của hãng Littefuse ...................... Trang 64 Bảng 3.6. Kết quả so sánh khi mô phỏng MOV hạ thế của hãng Littelfuse . Trang 66 Bảng 5.1. So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp SG, TSG, MOV . Trang 96 Bảng 5.2. So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp H bảo vệ hai tầng .......................................................................... Trang 105 Bảng 5.3. So sánh điện áp thông qua trong 2 trường hơp TSG1-MOV2 và C TSG1-MOV2-MOV3. ................................................................ Trang 109 Bảng 5.4. So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp TE bảo vệ một tầng + bộ lọc sét ...................................................... Trang 112 Bảng 5.5.So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp bảo vệ hai tầng có bộ lọc sét ........................................................ Trang 115 U H
ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Dạng sóng xung quá áp trên đường nguồn hạ áp (với thời gian ngắn là 1ms) ............................................................. Trang 6 Hình 1.2. Quan hệ tần suất xuất hiện sét theo biên độ ................................... Trang 6 Hình 1.3. Sét đánh trực tiếp vào kim thu sét trên đỉnh công trình ................... Trang 7 Hình 1.4. Sét đánh trực tiếp vào đường dây trên không lân cận công trình .... Trang 7 Hình 1.5. Dạng sóng 10/350µs ...................................................................... Trang 8 Hình 1.6. Sét đánh vào đường dây trên không ở vị trí cách xa công trình ....... Trang 8 Hình 1.7. Sét đánh gián tiếp cảm ứng vào công trình ..................................... Trang 9 Hình 1.8. Dạng sóng 8/20µs .......................................................................... Trang 9 Hình 1.9. Lựa chọn SPD theo mức độ lộ thiên của công trình ..................... Trang 10 H Hình 1.10. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TSG ................................... Trang 12 Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị. ...................................................... Trang 15 C Hình 1.12. Tủ phân phối chính với thiết bị chống sét trên đường truyền ...... Trang 15 Hình 1.13. Một số thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn TE và đường tín hiệu. ...................................................................... Trang 16 Hình 1.14. Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả năng chịu quá áp của thiết bị. ................................................................................ Trang 18 U Hình 1.15a. Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế (loại đơn cực và đa cực) dùng cho mạng điện 1 pha. ................ Trang 20 H Hình 1.15b. Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế (loại đơn cực và đa cực) dùng cho mạng điện 3 pha. ................. Trang 20 Hình 2.1. Thanh “Start bar” của chương trình Matlab và các công cụ thuộc thư viện “Simulink”. ....................................... Trang 25 Hình 2.2. Thư viện Simulik trong chương trình Matlab. .............................. Trang 26 Hình 2.3 (a). Thao tác mở cửa sổ làm việc .................................................. Trang 27 Hình 2.3 (b). Cửa sổ làm việc. ..................................................................... Trang 27 Hình 2.4. Giao diện tạo Curve Fitting Toolbox ............................................ Trang 29 Hình 2.5. Cửa sổ Workspace. ...................................................................... Trang 30 Hình 2.6. Cửa sổ Data. ................................................................................ Trang 31
x Hình 2.7. Cửa sổ Fitting. ............................................................................. Trang 31 Hình 2.8. Đồ thị y= F(x). ............................................................................. Trang 33 Hình 2.9. Cửa sổ Analysis. .......................................................................... Trang 33 Hình 2.10. Dạng sóng xung không chu kỳ chuẩn. ........................................ Trang 34 Hình 2.11. Dạng sóng xung gồm tổng của hai thành phần. .......................... Trang 35 Hình 2.12. Đường cong xác định tỉ số b/a. ................................................... Trang 35 Hình 2.13. Đường cong xác định tỉ số at1..................................................... Trang 36 Hình 2.14. Đường cong xác định tỉ số I1/I. ................................................... Trang 36 Hình 2.15. Nhập dữ liệu t2/t1 và b/a. ........................................................... Trang 37 Hình 2.16. Kết quả phân tích ở cửa sổ Analysis. .......................................... Trang 40 Hình 2.17. Nhập dữ liệu b/a (X_at1) và at1. ................................................ Trang 41 H Hình 2.18. Sơ đồ khối tạo nguồn phát xung. ................................................ Trang 43 Hình 2.19. Biểu tượng của mô hình nguồn phát xung. ................................. Trang 43 C Hình 2.20. Khai báo các thông số yêu cầu. .................................................. Trang 44 TE Hình 2.21. Sơ đồ mô phỏng nguồn xung dòng ............................................ Trang 44 Hình 2.22. Các thông số nguồn xung dòng ................................................. Trang 45 Hình 2.23. dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 20kA ..................... Trang 45 Hình 2.24. Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 3kA ..................... Trang 46 U Hình 2.25. Sơ đồ mô phỏng nguồn xung áp ................................................ Trang 46 H Hình 2.26. Dạng sóng nguôn xung áp 1,2/50 µs biên độ 5kV. ..................... Trang 47 Hình 2.27. Dạng sóng nguồn áp 10/700 µs biên độ 5kV . ............................ Trang 47 Hình 3.1. Mô hình điện trở phi tuyến. ......................................................... Trang 49 Hình 3.2. Biểu tượng mô hình MOV trong chương trình Matlab. ................ Trang 50 Hình 3.3. Quan hệ dòng điện và điện áp của mô hình MOV ........................ Trang 51 Hình 3.4. Hộp thoại của mô hình MOV trong Matlab ................................. Trang 51 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý của mô hình. ...................................................... Trang 52 Hình 3.6. Sơ đồ mạch tương đương của mô hình MOV đề nghị................... Trang 53 Hình 3.7. Đặc tinh V-I của MOV co sai số TOL 10% . ................................ Trang 54 Hình 3.8. sơ đồ mô hình điện trở phi tuyến V=f(I) của MOV....................... Trang 55
xi Hình 3.9. Mô hình MOV hạ thế .................................................................. Trang 56 Hình 3.10. Biểu tượng mô hình MOV hạ thế .............................................. Trang 57 Hình 3.11. Hộp thoại khai báo biến của Parameters của mô hình MOV hạ thế. ................................................................................................ Trang 57 Hình 3.12. Hộp thoại Initialization của mô hình MOV hạ thế. ..................... Trang 58 Hình 3.13. Hộp thoại thông số của mô hình MOV hạ thế. ............................ Trang 59 Hình 3.14. Sơ đồ mô phỏng đáp ứng của MOV hạ thế . ............................... Trang 59 Hình 3.15. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi. mô phỏng MOV B40K275 với xung dòng 8/20µs 5Ka............... Trang 60 Hình 3.16.Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi. mô phỏng MOV B40K275 với xung dòng 8/20µs 10kA ............ Trang 61 H Hình 3.17.Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV VE17M02750K với xung 8/20µs 2kA. ............. Trang 63 C Hình 3.18. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi TE mô phỏng MOV VE17M02750K với xung 8/20µs 3kA. ............ Trang 63 Hình 3.19. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng V275LA40A với xung 8/20µs 3kA. .......................... Trang 65 Hình 3.20. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi U mô phỏng V275LA40A với xung 8/20µs 5kA. ........................... Trang 65 H Hình 4.1. Mô hình khe hở không khí đề nghị. .............................................. Trang 68 Hình 4.2. Sơ đồ khối điều khiển SC. ............................................................ Trang 69 Hình 4.3. Khai báo các thông số trong Breaker. ........................................... Trang 70 Hình 4.4. Sơ đồ mô phỏng phóng điện khe hở không khí trong MatLab. ..... Trang 71 Hình 4.5. Các thông số cần khai báo cho mô hình Spark Gap. ..................... Trang 71 Hình 4.6. Tạo biểu tượng cho mô hình trong MATLAB. ............................. Trang 72 Hình 4.7. Biểu tượng mô hình khe hở phóng điện không khí Spark Gap. .... Trang 72 Hình 4.8. Sơ đồ mạch mô phỏng Spark Gap với nguồn xung áp. ................. Trang 73 Hình 4.9.Khai báo các thông số của mô hình nguồn xung áp. ...................... Trang 74 Hình 4.10. Khai báo các thông số của mô hình Spark Gap. .......................... Trang 74