(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2018 (Ký tên ghi rõ họ tên) Võ Thiện Hoàng i LỜI CẢM ƠN Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Quyền Huy Ánh, người Thầy tận tình hướng dẫn cung cấp cho tài liệu quý giá để thực luận văn Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tồn thể Q thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh giảng dạy, hướng dẫn tạo điều kiện, môi trường học tập tốt cho Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý Đào tạo sau Đại học Khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh hỗ trợ giúp đỡ cho tơi q trình học tập q trình hồn thành luận văn Cảm ơn ba mẹ, anh chị em, vợ, bạn bè đồng nghiệp động viên tơi suốt thời gian học Xin kính chúc sức khỏe chân thành cảm ơn Học viên Võ Thiện Hồng ii TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn “Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888:2013” tập trung nghiên cứu giải vấn đề sau:  Hướng dẫn thiết kế, lắp đặt hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ thiết bị bên tòa nhà theo tiêu chuẩn TCVN 9888-4:2013, IEEE 587 IEC 1204  Xây dựng máy phát xung dịng 8/20µs (có dạng sóng thỏa u cầu IEC 62305-1:2005), mơ hình khe hở phóng điện SG (sai số 3.8%, thấp mức cho phép 10%), mơ hình biến trở oxyt kim loại MOV hạ áp (sai số 0%-4,1% thấp mức cho phép 10%), có giao diện đơn giản, dễ sử dụng phần mềm Matlab  Hướng dẫn lựa chọn SPD khảo sát hiệu bảo vệ chống sét lan truyền kiểu phối hợp SPD tầng bảo vệ hay nhiều tầng bảo vệ cho thiết bị điệnđiện tử bên tòa nhà Trong thực tế, việc chọn kiểu phối hợp SPD thích hợp cịn tùy vào địa điểm, vị trí, mức độ lộ thiên cơng trình, u cầu kỹ thuật mức độ quan trọng thiết bị cần bảo vệ Kết nghiên cứu luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho NCS, học viên cao học Ngành Kỹ thuật điện nghiên cứu giải pháp chống xung sét điện từ cho thiết bị điện-điện tử bên tòa nhà đánh giá hiệu bảo vệ ứng với kiểu phối hợp SPD khác iii ABSTRACT OF THESIS The thesis "Research on lightning protection solutions for electronic devices according to TCVN 9888:2013" focuses on research and solving the following issues:  Guidance on the design, installation of the protection systems against lightning surges for the electrical and electronic equipment inside the building according to standards TCVN 9888-4:2013, IEEE 587 and IEC 1204  Build the 8/20us pulse generator (waveform complies with IEC 62305-1: 2005), SG model (errror ttolerance from 3.8% to 10% ,lower than allowed error of 10%),), MOV model (error toterance from 0% to 4.1%, lower than allowed error of 10%) which have ssimple interface, easy to use in Matlab software  SPD selection guide and effective protection survey of types of SPD coordination: single stage or multi stage for surge protection for electrical and electronic equipment inside the Building In practice, choosing the right SPD coordination depends on the location, the exposure level of the building, the technical requirements and the importance of the equipment to be protected The research results of the thesis can be used as reference materials for doctor students, master students in Electrical Engineering Branch when studying electromagnetic lightning protection solutions for electronic devices inside the building and assess the effectiveness of protection solution, according to the different types of SPD coordination iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT OF THESIS .iv MỤC LỤC v MỤC LỤC CÁC HÌNH viii MỤC LỤC CÁC BẢNG xi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các nghiên cứu nước 1.2.1 Nghiên cứu nước [1-11]: 1.2.2 Nghiên cứu nước [12-17]: 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Điểm luận văn 1.7 Giá trị thực tiễn luận văn CHƯƠNG 2: BIỆN PHÁP BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN CHỐNG XUNG SÉT ĐIỆN TỪ 2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn TCVN 9888-4:2013 2.2 Hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ 2.3 Thiết kế SPM 2.4 Các vùng bảo vệ chống sét (LPZ) a Các vùng bên v b Các vùng bên (được bảo vệ chống lại sét đánh trực tiếp) 2.5 Trường từ bên LPZ 12 2.5.1 Màn chắn không gian dạng lưới LPZ trường hợp sét đánh trực tiếp 12 2.5.2 Màn chắn không gian dạng lưới LPZ trường hợp sét đánh gần 14 2.5.3 Màn chắn không gian dạng lưới cho LPZ cao 16 2.6 Nối đất liên kết 17 2.6.1 Hệ thống đầu tiếp đất 18 2.6.2 Mạng liên kết 19 2.7 Liên kết biên LPZ 23 2.8 Vật liệu kích thước phận liên kết 24 2.9 Định tuyến che chắn đường dây 25 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÁY PHÁT XUNG TIÊU CHUẨN VÀ SPD TRONG MẠNG HẠ ÁP 27 3.1 Vùng bảo vệ theo tiêu chuẩn IEEE 587 IEC 1024 27 3.2 Mơ hình máy phát xung tiêu chuẩn 28 3.3 Mơ hình SPD 33 3.3.1 Mơ hình khe phóng điện (Spark Gap) 33 3.3.2 Mơ hình MOV 39 Sơ đồ thay 39 Sơ đồ khối quan hệ dòng-áp MOV .41 Xây dựng mơ hình MOV Matlab .42 Kiểm tra độ xác mơ hình MOV .45 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT SPD PHỐI HỢP 49 4.1 Lựa chọn SPD 49 4.2 Phối hợp SPD 50 Kiểu phối hợp I 50 vi Kiểu phối hợp II 51 Kiểu phối hợp III 51 4.3 Đánh giá hiệu bảo vệ kiểu phối hợp SPD 52 4.3.1 Mô phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi I 52 4.3.2 Mô phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi II 54 4.3.3 Mô phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi III 56 4.4 So sánh hiệu bảo vệ kiểu phối hợp bảo vệ I, II III 58 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 59 5.1 Kết Luận 59 5.2 Hướng nghiên cứu phát triển 59 vii MỤC LỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Nguyên tắc chung việc phân chia thành LPZ khác Hình 2 Ví dụ SPM (các biện pháp bảo vệ chống LEMP) có Hình Các ví dụ kết nối LPZ 11 Hình 2.4 Các ví dụ việc mở rộng vùng bảo vệ chống sét 12 Hình 2.5 Đánh giá giá trị trường từ trường hợp sét đánh trực tiếp 13 Hình Đánh giá giá trị trường từ trường hợp sét đánh gần 14 Hình 2.7 Ví dụ hệ thống nối đất chiều gồm mạng liên kết 17 Hình 2.8 Hệ thống đầu tiếp đất dạng lưới nhà máy 18 Hình 2.9 Sử dụng cốt thép kết cấu để liên kết đẳng 20 Hình 2.10 Liên kết đẳng kết cấu có cốt thép 20 Hình 2.11 Tích hợp phần dẫn hệ thống bên vào mạng liên kết 21 Hình 2.12 Kết hợp phương pháp tích hợp phần dẫn điện 22 Hình 2.13 Hệ thống khơng bảo vệ 25 Hình 2.14 Giảm trường từ LPZ bên chắn khơng gian 25 Hình 2.15 Giảm ảnh hưởng trường lên đường dây chắn đường dây 26 Hình 2.16 Giảm diện tích vịng cảm ứng cách định tuyến đường dây thích hợp 26 Hình 3.1 Xung sét thử nghiệm ứng với vị trí lắp đặt SPD 27 Hình 3.2 Dạng xung dịng tiêu chuẩn 8/20 µs 28 Hình 3.3 Các thành phần xung dòng 29 Hình 3.4 Đường cong quan hệ b/a t2/t1 29 Hình 3.5 Đường cong quan hệ b/a at1 30 Hình 3.6 Đường cong quan hệ b/a I1/I 30 viii Hình 3.7 Sơ đồ khối máy phát xung dòng tiêu chuẩn 31 Hình 3.8 Biểu tượng mơ hình nguồn phát xung 31 Hình 3.9 Khai báo thơng số dòng xung tiêu chuẩn 32 Hình 3.10 Sơ đồ mơ máy phát xung dịng 32 Hình 3.11 Các thông số khai báo máy phát xung dịng 32 Hình 3.12 Dạng xung dịng 3kA 8/20µs 20kA 8/20us 33 Hình 3.13 Sơ đồ thay khe hở phóng điện 34 Hình 3.14 Sơ đồ khối điều khiển SC 36 Hình 3.15 Khai báo thông số Breaker 36 Hình 3.16 Sơ đồ mơ phóng điện khe hở khơng khí MATLAB 37 Hình 3.17 Giao diện tạo biểu tượng mơ hình SG 37 Hình 3.18 Biểu tượng mơ hình khe hở phóng điện SG 37 Hình 3.19 Sơ đồ mạch mơ SG với xung dịng 4kA 8/20us 38 Hình 3.20 Xung dịng 4kA 8/20us 38 Hình 3.21 Điện áp dư ứng với xung dịng 4kA 8/20us 39 Hình 22 Mạch tương đương mơ hình 40 Hình 3.23 Sơ đồ khối quan hệ dịng-áp mơ hình MOV 41 Hình 3.24 Sơ đồ khối mơ hình MOV 43 Hình 3.25 Biểu tượng mơ hình MOV hạ 43 Hình 3.26 Hộp thoại khai báo biến Parameters mơ hình MOV 43 Hình 3.27 Hộp thoại Initialization mơ hình MOV 44 Hình 3.28 Hộp thoại thơng số mơ hình MOV 45 Hình 3.29 Sơ đồ mơ đáp ứng MOV ứng với dịng xung tiêu chuẩn 45 Hình 3.30 Điện áp dư MOV 275LA40A ứng với xung dịng 3kA 5kA 8/20µs 46 Hình 3.31 Điện áp dư MOV B32K275 ứng với xung dòng 3kA 20kA 8/20µs 47 ix Hình 3.32 Điện áp dư MOV B40K275 ứng với xung dịng 3kA 20kA 8/20µs 47 Hình 4.1 Mơ hình phối hợp lượng SPD 50 Hình 4.2 Kiểu phối hợp I 51 Hình 4.3 Kiểu phối hợp II 51 Hình 4.4 Kiểu phối hợp III 52 Hình 4.5 Sơ đồ mơ phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi I 52 Hình 4.6 Điện áp dư ứng với phối hợp kiểu biến đổi I 53 Hình 4.7 Điện áp dư ứng với phối hợp kiểu biến đổi I 53 Hình 4.8 Sơ đồ mơ phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi II 54 Hình 4.9 Điện áp dư ứng với phối hợp kiểu biến đổi II 55 Hình 4.10 Điện áp dư ứng với phối hợp kiểu biến đổi II 55 Hình 4.11 Sơ đồ mơ phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi III 56 Hình 4.12 Điện áp dư ứng với phối hợp kiểu biến đổi III 56 Hình 4.13 Điện áp dư ứng với phối hợp kiểu biến đổi III 57 x Kết so sánh giá trị điện áp dư B32K275 B40K275 thông qua mô (Vrsim) giá trị điện áp dư cung cấp nhà sản xuất (Vrcat) trình bày Bảng 3.4 B32K275 Điện áp dư MOV Vrcat 3kA B40K275 20kA 3kA 20kA 900 1390 860 1310 Vrsim 913,1 1390 879,4 1312 Vr(%) 1,45 0,0 2,3 0,15 Bảng 3.4 Kết so sánh giá trị điện áp dư MOV Hãng Siemens thông qua mô qua catalogue Nhận xét:  Mơ hình máy phát xung dịng 8/20µs có dạng sóng xung đạt u cầu theo tiêu chuẩn hành (TCVN 9888:2013)  Mơ hình khe hở phóng điện đề xuất có giao diện dễ sử dụng, có sai số điện áp dư đạt yêu cầu 3,86% (