Xây dựng mô hình thiết bị cắt sét và thiết bị lọc sét hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM NGUYỄN THỊ HỒNG LOAN XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ CẮT SÉT VÀ THIẾT BỊ LỌC SÉT HẠ ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành : 60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM NGUYỄN THỊ HỒNG LOAN XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ CẮT SÉT VÀ THIẾT BỊ LỌC SÉT HẠ ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành : 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Người cam đoan Nguyễn Thị Hồng Loan ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Quyền Huy Ánh, người quan tâm, tận tình hướng dẫn giúp em xây dựng hoàn thành luận văn Chân thành cảm ơn tất quý Thầy, quý Cô môn Hệ thống điện Trường Đại Học Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt khóa học Xin chân thành cảm ơn đến tất bạn bè, đồng nghiệp gia đình ủng hộ động viên khoảng thời gian học tập nghiên cứu Khóa luận thiếu sót nên mong nhận ý kiến đóng góp thêm từ quý thầy cô Xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Người thực Nguyễn Thị Hồng Loan iii TÓM TẮT Hiện nay, thị trường có nhiều loại thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn (TBBV) hãng sản xuất khác với công nghệ đa dạng Việc lựa chọn TBBV có hiệu bảo vệ cao mức tốn nhất, thường gặp nhiều khó khăn nhà sản xuất thường cung cấp thông tin liên quan đến ưu điểm sản phẩm mà không đề cập đến nhược điểm Vì vậy, cần nhận biết đánh giá tính kỹ thuật quan trọng loại bỏ thông tin không quan trọng yêu cầu thiết Luận văn dựa vào thông số điện áp dư nhằm đánh giá, so sánh khả bảo vệ TBBV Từ rút yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp nhằm tối ưu hóa tính bảo vệ nâng cao độ tin cậy trình vận hành Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp bao gồm dạng sóng xung sét, biên độ xung sét, giá trị điện áp ngưỡng MOV, dòng xung định mức MOV, sai số điện áp MOV Trong đó, yếu tố quan trọng cần lựa chọn cho ph hợp với cấu hình mạng điện, tính chất tải thực tế để đảm bảo hiệu bảo vệ cao theo yêu cầu thiết kế bao gồm giá trị điện áp ngưỡng MOV, dòng xung định mức MOV, sai số điện áp MOV ự phối hợp thiết bị bảo vệ c t sét lọc sét c ng ảnh hưởng quan trọng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp T y vào yêu cầu bảo vệ mức độ quan trọng tải cần bảo vệ, cần lựa chọn kiểu phối hợp bảo vệ hợp lý phối hợp nhiều tầng c t sét, sử d ng lọc sét, hay kết hợp phối hợp bảo vệ c t sét lọc sét iv ABSTRACT Currently there are many kinds of surge protective devices (SPD) on power lines of different manufacturers with various technologies The selection of SPD with high protection efficiency and the lower of cost is often difficult Because the manufacturers often provide information related to the advantages of the product but does not mention the downsides Therefore, the identification and evaluation of important technical features and neglecting unimportant information is the urgent need This thesis is based on the residual voltage to evaluate and compare the protection ability of SPD From there, the factors affecting to surge protection on low voltage power lines are given in order to optimize protection and improve reliability during operation process Factors affecting to protection efficiency against lightning surge on low voltage power lines include: waveform surge, lightning impulse amplitude, the value of threshold voltage of MOV, the surge current norms of MOV, voltage ttolerance of MOV Among them, the most important factors, must selected to suit the electrical network configuration and load characteristics to ensure the hightgest protection efficiency, ensuring the design requirements These factors include: the value of the threshold voltage of MOV, the surge current norms of MOV, MOV voltage ttolerance The combination of surge diverters and surge reduction filtesr also affects importantly to surge protection efficiency on low voltage power lines Depending on the protection requirements and the importance of protected load need to select the type of reasonable protection coordination: coordinating one or more lightning protection devices, using surge reduction filter, or combination of coordinated protection between surge diverters and surge reduction fil v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC H NH x CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SÉT VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP 1.1 CÁC THÔNG Ố CHỦ YẾU CỦA ÉT 1.1.1 Biên độ dòng sét xác suất xuất 1.1.2 Cường độ hoạt động sét 1.2 CÁC TIÊU CHUẨN BẢO VỆ QUÁ ÁP 1.2.1 Bảo vệ áp theo ANSI/IEEE .6 1.2.2 Bảo vệ áp theo IEC 1.2.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp 1.3 BIẾN TRỞ OXIT KIM LOẠI (MOV) .8 1.3.1 Giới thiệu .8 1.3.2 Cấu trúc vi mô 10 1.3.3 Tính hoạt động biến trở oxit kim loại (MOV) 13 1.3.4 Đặc tính V-I 17 vi 1.3.5 đồ tương đương .19 1.3.6 Thời gian đáp ứng 22 1.3.7 Năng lượng cho phép công suất tiêu tán trung bình .23 1.3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ .26 1.3.9 Các đặc tính MOV hư hỏng thường gặp áp xảy 27 1.4 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỐNG ÉT ( PD) 29 1.4.1 Các loại SPD 29 1.4.2 Các yêu cầu kỹ thuật thiết bị c t sét thiết bị lọc sét 32 CHƯƠNG : MÔ HÌNH MÁY PHÁT XUNG CHUẨN VÀ MOV HẠ THẾ 36 2.1 CÁC DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN .36 2.1.1 Xung dòng 36 2.1.2 Cường độ xung .38 2.2 MÔ HÌNH MÁY PHÁT XUNG DÒNG 39 2.2.1 Dạng phương trình dòng xung .39 2.2.2 Xây dựng sơ đồ khối 42 2.2.3 Thực mô xung dòng 43 2.3 MÔ H NH MOV HẠ THẾ .47 2.3.1 Cấu trúc mô hình MOV hạ 47 2.3.2 Mô hình MOV hạ MATLAB 50 CHƯƠNG : LỰA CHỌN CẤU HÌNH VÀ THÔNG SỐ THIẾT BỊ CẮT SÉT VÀ THIẾT BỊ LỌC SÉT 55 3.1 D N NH P 55 3.2 MÔ TẢ HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP DO ÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP 56 vii 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG XUNG ÉT .57 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN ĐỘ XUNG ÉT 60 3.5 ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG XUNG ĐỊNH MỨC CỦA MOV 61 3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN ÁP NGƯỠNG CỦA MOV 62 3.7 ẢNH HƯỞNG CỦA AI Ố ĐIỆN ÁP NGƯỠNG CỦA MOV 63 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA Ự PHỐI HỢP BẢO VỆ QUÁ ÁP .64 3.8.1 Phối hợp bảo vệ áp tầng MOV1-MOV2 64 3.8.2 Phối hợp bảo vệ áp tầng (MOV1-MOV2-MOV3) .66 3.9 ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ LỌC ÉT .67 3.9.1 Trường hợp (bảo vệ lọc sét-SRF) 68 3.9.2 Trường hợp (phối hợp bảo vệ c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét) 69 3.9.3 Trường hợp (phối hợp bảo vệ tầng c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét) 71 3.10 Kết luận 73 CHƯƠNG KẾT LU N VÀ HƯ NG NGHIÊN CỨU PHÁT TRI N 74 4.1 KẾT LU N 74 4.2 HƯ NG NGHIÊN CỨU PHÁT TRI N 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT - SPD: Surge Protective Device Thiết bị bảo vệ xung - MOV: Metal Oxide Varistor Điện trở phi tuyến sử d ng phiến Oxide kim loại - R - TBBV nguồn urge reduction ilter Bộ lọc sét Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền đường 64 MOV cách tương đối xác cần lựa chọn MOV có sai số điện áp ngưỡng thấp 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHỐI HỢP BẢO VỆ QUÁ ÁP 3.8.1 Phối hợp bảo vệ áp tầng MOV1-MOV2 Để đánh giá ảnh hưởng phối hợp bảo vệ tầng MOV1-MOV2, tiến hành mô tải có công suất P=3520W, Q=2640Var (tương ứng với tải thông d ng tòa nhà, có I=20A, V=220V, cosφ = ), nguồn xung dòng Is=20kA, dạng sóng 20 s Thiết bị bảo vệ MOV1có Vref=275V, In=70KA đặt tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C) thiết bị bảo vệ MOV2 có Vref=275V, In=2 kA đặt tủ phân phối tầng (Cat B) Đoạn dây liên kết Z1 từ tủ phân phối đến tủ phân phối tầng hai đoạn dây liên kết Z2 từ tủ phân phối tầng hai đến tải có c ng chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4 1Ω km, x0=0.0 Ω km Mạch mô trình bày Hình 3.11 Hình 3.11 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng (MOV1 – MOV2) Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA dạng sóng 20 s không đổi, thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày Hình 3.12 65 Hình 3.12 Điện áp thông qua tải trường hợp bảo vệ tầng MOV tầng MOV1MOV2, xung dòng 20kA dạng sóng /20 s Bảng 3.6 So sánh giá trị điện áp dư ngang qua tải ứng với trường hợp bảo vệ tầng tầng MOV Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn Điện áp dư ngang qua tải (V) Bảo vệ tầng MOV Bảo vệ hai tầng MOV1-MOV2 1192 856 8/20s 20kA Sai lệch 28,18% Nhận xét: Giá trị điện áp dư ngang qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ hai tầng MOV1-MOV2 6(V), thấp ,1 so với trường hợp ch bảo vệ tầng MOV 11 2(V) Do đó, trường hợp phối hợp bảo vệ hai tầng MOV1MOV2 bảo vệ hiệu trường hợp bảo vệ tầng MOV Việc lựa chọn phối hợp bảo vệ hai tầng MOV xem xét cho tải điện tương đối quan trọng 66 3.8.2 Phối hợp bảo vệ áp tầng (MOV1-MOV2-MOV3) Để đánh giá ảnh hưởng phối hợp bảo vệ tầng MOV1-MOV2-MOV3, tiến hành mô tải có công suất P=3520W, Q=2640Var (tương ứng với tải thông d ng tòa nhà, có I=20A, V=220V, cosφ = ), nguồn xung dòng Is=20kA, dạng sóng 20 s Thiết bị bảo vệ MOV1 có Vref=275V, In=70kA đặt tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C); thiết bị bảo vệ MOV2 có Vref=275V, In=2 kA MOV3 có Vref=275V, In= kA đặt tủ phân phối tầng (Cat B) Đoạn dây liên kết Z1 từ tủ phân phối đến tủ phân phối tầng, đoạn dây liên kết tủ phân phối tầng Z2 đoạn dây liên kết Z3 từ tủ phân phối tầng đến tải có c ng chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4 1Ω km, x0=0.0 Ω km Mạch mô trình bày Hình 3.13 Hình 3.13 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng (MOV1 - MOV2 - MOV3) Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 20 s không đổi thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày Hình 3.14 67 Hình 3.14 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng MOV1- MOV2 tầng MOV1-MOV2-MOV3 với xung dòng 20kA 8/20µs Bảng 3.7 So sánh giá trị điện áp dư ngang qua tải ứng với trường hợp bảo vệ tầng MOV1-MOV2 tầng MOV1-MOV2-MOV3 Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn 8/20s 20kA phối hợp Điện áp dư ngang qua tải (V) Bảo vệ tầng MOV1-MOV2 Bảo vệ tầng MOV1-MOV2-MOV3 Sai lệch 856 796 7,3% Nhận xét: Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp sử d ng mô hình phối hợp bảo vệ áp tầng MOV1-MOV2-MOV3 V, thấp ,3 so với giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp sử d ng mô hình phối hợp bảo vệ áp tầng MOV1-MOV2 V Do đó, mô hình phối hợp bảo vệ tầng bảo vệ tốt so với mô hình phối hợp bảo vệ tầng Việc lựa chọn phối hợp bảo vệ ba tầng MOV xem xét cho tải điện quan trọng 3.9 ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ LỌC SÉT Theo quan điểm nhà sản xuất thiết bị chống sét có hai quan điểm sau  Quan điểm thứ cho không cần sử d ng thiết bị lọc sét hệ thống bảo vệ sét tòa nhà, họ cho cảm kháng đường dây 68 tòa nhà thay cuộn cảm thiết bị lọc sét Do đó, ch cần sử d ng thiết bị c t sét cho hệ thống bảo vệ tòa nhà, không cần thiết bị lọc sét tải tiêu d ng  Quan điểm thứ hai cho cần phải sử d ng thiết bị lọc sét cho hệ thống bảo vệ tòa nhà, theo họ cảm kháng đường dây dẫn không đủ lớn để trở thành thiết bị lọc sét Do đó, phải sử d ng thiết bị lọc sét tải tiêu d ng Để thấy hiệu bảo vệ thiết bị lọc sét, tiến hành lập mô hình mô hai trường hợp sau 3.9.1 Trường hợp (bảo vệ b ng lọc sét-SRF) Mô hình thử nghiệm tòa nhà nằm khu vực nội thành Thiết bị lọc sét đặt vị trí tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C) Trong mô hình tải mô có công suất P=3520W, Q=2640Var (tương ứng với tải thông d ng tòa nhà, có I=20A, V=220V, cosφ = ) Đoạn dây liên kết nguồn tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4 1Ω km, x0=0.0 Ω km d ng lọc sét có thông số sau MOV c t sơ cấp có Vref=275V, In=70kA; MOV c t thứ cấp có Vref =275V, In=25kA; L=60µH, rL=1.7m, C=100µF Mạch mô xây dựng Hình 3.15 Hình 3.15 Mô hình thử nghiệm bảo vệ b ng lọc sét Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 20 s thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày Hình 3.16 69 Hình 3.16 Điện áp thông qua tải trường hợp bảo vệ b ng lọc trường hợp phối hợp bảo vệ tầng MOV1-MOV2-MOV3 Bảng So sánh giá trị điện áp dư ngang qua tải ứng với trường hợp bảo vệ tầng MOV1-MOV2-MOV3 bảo vệ b ng lọc SR Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn 8/20s 20kA Điện áp dư ngang qua tải (V) Bảo vệ tầng Bảo vệ b ng lọc sét MOV1-MOV2-MOV3 SRF 796 482 Sai lệch 39,44% Nhận xét: Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp sử d ng lọc 482V, thấp 39,44% so với trường hợp phối hợp bảo vệ áp tầng MOV1MOV2-MOV3 V Do đó, mô hình bảo vệ lọc sét bảo vệ tốt so với mô hình phối hợp bảo vệ tầng MOV Bảo vệ lọc sét thích hợp bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp cho thiết bị điện tử thông thường 3.9.2 Trường hợp (phối hợp bảo vệ cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét) Thiết bị c t sét MOV1 đặt vị trí tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C), thiết bị lọc sét đặt tủ phân phối cấp điện cho ph tải quan trọng Mạch mô trình bày Hình 3.17 70 Tải mô có công suất P=3 20W, Q=2 40Var (tương ứng với tải thông d ng tòa nhà, có I=20A, V=220V, cosφ = ) Đoạn dây liên kết nguồn tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4 1Ω km, x0=0.0 Ω km MOV1 có Vref=275V, In=70kA; MOV2 có Vref =275V, In=2 kA Bộ lọc sét có thông số sau MOV c t sơ cấp có Vref =275V, In=40kA; MOV c t thứ cấp có Vref =275V, In=25kA; L=60µH, rL=1.7m, C=100µF Hình 3.17 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 20 s thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày (Hình 3.18) Hình 3.18 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét bảo vệ b ng lọc sét 71 Bảng 3.9 So sánh giá trị điện áp dư ngang qua tải ứng với trường hợp phối hợp bảo vệ bảo vệ cắt sét lọc sét trưởng hợp bảo vệ b ng lọc sét Điện áp dư ngang qua tải (V) Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn Bảo vệ b ng lọc sét Bảo vệ b ng cắt sét lọc sét Sai lệch 8/20s 20kA 482 350 27,38% Nhận xét: Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp bảo vệ áp sử d ng tầng c t sét kết hợp với lọc sét 482V, thấp 27,38% so với trường hợp ch bảo vệ lọc sét 350V Do đó, mô hình phối hợp bảo vệ kết hợp c t sét tầng lọc sét bảo vệ tốt so với mô hình ch sử d ng lọc sét Đối với tải tiêu th có tính chất quan trọng đòi hỏi đảm bảo an toàn cao cần sử d ng phối hợp bảo vệ áp cách kết hợp thiết bị c t sét lọc sét Phối hợp bảo vệ kết hợp c t sét tầng lọc sét thích hợp bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp cho thiết bị điện tử tương đối quan trọng 3.9.3 Trường hợp (phối hợp bảo vệ tầng cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét) Thiết bị c t sét MOV1 đặt vị trí tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C), MOV2 đặt nhánh tủ phân phối tầng, thiết bị lọc sét đặt tủ phân phối tầng cấp điện cho ph tải Mạch mô trình bày Hình 3.19 Tải mô có công suất P=3520W, Q=2640Var (tương ứng với tải thông d ng tòa nhà, có I=20A, V=220V, cosφ = ) Đoạn dây liên kết nguồn tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4 1Ω km, x0=0.0 Ω km MOV1 có Vref=275V, In=70kA MOV2 có Vref=275V, In=2 kA Bộ lọc sét có thông số sau MOV c t sơ cấp có Vref=275V, In=70kA; MOV c t thứ cấp có Vref=275V, In=25kA; L=60µH, rL=1.7m, C=100µF 72 Hình 3.19 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ hai tầng cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 20 s thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày Hình 3.20 Hình 3.20 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét trường hợp bảo vệ tầng cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét Bảng 3.10 So sánh giá trị điện áp dư ngang qua tải ứng với trường hợp phối hợp bảo vệ tầng cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét trường hợp bảo vệ tầng cắt sét kết hợp với thiết bị lọc sét Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn 8/20s 20kA Điện áp dư ngang qua tải (V) Bảo vệ b ng tầng cắt sét với thiết bị lọc sét Bảo vệ b ng tầng cắt sét với thiết bị lọc sét Sai lệch 350 275 21,42% 73 Nhận xét: Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp bảo vệ áp sử d ng tầng c t sét kết hợp với lọc sét 275V, thấp 21,42% so với trường hợp bảo vệ áp tầng c t sét kết hợp với lọc sét 350V Đối với tải tiêu th có tính chất quan trọng đòi hỏi bảo đảm an toàn cao cần sử d ng phối hợp bảo vệ áp cách kết hợp nhiều tầng c t sét lọc sét Phối hợp bảo vệ kết hợp c t sét tầng lọc sét thích hợp bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp cho thiết bị điện tử quan trọng, thiết bị điện tử nhạy sét 3.10 Kết luận Từ kết mô phỏng, nhận thấy Giá trị điện áp ngang qua tải ch bảo vệ tầng MOV 11 2V cao đến 33,22 so với bảo vệ ba tầng MOV V Do đó, cần bảo vệ thiết bị điện phối hợp bảo vệ nhiều tầng c t sét để tăng khả bảo vệ cho tải quan trọng Giá trị điện áp ngang qua tải ch bảo vệ lọc sét 2V cao đến 31.17% so với bảo vệ kết hợp hai tầng c t sét lọc sét V Do đó, cần bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm phối hợp bảo vệ nhiều tầng c t sét lọc sét để tăng khả bảo vệ cho tải quan trọng + Nhìn chung, yếu tố dạng sóng xung sét, biên độ xung sét, giá trị điện áp ngưỡng MOV, dòng xung định mức MOV, sai số MOV ảnh hưởng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Các yếu tố cần lựa chọn cho ph hợp với cấu hình, tính chất tải thực tế để đảm bảo hiệu bảo vệ cao theo yêu cầu thiết kế + ự phối hợp thiết bị bảo vệ c t sét lọc sét c ng ảnh hưởng quan trọng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp T y vào yêu cầu bảo vệ mức độ quan trọng tải cần bảo vệ, cần lựa chọn kiểu phối hợp bảo vệ hợp lý phối hợp nhiều tầng c t sét, sử d ng lọc sét, hay kết hợp phối hợp bảo vệ c t sét lọc sét 74 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 4.1 KẾT LUẬN Đề tài “Xây dựng mô hình thiết bị cắt sét thiết bị lọc sét mạng hạ áp” nghiên cứu giải vấn đề c thể sau Tổng quan sét thiết bị bảo vệ chống sét đường nguồn hạ áp Mô hình phát xung tiêu chuẩn mô hình MOV hạ Lựa chọn cấu hình thông số thiết bị c t sét thiết bị lọc sét Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp, lập mô hình mạch thí nghiệm, thiết lập kiểu phối hợp bảo vệ thiết bị c t sét lọc sét, so sánh, đánh giá rút kết luận c thể sau  Những yếu tố dạng sóng xung sét, biên độ xung sét, giá trị điện áp ngưỡng MOV, dòng xung định mức MOV, sai số MOV ảnh hưởng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Trong đó, yếu tố quan trọng bao gồm giá trị điện áp ngưỡng MOV, dòng xung định mức MOV, sai số MOV Các yếu tố cần lựa chọn cho ph hợp với cấu hình, tính chất tải thực tế để đảm bảo hiệu bảo vệ cao theo yêu cầu thiết kế  ự phối hợp thiết bị bảo vệ c t sét lọc sét c ng ảnh hưởng quan trọng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp T y vào yêu cầu bảo vệ mức độ quan trọng tải cần bảo vệ, cần lựa chọn kiểu phối hợp bảo vệ hợp lý Phối hợp nhiều tầng c t sét, sử d ng lọc sét, hay kết hợp phối hợp bảo vệ c t sét lọc sét Từ kết mô phỏng, nhận thấy Giá trị điện áp ngang qua tải ch bảo vệ tầng MOV cao đến 33.22 so với bảo vệ ba tầng MOV Do đó, cần bảo vệ thiết 75 bị điện phối hợp bảo vệ nhiều tầng c t sét để tăng khả bảo vệ cho tải quan trọng Giá trị điện áp ngang qua tải ch bảo vệ lọc sét cao đến 31.17 so với bảo vệ kết hợp hai tầng c t sét lọc sét Do đó, cần bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm phối hợp bảo vệ nhiều tầng c t sét lọc sét để tăng khả bảo vệ cho tải quan trọng 4.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN Đề tài nghiên cứu phát triển theo hướng xem xét thiết bị c t sét chế tạo theo công nghệ T G (Trigerred park Gap), TD (Transient Discriminating upressor) ảnh hưởng công nghệ đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Quang Đạo – Luận văn Thạc sĩ – Nghiên cứu mô ảnh hưởng áp sét đường nguồn hạ áp – 2006 Lê Quốc Dân – Ban Viễn Thông, Phạm Hồng Mai–TTTTBĐ – Chống sét cho mạng viễn thông Việt Nam – Những điều bất cập Nguyễn Cao Cường – Luận văn Thạc sĩ – Nghiên cứu lập mô hình mô hệ thống bảo vệ điện áp đường nguồn hạ áp – 2005 Mai Thanh ơn – Luận văn Thạc sĩ – o sánh hiệu bảo vệ điện áp tầng & tầng đường nguồn hạ áp – 2008 Nguyễn Hoàng Minh V – Luận văn Thạc sĩ – Lập mô hình mô phần tử phi tuyến thiết bị chống sét đại đường cấp nguồn hạ áp đường tín hiệu – 2003 T Quyền Huy Ánh – Bảo vệ chống sét lan truyền đường cấp nguồn tín hiệu – Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ T Quyền Huy Ánh – Ch tiêu đánh giá thiết bị chống xung áp – Tập san Phạm Kỹ Thuật số 11 TS Quyền Huy Ánh – Khe phóng điện tự kích – TSG (Trigger Spark Gap) – Tập san Phạm Kỹ Thuật số 13 T Quyền Huy Ánh – Phân tích công nghệ MOV AD bảo vệ chống sét lan truyền – Tạp Chí Bưu Viễn Thông 10 T Quyền Huy Ánh – Thiết bị chống sét lan truyền đường cấp nguồn – Tạp Chí Bưu Viễn Thông 11 T Quyền Huy Ánh – Giáo trình an toàn điện – Xuất quốc gia TP Hồ Chí Minh 12 T Quyền Huy Ánh – Thiết bị chống sét lan truyền đường cấp nguồn theo công nghệ TD – Tạp Chí Bưu Viễn Thông 13 TCN 68 – 13 Chống sét bảo vệ công trình viễn thông 14 TCN 68 – 140 thiết bị thông tin Chống áp, dòng để bảo vệ đường dây 15 TCN 68 – Viễn Thông Quy phạm chống sét tiếp đất cho công trình 16 T Nguyễn Văn D ng, T B i Thanh Giang, K Nguyễn Thị Tâm, K Nguyễn Minh Tuấn, K V Hồng ơn, K Đinh Hải Đăng – ét chống sét bảo vệ công trình Viễn thông – Nhà xuất Bưu điện – 2001 17 Arshad Mansoor, Francois D Martzloff – Driving high surge currents into long cable: more begete less – IEEE – 1997 77 18 CCITT – The protection of telecomm lines & equipment against lightning discharges, Chapter 1, 2– 1974 19 CEI/IEC 61643:1998–02 Norme internationale – international standard Surge protective devices connected to low–voltage power distribution systems – Part 1: Performance requirements and testing method 20 Dr Bonnell – Physiscal Property of Ceramic _ Zinc Oxide Varistor 1995 21 GLT overview of surge arrester co–ordination for lighting protection of low voltage power circuit – Global Lighting Technologies Ltd 22 How to select the best value surge & transeint protection for your mains equiment, Warwich Beech – Erico Lighting Technologies Ltd 23 IEEE Recommended Practice on Surge Voltages in Low–Voltage AC Power Circuits, ANSI/IEEE Std C62.41–1991 24 IEEE W.G 3.4.11 Modeling of metal oxide surge arrester – IEEE 1992 25 Jinliang He, Zhiyong Yuan, Jing Xu, Shuiming Chen, Jun Zou, and Rong Zeng – Evaluation of the Effective Protection Distance of Low–Voltage SPD to Equipment – 2005 26 L.A Kraff – Modeling Lighting Performance of Transmission System Using Pspice, IEEE – 1991 27 Littelfuse Varistors – Basic properties terminology and theory – AN9767.1–1999 28 Manfrad Holzer, Willi Zapsky – Simulation varistor with Pspice 29 P M Wherrett, C J Kossmann and J R Gumley – New techniques for designing surge protection devices, Erico Lightning Technologies Hobart, Australia 30 P Pinceti, M Giannettoni, A simplified model for zinc oxid surge arrester, IEEE – 1999 31 Phisical properties of zinc oxide varistors, ABB Power Technology Products 32 Roger C Dugan, Mark F McGranaghan, Surya Santoso, H Wayne Beauty – Electrical Power Systems Quality – McGraw–Hill – Chapter – 2003 33 Roy B.Carpenter, Dr Yinggang Tu – The secondary effects of lighting activity, Lighting Eliminators and Consultants, USA 34 S G Fedosin, A S Kim – The physical theory of ball lightning, Perm State University, Perm, Russia 35 Surge Protection Products – Erico Lighting Technologies Ltd 36 Technical Note – TNCR 001,002,…01 – Erico Lighting Technologies Ltd 78 37 Trainsient Voltage Suppression maual, Third Edition – General Electric Company – 1982, USA – Marvin W.Smith, Michael D McCormick 38 Transeint voltage suppressor diodes – Semitron Company 39 Transeint voltage surge suppression design and correlation, Marcus O Durham, Karen D Durham, Robert A Durham – Member IEEE 40 Zinc oxide varistor – AVX A Kyocera Group Company Siemens Matsushita Components– Metal OxideVaristor–Data Book – 1997 41 Một số trang web www.abb.com; www.avx.com; www.littelfuse.com; www.PScad.com; [...]... t sét và thiết bị lọc sét trên đường nguồn hạ áp để đánh giá hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống quá áp trên đường nguồn hạ áp do sét C thể luận văn có các nhiệm v như sau 1 Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý của thiết bị c t sét và thiết bị lọc sét hạ áp 2 Xây dựng mô hình thiết bị c t sét 3 Xây dựng mô hình thiết bị lọc sét 3 4 Mô phỏng và đánh giá độ chính xác của mô hình thiết bị c t sét và thiết bị. .. bị lọc sét được xây dựng thông qua so sánh giá trị điện áp cung cấp bởi nhà sản xuất và điện áp dư mô phỏng ứng với xung sét tiêu chuẩn o sánh, đánh giá và rút ra kết luận 5 III PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu và xây dựng mô hình thiết bị c t sét và thiết bị lọc sét trên đường nguồn hạ áp IV ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN 1 Xây dựng mô hình thiết bị c t sét và thiết bị lọc sét trên đường nguồn hạ áp trong môi... hợp phối hợp bảo vệ c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét và ch bảo vệ bằng bộ lọc sét 70 Hình 3.1 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ hai tầng c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét .72 Hình 3.20 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét và trường hợp bảo vệ 1 tầng c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét .72 1 CHƯƠNG: MỞ ĐẦU I... với thiết bị lọc sét và trường hợp bảo vệ 1 tầng c t sét kết hợp với thiết bị lọc sét 72 x DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đường cong xác xuất biên độ dòng sét 5 Hình 1.2 Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả năng chịu quá áp của thiết bị 7 Hình 1.3 L p đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế cho mạng điện 1 pha 8 Hình 1.4 L p đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế cho mạng điện 3 pha 8 Hình 1 Đặc tuyến... đường nguồn hạ áp 3 Luận văn có thể sử d ng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên và học viên cao học ngành Kỹ thuật điện VI BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Chương Mở đầu Chương 1: Tổng quan về sét và thiết bị bảo vệ chống sét trên đường nguồn hạ áp Chương 2: Mô h nh phát xung tiêu chuẩn và mô hình MOV hạ thế Chương 4 Lựa chọn cấu hình và thông số thiết bị c t sét và thiết bị lọc sét Chương : Kết luận và hướng nghiên... dòng cao) 27 Hình 1.27 Hình ảnh hiển vi của sự đánh thủng gây nóng chảy tại cạnh của điện cực (ảnh trên) và từ đ nh của điện cực (bên dưới) .28 Hình 1.28 Vị trí của một tủ bảo vệ 29 Hình 1.29 Thiết bị c tsét, thiết bị lọc sét .30 Hình 1.30 Một số thiết bị chống sét trên đường nguồn và đường tín hiệu 31 Hình 1.31 Thiết bị c t lọc sét của ERICO 32 Hình 2.1 Sét đánh vào đường dây... Điện áp cho qua càng thấp càng tốt cho thiết bị kết nối phía sau thiết bị chống sét, có 4 mức quá độ điện áp được định nghĩa dựa trên cấp l p đặt  Quá điện áp loại IV dành cho thiết bị được sử d ng ở ngõ vào toà nhà (đường nguồn hạ áp) như đồng hồ điện, thiết bị công nghiệp và thiết bị bảo vệ quá dòng sơ cấp Thiết bị chịu được điện áp < 000V  Quá điện áp loại III dành cho thiết bị ở tủ điện chính và. .. để giới hạn quá điện áp tạm thời ở mức thấp thích hợp như mạch điện tử Thiết bị nhạy cảm này ch chịu được điện áp < 1 00V như Hình 1.2 7 Hình 1.2 Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả năng chịu quá áp của thiết bị 1.2.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp Để bảo vệ quá áp do sét cho các thiết bị điện-điện tử trong nhà, thực hiện l p đặt các thiết bị chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn hạ áp theo... cậy và tính sẵn sàng của thiết bị ph thuộc vào những yêu cầu đặc biệt như các công t c ở tủ điện chính Thiết bị này chịu được điện áp < 4000V  Quá điện áp loại II dành cho thiết bị điện tiêu th điện từ tủ điện chính như thiết bị, d ng c di động và thiết bị gia đình Ở thiết bị này thường chịu được điện áp < 2 00V  Quá điện áp loại I dành cho thiết bị nối với mạch điện mà sự đo lường được đưa vào để... hình MOV hạ thế 50 Hình 2.25 Biểu tượng mô hình MOV hạ thế 51 Hình 2.26 Hộp thoại khai báo biến Parameters của mô hình MOV hạ thế 51 Hình 2.27 Hộp thoại Initialization của mô hình MOV hạ thế .53 Hình 2.28 Hộp thoại thông số của mô hình MOV hạ thế 54 Hình 3.2 ơ đồ mạch mô phỏng của MOV hạ thế .56 Hình 3.3 Các thông số của MOV hạ thế 57 Hình 3.4 Các thông số của nguồn