Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 118 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Cấu trúc
MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ XUNG SÉT LAN TRUYỀN PHÍA HẠ ÁP
1.1. THAM SỐ CƠ BẢN CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT.
1.1.1. Giới thiệu về sét.[8]
1.1.2 Tiêu chuẩn quy định về xung sét .[12]
1.1.2.1 Định nghĩa đối với thí nghiệm bằng xung sét điện áp.
1.1.2.2 Định nghĩa đối với thí nghiệm bằng xung sét dòng điện.
1.1.3 Tác động của xung sét đối với hệ thống thiết bị điện trong mạng hạ áp[22]
1.1.4 . Tần suất xuất hiện sét[30]
1.1.5 Hình dáng xung sét[30]
1.1.5.1 Dạng xung sét 10/350µs
1.1.5.2 Dạng xung sét 8/20µs[30]
1.1.6 . Biên độ xung sét
1.1.7. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu sóng sét lan truyền [22]
1.1.7.1 Biên độ và chu kỳ điện áp trên đường nguồn hạ áp
1.1.7.2 Tín hiệu xung quá áp và nhiễu trên đường nguồn hạ áp
1.1.8 Các dạng tác động của xung sét lan truyền trong mạng hạ áp [30]
1.1.8.1 Cú sét đánh trực tiếp vào kim thu sét của công trình.
1.1.8.2 Cú sét trực tiếp đánh vào hệ thống nguồn mạng điện hạ áp.
1.1.8.3 Cú sét gián tiếp tiếp đánh vào đất gần vị trí công trình.
1.1.8.4 Cú sét gián tiếp tiếp đánh vào gần vị trí mạng điện hạ áp gần công trình.
1.1.8.5 Phóng điện sét giữa các đám mây gây ra xung sét lan truyền trên đường dây cấp nguồn
Chương 2: CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
2.1 Thiết bị chống sét lan truyền trong mạng hạ áp [30]
2.1.1 Thiết bị cắt sét[30]
2.1.2 Thiết bị lọc sét [30]
2.2. Công nghệ chống sét lan truyền trong mạng hạ áp [5]
2.2.1 Công nghệ MOV (Metal Oxide Varistors)
2.2.1.1 Kết cấu
2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của MOV:[22]
2.2.1.3 Phương trình mô tả quan hệ dòng – áp của điện trở phi tuyến của MOV
2.2.2 Công nghệ khe phóng điện SG và khe phóng điện tự kích TSG [10]
2.2.2.1 Khe phóng điện SG (Spark Gap)
2.2.2.1.1 Kết cấu :
2.2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của SG[10]
2.2.2.2 Khe phóng điện tự kích TSG (Triggered Spark Gap) [10]
2.2.2.2.1 Kết cấu của TSG:
2.2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của TSG:
2.2.3. Công nghệ SAD (Silicon Avalanche Diode) [4]
2.2.4. Công nghệ TDS (Transient Discriminating Suppressor) [7]
2.3. CÁC TIÊU CHUẨN TRONG BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRONG MẠNG HẠ ÁP [23,24,25]
2.3.1 Bảo vệ quá áp do xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE[23]
2.3.2.Bảo vệ quá áp do xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn IEC 60664-1[24]
2.3.3.Bảo vệ quá áp do xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn IEC 61643-12[25]
2.3.4. Lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền trong mạng hạ áp.
2.3.4 Kết luận về công nghệ bảo vệ chống sét lan truyền trong mạng hạ áp
3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
3.2.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG SÉT
3.2.1.1 Các dạng xung không chu kỳ chuẩn [9]
3.2.1.3 Xây dựng mô hình nguồn phát xung[ 12,13]
3.2.2.1 Thực hiện mô phỏng nguồn phát xung sét với sumulink
3.2.2.1.1 Mô phỏng nguồn phát xung dòng
Hình 3.10. Sơ đồ mô phỏng nguồn phát xung dòng
3.3.1 Mô hình mov của Matlab
3.3.2 Mô hình MOV hạ thế
3.3.3.Cấu trúc cơ bản của mô hình MOV hạ thế
3.3.4 Mô hình điện trở phi tuyến của MOV trên Matlab
3.3.5 Mô hình MOV hạ thế hoàn chỉnh trên Matlab
3.3.6 Kiểm tra đáp ứng mô hình mov với xung dòng 8/20µs
3.3.7. Kiểm tra đáp ứng mô hình MOV hãng Siemen với xung dòng chuẩn 8/20µs
3.3.8 Kiểm tra đáp ứng mô hình MOV hãng AVX với xung dòng chuẩn 8/20µs
3.3.9 Kiểm tra đáp ứng mô hình MOV hãng Litlefuse với xung dòng chuẩn 8/20µs
3.4 Mô hình khe hở phóng điện không khí Spark Gap
3.4.1.Mô hình Spark Gap của Larsson
3.4.2 Nguyên lý hoạt động của mô hình.
3.4.3 Xây dựng sơ đồ khối mô hình Spark Gap bằng Matlab
3.4.3.1 Xây dựng sơ đồ khối đóng cắt bằng Matlab
3.4.4 Mô phỏng mô hình Spark Gap
3.4.5 Mô phỏng mô hình Spark Gap với nguồn áp
3.4.7 Mô hình khe hở phóng điện tự kích Triggered Spark Gap TSG
3.4.7.1. Mô hình Triggered Spark Gap
3.2.2.3.2. Mô phỏng mô hình Triggered Spark Gap
3.5 XÂY DỰNG MÔ HÌNH BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
3.5.1 Giới thiệu mô hình
3.5.1.1. TBBV sử dụng công nghệ MOV
3.5.1.2. TBBV sử dụng công nghệ SG
3.5.2 So sánh hiệu quả bảo vệ của công nghệ SG, TSG, MOV
3.6. PHỐI HỢP BẢO VỆ QUÁ ÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP
3.6.1.Phối hợp bảo vệ quá áp 2 tầng
3.6.1.1. Phương án 1 : TBBV tầng 1 sử dụng công nghệ TSG, TBBV tầng 2 sử dụng công nghệ MOV
3.6.1.2. Phương án 2 (TBBV tầng 1 sử dụng SG, tầng 2 sử dụng MOV)
3.6.1.3. Phương án 3 TBBV tầng 1 sử dụng MOV1, tầng 2 sử dụng MOV2
3.6.2 . Phối hợp bảo vệ quá áp 3 tầng
3.6.2.1. Phương án 1: phối hợp bảo vệ 3 tầng (TSG1-MOV2-MOV3)
3.6.2.2. Phương án 2: Phối hợp bảo vệ 3 tầng (SG1-MOV2-MOV3)
3.6.3. Phối hợp TBBV và thiết bị lọc sét chống sét lan truyền trong mạng hạ áp.
3.6.3.1 . Phương án 1: Bảo vệ một tầng + thiết bị lọc sét.
3.6.3.2 Phương án 2: Phối hợp bảo vệ hai tầng kết hợp thiết bị lọc sét
3.6.3.3 Nhận xét.
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 . Ảnh hưởng của công nghệ chống sét
4.2. Ảnh hưởng của sự phối hợp bảo vệ của các thiết bị chống quá áp
4.3. Ảnh hưởng của thiết bị lọc sét
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nội dung
MỤC LỤC Trang CHƯƠNG MỞ ĐẦU a Lý chọn đề tài Việt Nam nước nằm khu vực nhiệt đới, khí hậu Việt Nam thuận lợi cho việc phát sinh dông sét, số ngày dông cực đại 113 ngày/ năm, số giông cực đại 433 giờ/năm, cường độ sét mạnh ghi nhận dao động ký 90.57kA Hiện công nghệ chống sét trực tiếp mang hiệu tương đối, nhiên theo thống kê 70% hư hỏng sét gây sét đánh lan truyền cảm ứng theo đường cấp nguồn đường truyền tín hiệu Việc chống sét lan truyền chưa quan tâm đầy đủ nên giá trị thiệt hại gây lớn, việc đưa giải pháp cung cấp thiết bị chống sét lan truyền theo công nghệ cấp bách cần thiết Hiện Việt Nam chưa có mơ hình thử nghiệm hồn chỉnh cần phải dựa vào phần mềm mơ để đánh giá phần tử thiết bị chống sét thay cho mơ hình cụ thể Luận văn dựa kết tính tốn phần mềm mô công cụ để xác định yêu tố ảnh hưởng đến tính bảo vệ thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp, từ lập phương án lựa chọn thiết bị, vị trí lắp đặt thiết bị, phối hợp thiết bị để mang lại hiệu chống sét lan truyền mạng hạ áp cách tối ưu b Mục đích nghiên cứu: Trang - Tìm yếu tố ảnh hưởng đến hiệu chống sét lan truyền đường dây hạ áp - Lựa chọn vị trí đặt thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp để nâng cao độ tin cậy cho thiết bị cần bảo vệ c Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu tiêu chuẩn chống sét lan truyền mơ hình nguồn xung sét - Nghiên cứu thiết bị chống sét lan truyền mạng trung áp hạ áp theo công nghệ MOV, SG, TSG để áp dụng cho phương án chống sét lan truyền mạng hạ áp - Lập mơ hình chuẩn lựa chọn, phối hợp thiết bị bảo vệ chống áp theo trường hợp cụ thể d Đối tượng phạm vi nghiên cứu .1 Đối tượng nghiên cứu: -Tiêu chuẩn chống sét lan truyền mơ hình nguồn xung sét - Thiết bị chống sét lan truyền trung áp,hạ áp có thị trường - Phần mền mô Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu cấu tạo, tính năng, phối hợp bảo vệ thiết bị chống sét đường nguồn hạ áp - Sử dụng phần mềm xây dựng mơ hình mơ Trang e Phương pháp nghiên cứu - Thu thập, chọn lọc tài liệu liên quan - Khảo sát ứng dụng phần mềm hỗ trợ mô dự kiến - Khảo sát tính thiết bị chống sét lan truyền theo công nghệ MOV, SG, TSG - Đánh giá, kết luận yêu tố ảnh hưởng đến hiệu thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp f Dự kiến đóng góp - Xây dựng mơ hình chống sét lan truyền mạng hạ áp theo yêu cầu phụ tải cần bảo vệ Trang Chương 1: TỔNG QUAN VỀ XUNG SÉT LAN TRUYỀN PHÍA HẠ ÁP 1.1 1.1.1 THAM SỐ CƠ BẢN CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT Giới thiệu sét.[8] Sét dạng phóng tia lửa điện khơng khí với khoảng cách lớn, chiều dài trung bình khe sét từ 3km đến 5km Phần lớn chiều dài phát triển đám mây giơng, q trình phóng điện sét giống q trình phóng điện điện trường Q trình phóng điện sét gồn giai đoạn sau: a b c d Giai đoạn phóng tia tiên đạo Giai đoạn tia tiên đạo đến gần mặt đất hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu Giai đoạn phóng điện chủ yếu kết thúc Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển phóng điện sét 1.1.2 Tiêu chuẩn quy định xung sét [12] 1.1.2.1 Định nghĩa thí nghiệm xung sét điện áp Theo tiêu chuẩn IEC 61000-4-5 Thời gian đạt đỉnh sóng t đs xung sét điện áp thông số giả định, xác định 1.67 lần khoảng thời gian T Trang thời điểm xung 30% 90% giá trị đỉnh hình 1.2 Thời gian đạt ½ đỉnh sóng t s xung sét thông số giả định xác định 1.67 lần khoảng thời gian T điểm gốc giả định O thời điểm điện áp xung sét giảm đến nửa giá trị đỉnh Điểm gốc giả định O1 giao điểm đường thẳng vẽ qua điểm chuẩn 30% 90% đầu sóng với trục thời gian Xung sét tiêu chuẩn xung sét tồn sóng có thời gian đầu sóng t thời gian nửa sóng t2 xung vật gọi xung t1/t2 Ví dụ xung sét có t1= 1.2µs, t2 = 50 µs gọi xung sét 1,2/50 µs, t1= 10µs, t2 = 700 µs gọi xung sét 10/700 µs Sai số: Thời gian đầu sóng: sai số 30% Thời gian nửa giá trị sóng: sai số 20% Giá trị đỉnh: số 3% Hình 1.2 Dạng xung sét điện áp tiêu chuẩn1,2/50 µs 1.1.2.2 Định nghĩa thí nghiệm xung sét dòng điện Trang Thời gian đạt đỉnh sóng t đs dịng điện xung sét dịng điện thông số giả định xác định 1.25 lần khoảng thời gian T thời điểm xung 10% 90% giá trị đỉnh hình 1.3 Thời gian đạt ½ đỉnh sóng t s xung sét thông số giả định xác định khoảng thời gian T điểm gốc giả định O1 thời điểm dòng điện xung sét giảm đến nửa giá trị đỉnh Điểm gốc giả định O1 giao điểm đường thẳng vẽ qua điểm chuẩn 10% 90% đầu sóng với trục thời gian Xung sét tiêu chuẩn xung sét tồn sóng có thời gian đầu sóng t thời gian nửa sóng t2 xung vật gọi xung t1/t2 Ví dụ dịng xung sét có t1= 8µs, t2 = 20 µs gọi dịng xung sét 8/20 µs Sai số: Thời gian đầu sóng: sai số 10% Thời gian nửa giá trị sóng: sai số 10% Giá trị đỉnh: số 10% Trang Hình 1.3 Dạng dịng điện xung sét tiêu chuẩn 1.1.3 Tác động xung sét hệ thống thiết bị điện mạng hạ áp[22] Qua khảo sát gần có đến 30% xuất sóng q điện áp có dạng sóng xung sét cịn lại 70% thao tác đóng cắt có tải lưới Sóng điện áp có khả gây hư hỏng thiết bị điện mạng hạ áp, mạng máy tính, thiết bị mạng viễn thơng hình 1.4 Hình 1.4 Biên độ hình dáng xung áp đường nguồn hạ áp Trong : Cấp điện áp từ 400V đến 600V: Mức điện áp an toàn Cấp điện áp từ 600V đến 900V : Mức điện áp sai lệch Cấp điện áp 900V: Mức điện áp phá hỏng thiết bị 1.1.4 Tần suất xuất sét[30] Theo khảo sát gần tần suất xuất sét biên độ xung sét trình bày Hình 1.5 Trang Hình 1.5 Tần suất xuất sét theo biên độ xung sét Nhận xét : 98% cú sét có dịng sét từ 1,5kA đến 3,1kA 90% cú sét có dịng sét từ 3,1kA đến 6,2 kA 50% cú sét có dịng sét từ 10 kA đến 20kA 10% cú sét có dịng sét từ 32kA đến 65kA 2% cú sét có dịng sét từ 70kA đến 140 kA 1.1.5 Hình dáng xung sét[30] 1.1.5.1 Dạng xung sét 10/350µs Dạng sóng xung sét 10/350µs thường xung sét lan truyền sét đánh trực tiếp vào đường dây khơng lân cận cơng trình đánh trực tiếp vào kim thu sét đỉnh cơng trình hình 1.6 Trang Hình 1.6 Tác động hình dáng xung sét 10/350µs 1.1.5.2 Dạng xung sét 8/20µs[30] Dạng sóng xung sét 8/20µs thường xung sét cảm ứng sét đánh vào đường dây khơng cách cơng trình khoảng cách xa sét đánh vào vật gần đường dây không gia tăng điện đất sét đánh vào vị trí gần cơng trình hình 1.7 Hình 1.7 Tác động xung sét 8/20µs dạng sóng 1.1.6 Biên độ xung sét Biên độ xung sét lan truyền đường nguồn phụ thuộc vào vị trí cơng trình, mức độ lộ thiên cơng trình vị trí tương quan cơng trình cơng trình lân cận, đặt biệt mật độ sét khu vực cần bảo vệ cấu trúc đường dây tải điện không hay ngầm Trang 10 ... chỉnh cần phải dựa vào phần mềm mô để đánh giá phần tử thiết bị chống sét thay cho mơ hình cụ thể Luận văn dựa kết tính tốn phần mềm mơ công cụ để xác định yêu tố ảnh hưởng đến tính bảo vệ thiết bị... tải, thiết bị có nhiệm vụ tản lượng sét vào đất Khi khơng có tín hiệu xung sét lan truyền mạng hạ áp, thiết bị cắt sét điện trở có tổng trở lớn Khi xuất xung sét đường dây gây nên chênh lệch điện... lớp tạo thành khe 2.2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động TSG: Khi hồ quang phóng điện vào khe, hồ quang bị phân nhỏ dễ dàng bị dập tắt Hệ thống kích bao gồm mạch kích cực kích Hệ thống có chức kích hoạt