Nội dung tóm tắc luận văn

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN 1.1 THAM SỐ CƠ BẢN CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT 1.1.1 Giới thiệu sét Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển phóng điện sét 1.1.3 Tác động xung sét hệ thống thiết bị điện mạng hạ áp Hình 1.4 Biên độ hình dáng xung áp đường nguồn hạ áp 1.1.5.1 Dạng xung sét 10/350µs 8/20µs Xung sét 10/350 µs Xung sét 8/20µs Trang 1.1.7 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu sóng sét lan truyền 1.1.7.1 Biên độ chu kỳ điện áp đường nguồn hạ áp Hình 1.8 Biên độ thời gian tồn điện áp đường nguồn 1.1.7.2 Tín hiệu xung áp nhiễu đường nguồn hạ áp Trang Hình 1.9 Xung đột biến, sóng hài nhiễu đường nguồn hạ áp 1.1.8 Các dạng tác động xung sét lan truyền mạng hạ áp 1.1.8.1 Cú sét đánh trực tiếp vào kim thu sét cơng 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 cơng trình 1.1.8.4 Cú sét gián tiếp tiếp đánh vào gần vị trí mạng điện hạ áp gần cơng trình 1.1.8.5 Phóng điện sét đám mây gây xung sét lan truyền đường dây cấp nguồn Chương 2: CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP 2.1 Thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp Hình 2.1 : Lắp đặt nguyên lý làm việc thiết bị cắt sét Hình 2.2 Lắp đặt nguyên lý Trang 2.2 Công nghệ chống sét lan truyền mạng hạ áp 2.2.1 Công nghệ MOV (Metal Oxide Varistors) 2.2.2 Cơng nghệ khe phóng điện SG khe phóng điện tự kích TSG 2.2.3 Công nghệ SAD (Silicon Avalanche Diode) 2.2.4 Công nghệ TDS (Transient Discriminating Suppressor) 2.3 Các tiêu chuẩn bảo vệ chống sét lan truyền mạng hạ áp 2.3.1 Bảo vệ áp xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41-1991 tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41 2.3.2.Bảo vệ áp xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn IEC 60664-1 2.3.3.Bảo vệ áp xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn IEC 61643-12 Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM THIẾT LẬP MƠ HÌNH CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP Trang Hình 3.12 Sơ đồ mơ nguồn xung dịng Hình 3.14 Dạng sóng nguồn xung dịng 8/20µs biên độ 5kA 3.2.2.1.2 Mơ nguồn xung áp Mơ nguồn xug áp 1,2/50 µs biên độ 8kV Hình 3.16 Sơ đồ mơ nguồn xung áp Hình 3.18 Dạng sóng ngn xung áp 1,2/50 µs biên độ 8kV 3.2.2 Xây dựng mơ hình thiết bị chống sét Trang 3.2.2.2 Mơ hình MOV hạ Mơ hình MOV hạ xây dựng dựa sở mơ hình MOV Manfred Holzer Willi Zapsky Hình 3.26 Mơ hình MOV hạ hồn chỉnh Matlab Hình 3.28 Biểu tượng mơ hình MOV hạ 3.2.2.Kiểm tra đáp ứng mơ hình MOV với xung dịng 8/20µs-5KA Hình 3.29: Sơ đồ mơ đáp ứng MOV hạ với xung 5kA_8/20us Hình 3.30: Kết mơ Kết luận Mơ hình MOV xây dựng đáp ứng yêu cầu mô thiết bị thực theo yêu cầu, thông số thiết bị cần mô Trang nhập vào mơ hình mơ cung cấp nhà sản xuất 3.2.2.2 Mơ hình khe hở phóng điện khơng khí Spark Gap a Mơ mơ hình Spark Gap với nguồn áp Sơ đồ mô Spark Gap với nguồn xung áp Spark Gap có V breaker = 5000V với xung áp 10/700µs 10kV Hình 3.49 Mơ SG có Vbreaker = 5000V với xung áp 10/700µs 10kV Hình 3.50 Đáp ứng Spark Gap có Vbreaker = 5000V với xung áp 10/700µs 10kV b.Mơ Spark Gap với nguồn xung dịng Sơ đồ mơ Hình 3.52 Sử dụng nguồn xung dịng 8/20µs có biên độ 5kA Trang Hình 3.52 Sơ đồ mạch mơ Spark Gap với nguồn xung dịng Hình 3.53 Dạng sóng xung dịng 10/350µs 5kA đáp ứng SG Kết luận Đáp ứng mơ hình khe hở phóng điện theo yêu cầu nhà sản xuất, giá trị điện áp đánh thủng mơ hình ln thấp giá trị điện áp đánh thủng cực đại cho đặc tính thiết bị chống sét nhà sản xuất 4000V phù hợp với yêu cầu theo tiêu chuẩn thiết bị bảo vệ 3.2.2.3 Mơ hình khe hở phóng điện tự kích Triggered Spark Gap TSG 3.2.2.3.2 Mơ mơ hình Triggered Spark Gap Trang Hình 3.58 Sơ đồ mạch mô đáp ứng chống sét TSG Hình 3.60 Đáp ứng mơ hình TSG với xung dịng 8/20µs 5kA Đáp ứng khe hở: Umax = 1220V < Up (1500) Kết luận Đáp ứng mô hình đạt yêu cầu bảo vệ đạt độ rộng xung áp đặt khe hở.Có khả sử dụng mơ hình TSG để mơ xung dịng xung áp theo yêu cầu, thông số TSG cho nhà cung cấp 3.3 Xây dựng mơ hình bảo vệ chống sét lan truyền mạng hạ áp 3.3.2.1 TBBV sử dụng công nghệ MOV Thực mơ với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 10kA 8/20µs, thu kết điện áp thơng qua tải tiêu thụ hình 3.70 Trang Hình 3.66 Mơ hình thử nghiệm TBBVsử dụng cơng nghệ MOV Hình 3.70 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng MOV, xung dịng 10kA 8/20µs 3.3.2.2 TBBV sử dụng cơng nghệ SG Thực mơ với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 10kA 8/20µs, thu kết điện áp thơng qua tải tiêu thụ hình 3.76 Hình 3.75 Mơ hình thử nghiệm TBBVsử dụng cơng nghệ SG Hình 3.76: Điện áp thông qua tải 3.3.2.3 TBBV sử dụng công nghệ TSG Thực mơ với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 5kA 8/20µs Trang 10 Hình3.78 Mơ hình thử nghiệm sử dụng cơng nghệ TSG Hình3.79 Kết mơ TBBV sử dụng công nghệ TSG 3.3.2.4 So sánh hiệu bảo vệ công nghệ SG, TSG, MOV thực mơ xung sét tiêu chuẩn 10kA 8/20µs Hình 3.82 Mơ hình mơ so sánh hiệu bảo vệ công nghệ SG, TSG, MOV Kết mô Trang 11 Kết luận Điện áp thông qua trường hợp sử dụng MOV thấp điện áp thông qua trường hợp sử dụng SG TSG biên độ xung sét thay đổi Khi sử dụng TBBV đặt ngõ vào tịa nhà sử dụng thiết bị bảo vệ với công nghệ MOV tốt 3.4 Phối hợp bảo vệ áp mạng hạ áp 3.4.1.Phối hợp bảo vệ áp tầng 3.4.1.1 Phương án : TBBV tầng sử dụng công nghệ TSG, TBBV tầng sử dụng công nghệ MOV Thực mô với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 10kA 8/20µs, thu kết điện áp thơng qua tải tiêu thụ hình 3.85 Trang 12 Hình 3.85 Mơ hình thử nghiệm phân phối bảo vệ tầng (TSG1 – MOV2) Kết mô Hình 3.89 Điện áp thơng qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng TSG1-MOV2 xung dịng 10kA 8/20µs 3.4.1.2 Phương án (TBBV tầng sử dụng SG, tầng sử dụng MOV) Thực mô với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 10kA 8/20µs, thu kết điện áp thơng qua tải tiêu thụ hình 3.91 Trang 13 Hình 3.91 Mơ hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng SG-MOV nguồn xung dòng8/20us-10kA Kết mơ Hình 3.92 Điện áp thơng qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng SG1-MOV2,xung dòng 10kA 8/20µs 3.4.1.3 Phương án TBBV tầng sử dụng MOV1, tầng sử dụng MOV2 Trang 14 Thực mơ với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 20kA 8/20µs kết mơ Hình 3.94 Mơ hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng (MOV1MOV2 Hình 3.97 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng MOV2-MOV2 xung dịng 8/20µs10kA 3.4.1.4 So sánh hiệu bảo vệ trường hợp phối hợp bảo vệ tầng TSG1-MOV, SG1-MOV2 MOV1-MOV2 Tiến hành mơ xung sét tiêu chuẩn 10kA 8/20µs hình 3.99 Trang 15 Hình 3.99.Mơ hình thử nghiểm so sánh bảo vệ tầng Kết mơ phỏng: Hình 3.100 Điện áp thơng qua tải trường hợp xung dịng 10kA 8/20µs Kết luận Điện áp thơng qua tải tiêu thụ trường hợp sử dụng mơ hình phối hợp bảo vệ áp tầng TSG1-MOV2 thấp điện áp thơng qua trường hợp sử dụng mơ hình phối hợp bảo vệ áp Trang 16 tầng MOV1-MOV2 mơ hình SG1-MOV1 thay đổi dịng xung sét Do đó, mơ hình TSG1- MOV2 bảo vệ hiệu hai mơ hình cịn 3.4.2 Phối hợp bảo vệ áp tầng 3.4.2.1 Phương án 1: Phối hợp bảo vệ tầng (TSG1-MOV2-MOV3) Mô với nguồn xung dịng tiêu chuẩn 10kA 8/20µs Hình 3.106 Hình 3.106 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng TSG1-MOV2-MOV3, Kết mô hình 107 3.4.2.2 So sánh hiệu bảo vệ trường hợp phối hợp bảo vệ hai tầng ba tầng Trang 17 Thực mô với với xung dịng 8/20us 20kA Hình 3.108 Mơ hình thử nghiệm so sánh bảo vệ tầng (TSG1MOV2-MOV3)và TSG2- MOV3 với xung dịng 8/20us 10kA Kết mơ hình 3.109 Trang 18 Hình 3.109 Điện áp thơng qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng TSG1-MOV2-MOV3, hợp bảo vệ tầng TSG1-MOV2, xung dịng 10kA 8/20µs Kết luận Điện áp thông qua tải tiêu thụ trường hợp sử dụng mơ hình phối hợp bảo vệ áp tầng TSG1-MOV2-MOV3 thấp điện áp thơng qua trường hợp sử dụng mơ hình phối hợp bảo vệ áp tầng TSG1-MOV2 thay đổi biên độ dịng xung sét Do đó, mơ hình phối hợp bảo vệ tầng bảo vệ tốt so với mơ hình phối hợp bảo vệ tầng.3.4.3 Phối hợp TBBV thiết bị lọc sét chống sét lan truyền mạng hạ áp Trang 19 3.4.3.1 Phương án (bảo vệ tầng + thiết bị lọc sét) Bộ lọc L = 5,8µH, RL = 0.22Ω, C = 0.22µF Hình 3.111 Mơ hình phối hợp bảo vệ hai tầng lọc sét Kết mô Hình 3.112 Điện áp thơng qua tải trường hợp sử dụng lọc sét với xung dòng 20kA L = 5,8mH, RL = 0.22Ω, C = 0.22µF 8/20µs Thực mơ với xung dịng 20kA 8/20µs trưởng hợp sử dụng bơ lọc sét L = 150 µH, RL = 0,17 Ω, C = 50µF Thu kết hình 3.113 Trang 20 Hình 3.113 Điện áp thơng qua tải trường hợp sử dụng lọc sét L = 15mH, RL = 0,17Ω, C = 50µF với xung dịng 20kA 8/20µs Kết luận -Điện áp thơng qua tải tiêu thụ trường hợp bảo vệ áp tầng sử dụng lọc sét thấp nhiều (400V) so với trường hợp bảo vệ áp tầng không sử dụng lọc sét (1460V) 3.4.3.2 Phương án :Phối hợp bảo vệ hai tầng + thiết bị lọc sét Thực mơ với xung dịng 20kA 8/20µs trường hợp sử dụng lọc (L = 23,2mH, RL = 0.22Ω, C = 50µF) Trang 21 Hình 3.117 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng lọc sét L = 23.2mH, RL = 0,22 Ω, C = 50µF với xung dịng 20kA 8/20µs -Điện áp thông qua đầu cực tải tiêu thụ trường hợp bảo vệ áp hai tầng sử dụng lọc sét thấp nhiều (256V) so với trường hợp bảo vệ q áp hai tầng khơng có sử dụng lọc sét (952V) -Điện áp thông qua tải tiêu thụ trường hợp phối hợp bảo vệ hai tầng có sử dụng lọc (256V) ln thấp trường hợp bảo vệ tầng có sử dụng lọc sét( 292V) giá trị lọc sét thay đổi Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn sâu nghiên cứu công nghệ thiết bị đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp phương pháp mơ hình hóa thiết bị nguồn xung sét mô mô hình hóa thiết bị nguồn xung sét phần mềm Matlab Để tìm phương Trang 22 án bảo vệ chống sét lan truyền mạng hạ áp tối ưu Từ kết nghiên cứu đề nghị áp dụng công tác kiểm tra, lựa chọn, lắp đăt thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp, áp dụng cho đối tượng cán kỹ thuật điện hạn chế thời gian tính tốn, giúp cho người sử dụng lựa chọn phương án bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp truyền đường nguồn hạ áp hợp lý nhất, đảm bảo yêu cầu kinh tế lẫn kỹ thuật Trang 23 ... trường hợp bảo vệ tầng có sử dụng lọc sét( 292V) giá trị lọc sét thay đổi Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn sâu nghiên cứu công nghệ thiết bị đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn... mạch mơ Spark Gap với nguồn xung dịng Hình 3.53 Dạng sóng xung dịng 10/350µs 5kA đáp ứng SG Kết luận Đáp ứng mơ hình khe hở phóng điện theo u cầu nhà sản xuất, giá trị điện áp đánh thủng mơ hình... 3.60 Đáp ứng mơ hình TSG với xung dịng 8/20µs 5kA Đáp ứng khe hở: Umax = 1220V < Up (1500) Kết luận Đáp ứng mơ hình đạt yêu cầu bảo vệ đạt độ rộng xung áp đặt khe hở.Có khả sử dụng mơ hình TSG