HUTECH University LOL45R NGUYEN VAN LICH DE TAI:
Trang 2Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Quyền Huy Ánh
ME
PGS.TS Quyén Huy Anh
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM
ngày 2l tháng 03 năm 2015
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) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 | GS TS Lé Kim Hing Chủ tịch
2 | PGS TS Phan Thi Thanh Binh Phan bién 1
3 | TS Huỳnh Châu Duy Phản biện 2
4 | PGS TS Duong Hoài Nghĩa Uy vién
5 | PGS TS V6 Ngoc Diéu Uy vién, Thu ky
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn đã được sửa chữa (nêu có)
Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn
Trang 3NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Văn Lịch Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 12/06/1974 Nơi sinh: Gia Lai
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV:1341830021 I- Tên đề tài: BẢO VỆ CHÓNG SÉT THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRONG CƠNG TRÌNH II- Nhiệm vụ và nội dung: Nhiệm vụ:
Tổng quan, các giải pháp bảo vệ chống sét thiết bị điện và điện tử bên trong tòa nhà; mô hình hóa và mô phỏng các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp; phân tích hiệu quả bảo vệ của các giải pháp, kết luận và hướng nguyên cứu phát triển
Nội dung:
Chương 0 : Tổng quan
Chương I1 : Hệ thống bảo vệ chống xung điện từ
Chương 2 : Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho
thiết bị điện và điện tử
Chương 3 : Mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn và các phần tử bảo vệ Chương 4 : Phân tích các giải pháp bảo vệ, kết luận và hướng nguyên cứu phát triển
II- Ngày giao nhiệm vụ: 18/08/2014
Trang 5quả nỀu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bắt 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 goc
Học viên thực hiện Luận văn
Trang 6LỜI CÁM ƠN
Là Học Viên Cao Học Ngành Kỹ thuật điện, lớp 13SMĐII1, niên khóa 2013 - 2015 của Trường Đại Học Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, trong quá trình học
tập và thực hiện luận văn, em nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo
điều kiện tốt nhất của Quý Thầy, Cô, Nhà Trường cũng như các bạn b è và đồng nghiệp Với tất cả tắm lòng :
Em xin chân thành cắm ơn : PGS.TS Quyên Huy Ảnh — Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại Học Sư phạm Kỹ thuật Thành pho Hé Chi Minh Ti hay da hudng dẫn, chỉ bảo em thực hiện hòan thành tốt luận văn
Em xin chân thành cám ơn :
s* Ban Giám Hiệu, Lãnh đạo Phòng Quản lý Khoa học và Đào tạo sau Đại học, cùng tất cả các Thầy, Cô giảng dạy của Trường Đại Học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh
* Ban Giám Đốc Công ty Truyền tải Điện 4 - Tổng Công ty Truyền tải Điện
Quốc gia — Tập đoàn Điện lực Việt Nam
Đã tạo điều kiện, hỗ trợ cho em trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn
Tác giá Luận văn
z4 ⁄⁄“———
Trang 7TÓM TẮT
Luận văn “ Bảo vệ chống sét thiết bị điện và điện tử trong công trình” nghiên
cứu và giải quyết các vấn đề sau:
Hướng dẫn thiết kế lắp đặt các hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ theo
tiêu chuẩn IEC62.305
Y Xây dựng mô hình MOV trong Matlab, qua so sánh kết quả mô phỏng và số liệu cung cấp của các nhà sản xuất, nhận thấy mô hình MOV hạ thế xây dựng đã đạt mức sai số khá tốt (sai số điện áp dư trên mô hình MOV so với dữ liệu Catalogue được cho bởi nhà sản xuất có giá trị tối đa là 4,9%) và thông số nhập vào
lại khá đơn giản, được cung cấp bởi nhà sản xuất Bên cạnh đó, người sử dụng còn
có khả năng cập nhật thêm các giá trị cho mô hình khi cần mô phỏng
v Xây dựng mô hình SG trong Matlab, đáp ứng của mô hình khe hở phóng điện theo đúng yêu cầu của nhà sản xuất, giá trị điện áp đánh thủng của mô hình luôn thấp hơn giá trị điện áp đánh thủng cực đại cho trong đặc tính thiết bị chống sét của nhà sản xuất là 4000V và phù hợp với yêu cầu theo tiêu chuẩn IEC
v Xây dựng mô hình TSG trong Matlab, đáp ứng của mô hình đạt yêu cầu bảo
vệ và đạt độ rộng của xung áp đặt trên khe hở thay đổi tùy thuộc vào công suất của nguồn xung sét
v Xây dựng và đánh giá hiệu quả bảo vệ của các kiểu phối hợp SPD bảo vệ
chống sét cho các thiết bị điện — điện tử bên trong tòa nhà Trong thực tế, việc chọn kiểu phối hợp và lắp đặt 2 hay nhiều hơn các SPD tùy vào địa điểm, vị trí, mức độ lộ thiên, yêu cầu kỹ thuật và mức độ quan trọng của công trình
v Đánh giá ảnh hưởng của thiết bị lọc sét trong việc phối hợp bảo vệ SPD đối với các thiết bị điện, điện tử nhạy cảm Để báo vệ cho các thiết bị điện, điện tử này
nêu có bộ lọc thi điện áp thông qua bộ lọc sét thấp hơn nhiều so với trường hợp
không có bộ lọc sét, ngoài ra bộ lọc có giá trị cảm kháng càng lớn thì khả năng lọc
của bộ lọc càng lớn và điện áp thông qua tải tiêu thự càng thấp
Trang 8dây dẫn kết nối với SPD làm tăng điện áp dư, nhà thiết kế khu yến cáo nên dùng kiểu mối nối V thay cho mối nối T
Luận văn cung cấp một công cụ mô phỏng hữu ích với phần mềm thông dụng Matlab cho các nhà nghiên cứu, các kỹ sư, sinh viên trong việc nghiên cứu các hành vi và đáp ứng của các kiểu phối hợp SPD khác nhau trong điều kiện không thể đo thử thực tế
Chương 0 : Tổng quan
Chương 1 : Hệ thống bảo vệ chống xung điện từ
Chương 2 : Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho thiết bị
điện và điện tử
Chương 3 : Mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn và các phần tử bảo vệ Chương 4 : Phân tích các giải pháp bảo vệ, kết luận và hướng nguyên cứu phát
Trang 9v Guide design and installation of protection system against lightning electromagnetic impulse IEC62.305 standard
v Construct MOV models in Matlab, by comparing simulation results and data provided by the manufacturer, found low voltage MOV model has reached a pretty good error (the residual voltge of MOV models are compared with data Catalogue given by the manufacturer with a maximum error value of 4.9%) and the input parameters is quite simple, provided by the manufacturer Besides, users also have the ability to update the values for the required simulation models
v Construct SG model in Matlab, the response of this in accordance with requerements of the manufacturer, the breakdown voltage values of the model is always lower than the maximum breakdown voltage, as 4000V, according to the characteris of SG, and according real to the requirements of JEC standards
v Construct TSG model in Matlab, the response of the model achieve
protection requirements and achieve the width of the pulse, imposed on the gap,
which varies depending on the capacity of the power surgẹ
v Construct and evaluate the protective effect of the combination type of SPD lightning protection for electrical - electronic equipment inside the building In fact, choosing the type of coordination and installation of two or more SPD depending on location, pit, technical requirements and the degree of importance of the work v Evaluate the effect of filtering devices in the combination of lightning protection device SPD for electrical electronic equipment to protect this equipment, the filtering device can reduce the let through voltagẹ In ađition, when increase the filter inductance then increase the filtering capability and reduce the let through voltagẹ
v Evaluate the effects of electrical resistance of wires connected to the residual
Trang 10resistance of wires connected to the SPD, the designer recommends using type junction instead of T type junction
Trang 11MUC LUC 09.200.810) 107077 I 09209.10.09)0877 .,ơ,Ơ II ¡99.01270177 — ,ƠỎ II F10 aS ÔỎ Vv MUIC LUIC iọ cceccccsccscesssscsscccessssesscsssseesssuesesscsucsussessecseenssecseseeeueeeaeeaesesaeenseaceeeaees VII M.9J28//10)(94492A54I57.00/.150057 XII DANH MỤC CÁC BAỦNG 6-22 2x tt rrrrrkrrrrer XIII DANH MUIC CAUC BIEAU NOA, NOA THO, SO NOA, HINH AUNH XIV MOU NAAU iececscccsccsscssssesssscsscssessscessussssscessessscssssssasessscesscssssassessucessecanecsasesseeeseenneee 1 2.PHAM VI NGUYEN CUU, 3 3 CAC BUGC TIEN HANH ooccecccssccsssssssssssssssececessssccassucccsssssecesssneesesssneseesasessessnes 3 4 DIEM MOI CUA LUAN VAN, uoicseccccscsssssesseessssessecesecssecsssessnccaneessccnsesssersseesasee 3 5 GIÁ TRỊ THỰC TIẾN CỦA LUẬN VĂN ¿ -©c-scccceccrrerreecre 3 6 NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN -: 52c S22 tEEtEkrEtretrrrrrrrrrrrre 4
CHƯƠNG 1 HE THONG BAO VỆ CHÓNG XUNG ĐIỆN TỪ 5
1.1 GIỚI THIỆỤ 22£+22EE+t9E2EEEE212EE11521271111271121127721111712111211211X.eerLx.ẹ 5 1.2 TANG SUAT XUAT HIEN SET .ụ.ccecsscsssssssssecssessssessssecssssssseceseessssecasecesseseens 6 1.3 DẠNG XƯNG SÉTT -2 2222<222L22222112221312271127111Ẹ1111221120211/3 p21xrrrkeg 7
IESN) gi 00065) 1 7
1.3.2 DẠNG SÓNG 8/20U6 S- 5< HC E21 111111 0111511211 1121212711 E05 EkTrerrrre §
1.4 ẢNH HƯỞNG CỦA SÉT ĐÁNH LÊN ĐƯỜNG DẦY ĐIỆN 9
1.4.1 Su ghép di6m nnmn ÔỎ 10
1.4.2 QUA DIEN AP THAO TAC ove eeseessssssssssssssessssccssnecsssecsseecsssecsseesssecensecnsseesssses 12 1.4.3 Qua Ap mgm han ọ cecccccsscsssescssseccssecsssessssscssscsssscsesessssccsssecsssessuseesuesssesessecs 12 1.4.4 Xung điện sinh ra do sự phóng tĩnh điện 6 - «S4 c5 ccs se seerrercre 13
1.5 CÔNG NGHỆ CHONG SET LAN TRUYÊN TRÊN ĐƯỜNG NGUÒN HẠ
Trang 121.5.2 MOV (Metal Oxide VarISEOT) Là HH HH Hy 4 khẹ 16 1.5.3 SAD (Silicon Avalanche IDiod€) . -.- sen gườ 17 1.5.4 TDS (Transient Discriminating SuppTeSSOF) -. - che 17 1.6 CAC LOAI THIET B] CHONG SET LAN TRUYEN TREN DUONG CAP
NGUON HA AP ccccscsccsssssscssssssssessssssscssssscsssseccnssecssssecesssecesssscessneceesuecesnneeenseeeee 18
1.6.1 Thiét bi cat sét cẹcceccsccscscssessssesssessescssccssesseessaesensceescesseesseecurecarecutenserseetses 18
y8 17877 20
1.7 Các tiêu chuẩn trong bảo vỆ quá áp -©22+2c+ssctrrrxtrresrrerrrerrrerkee 20
1.7.1 Bảo vệ quá áp theo ANSI/IEEẸ - 2:55 te vstEkttrterrrrtrrrrrrrrrrree 21
1.7.2 Bảo vệ quá áp theo IEC . - - cà HH HH nh nh tr 21
1.7.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp - -cc cticcrerrrrrrrrrrrirrrrrrrrrree 23 CHƯƠNG 2 GIẢI PHAP CHONG SET LAN TRUYEN TREN DUONG NGUON CHO THIET BI DIEN VA DIEN TU uọccccsscssssesssecsssscsessneessscesscesecensessnsesaseensenneesees 27 "G9090 .,.H,HẤHĂẬ ÔỎ 27
2.2 CÁC DẠNG TÁC ĐỘNG CỦA SÉT, -222xeecEEExecEEExrrrtrerrrrkerree 28
2.3 HƯỚNG XÂM NHAP CUA SET ooeccsesessssssssssssvesssssesssscsssscssscssnsccsnecessecesnecnsees 28 2.4 GIẢI PHÁP CHÓNG SÉT LAN TRUYÈN TOÀN DIỆN 29 2.4.1 Chống sét lan truyền trên đường nguồn cấp điện . .5-c5¿ 30 2.4.2 Chống sét lan truyền trên đường điện thoạị - s2 2zx2zxvExrzeerser 32 2.4.3 Chống sét lan truyền trên đường truyền đữ liệụ -:cccccco 33
2.4.4 Các phương án bảo vệ chống xung sét điện từ (LPMS) theo tiêu chuẩn IEC
62.305 —-ẤẼẼÃỶÃẼ' 5 34
2.4.6 TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG LPZ 2 22©cez se 41
2.4.6.1 Vùng che chắn lưới điện của LPZ 1 trong trường hợp tia sét đánh trực
0 41
2.4.6.2: Vùng che chắn lưới điện của LPZ1 trong trường hợp của gần tia sét .43
2.4.6.3: VÙNG CHE CHẮN LƯỚI ĐIỆN CHO LPZ 2 VÀ CAO HƠN 46
"900 a0 SN 6n" 4ẠẠ 46
Trang 13b9: i10 8N nh 47
2.5.3 SU KET HOP CUA HE THONG NOI DAT VÀ HỆ THÓNG BAO BỌC .50 2.5.4 BAO BOC TAI RANH GIGI CUA LBZ cccsessessssssessscssessecsscessceseesseeseensenseens 52 CHUONG 3 MO HINH MAY PHAT XUNG SET TIEU CHUAN VA CAC PHAN 08:70 %6 3.1 Giới thiệu phần mềm Matlab-Simulink -. 5+ c5+cxeecrxvrerxereexee 37 °:INN 0 AH,.,H Ô 57 3.1.2 Simulink -s-s-©cx+©x<£cxctExtEEESEEEEẸE1121111171.71121112111111er kcrree 57 3.1.3 M6 hinh Simulink ccccsecsssssssssssessseessecssseceuccssecssecsnecsnecsevecneceueseaneesneereeees 59 3.1.4 Tin higu cla Simulink nhe 59 3.1.4.1 Các loại tín hiệụ -2-©-+©S2x+2+xt2x2213723.1271211211211.111111 1x1, 59 3.1.4.2 Làm viée v6i cdc load tin WiGu ịe eee ccescsescessessseceeesneseessenesseenesnees 59 3.1.5 Khởi động và dừng mô phỏng - + +24 Sàn HH H0 re 60 3.1.5.1 Khai báo tham sỐ -2-++£++++EE+E+EExverEExxetrkxrrertkrerrrkrrrie 60 3.1.5.2 Khởi động và đừng mơ phỏng, -2-+z2©++zeEE+++EEEetervrrrrxrrrrxee 61 3.1.5.3 Lựa chọn phương pháp mô phỏng liên tục hay rời rạc 61 3.1.5.4 XU LY Oi ec eccccccssescssesssessssseseseessssecssecssvcssssecssessssessvecsssessssecsssesesseeres 61 3.2 Hệ thống con trong Simulink .ccsccsesseessessssssssesssesssessssessesssecsssesssecssesesessercenee 62
3.2.1 Tổng quan về hệ thống tì i0 62 3.2.2 Tạo hệ thống 090000 63
3.2.3 Khai báo tham số hệ thống vùi ọ ÔỎ 63 3.3.2 Xây dựng mô hình nguồn phát xung -. ¿2 s+x<vcxzcvezcrecreeree 70 3.3.2.1 Xây đựng sơ đồ khốị ¿+ c2 2e E232 2112311131212 70
EU WN I0 0)i9 10 72
kc 0) 1 ẽaaa 3 75 3.4 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính năng kỹ thuật của chống sét van MOV .76 BALL CAU Số ọ3 Ô 76
3.4.2 Tính năng hoạt động của biến trở ZnQ 22s ceeerkecrxpereererree 78
Trang 143.5.2 MO HÌNH ĐIỆN TRỞ PHI TUYẾN TRÊN MATLAB -. 84 3.5.4 KIEM TRA )P UNG MO HINH MOV VOI MO HINH XUNG DONG 11 < mẽ 88 ch; 9‹30097) 0077 .,ÔỎ 90 3.6 MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN KHƠNG KHÍ SPARK GAP 91
3.7.1 Mô hình Spark Gap đơn giản - - nen Han 91
3.6.2 Xây dựng sơ đồ khối mô hinh Spark Gap c2cscccccccervecee 92 3.6.3 MƠ PHỎNG MƠ HÌNH SPARK GAP 5ccc7Svserkettrrirriierrree 95
3.7 Mô hình Triggered Spark Gap —TSG (khe phóng điện tự kích) 98
CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ, KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG
NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIÉN -2- 2-52 ©++ExtE+kSEEEEEEEEEEEerrkrrrrrkerreerkee 102
4.1 Phân vùng bảo vệ chống sét ¿- + 2cStọn2THTH22110112111121111 111tr, 102
4.2 Céng nghé chéng Set nh 6 “4 H.H)HH 103 4.3 Mục tiêu chung va nguyén tic phéi hop cdc SPD ọoo cccccccccssssssessesseesseesseeseeens 105
4.3.1 Mục tiêu chung của phối hợp các SPD -s c-<csce- 105 4.3.2 Nguyên tắc phối hợp -c:-ccsc222222112231.12111211.021 111 cerxre 106
4.4 Phối hợp biến đổi cơ bản cho hệ thống bảo vệ . c5-52-c5ccccccSo 107
in TU na ãÁÁ, , 107
FT V9:))90 629000 n-: 113
4.4.3 BIEN 8298108 aaạ ÔỎ 116 4.4.4 Phối hợp TSG với MOV ©2sc2222eC22EE22111.2211 211 121.eciL.cee 122 4.5 ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ LỌC SÉT -+-2- s2 ©secse©zscse+ 128 4.5.1 Trường hợp 1 (bảo vệ 1 tầng + thiết bị lọc sét): . . cec: 128 4.5.2 Trường hợp 2 (bảo vệ 2 tầng + thiết bị lọc sét): -ccccccrecerceee 131
Trang 154.6.2 272 135 4.7 Phối hop bảo vệ có bộ lọc sét và xét đến điện kháng đường dâỵ 137 4.8 Kết luận và hướng nghiên cứu, phát triển . .2- e2 ©++22xezrxz+rrscee 139
'thn‹{ 3 sẽ ẽ - Ô 139
Trang 16DANH MỤC TỪ VIÉT TẮT
ANSI: American National Standards Institute: Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ CM: Common Mode: Trang thai phé bién
DM: Differential Mode: Trang thai khac biét
GDT: Gas Discharge Tube: Ong phong khị
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 loạị PE: Protect Earth: Bảo vệ nối đất
PEN: Protect Earth Neutral: Bảo vệ trung tính + bảo vệ nối đất nối chung
SPD: Surge Protection Device: Thiết bị bảo vệ quá áp TBBV:Thiết bị bảo vệ TGS : Trigger Spark Gap: Khe hở phóng điện TN: Hệ thống nối đất TN TNC: Hệ thống nối đất TNC TNS: Hệ thống nối đất TNS TT: Hệ thống nối đất TT
SG: Spark Gap (khe phóng điện)
TSG: Trigger Spark Gap (khe hở phóng điện tự kích) MOV: Metal Oxide Varistor (bién trở oxide kim loại)
SAD: Sillicon Avalanche Diodẹ
Trang 17DANH MUC CAC BANG
BANG 1.1 TRANG THAI BAO VE QUA AP DOI VGI LUGI DIEN HA AP 25 BANG 2.1 HE SO CHE CHAN CUA MANG LUGI BAO BOC UNG VGI MOT
0/000 1 =x=£m=m 44
BẢNG 3.1 KÍCH THƯỚC BIẾN TRỞ 5-25 2cs xe SE EEEEeEsrrererreee 70 BANG 3.2 ĐƯỜNG KÍNH DANH ĐỊNH .222 5< 552ccSxeExekerszrrrrrreea 70
BANG 3.3: THONG SO KY THUAT MOV HA THE CUA HANG SIEMENS 89
BANG 3.4 KET QUA SO SANH KHI MO PHONG MOV HA THE CUA HANG
SIEMENS 0 cessssssssssssssssscsssecssssccsscsssssssssscsssscssssesssccsseccessesssecssnecssnecesncessuceenneeeneeesnes 90 BANG 4.1 XUNG SET CUC DAI THEO VUNG BAO VE VA MAT DO SET 103
BANG 4.3: KET QUA SO SANH KHI MO PHONG PHOI HOP SPD THEO
PHUONG PHAP PHOI HOP BIEN DOI I VOI II KIEU PHÓI HỢP THAY DOI
0, 9)/€®.40))/6850:7.(0A170000 57 115
BẢNG 4.2 - KÉT QUÁ SO SÁNH KHI MO PHONG PHÓI HỢP SPD THEO
PHƯƠNG PHAP PHOI HGP BIEN ĐÔI l 2-22-52 5s sezervervrreez 113
BANG 4.5: KET QUA SO SANH KHI MO PHONG PHOI HOP TSG THEO PHƯƠNG PHÁP PHÓI HỢP BIẾN DOI IID .scccsescsessssssesssecssssssessscnsssscsssesseesscase 127
BANG 4.6: KET QUA SO SANH KHI MO PHONG PHOI HOP SPD CUA BIEN 209)8/:)I2)E/9810⁄.0:1120620980I 0007 127 BẢNG 4.7: SO SÁNH ĐIỆN ÁP THÔNG QUA TRONG BA TRƯỜNG HỢP PHOI HOP BAO VE 1 TANG + BO LOC SÉT c¿©7sc5ccccrscvsccxecree 130 BANG 4.8 SO SANH DIEN AP THONG QUA TRONG BA TRUGNG HGP
PHO! HOP BAO VE 2 TANG + BO LOC SET uccesceescsssstessesssecsstessessseesssessueesee 133
BANG 4.9: KET QUA SO SANH TRUONG HOP BO QUA ĐIỆN KHANG VA
sssssssssecsusssuscsuvecurcssecssecssvessvessusssuessssessusssucssvsenecssecssussusessesssseensenssessessssstsscesseesseessesss 137
BANG 4.10: SO SANH DIEN AP THONG QUA TRONG TRUONG HOP PHOI
Trang 18DANH MỤC CÁC BIẾU ĐỎ, BO THI, SO BO, HINH ANH
HÌNH 1.2: XUNG QUA AP DO DONG CAT TAL .ccsccsssecssssssssseneeesecsseecenceneeenneenes 6 HÌNH 1.3: XUNG NHIEU DO CAM UNG SET ccssessesssessssssssecssccesecassesssecnvecasensee 6
HINH 1.1 DANG SONG QUÁ ĐIỆN ÁP TỨC THỜI TRÊN ĐƯỜNG NGUÒN
; 01ạ 5
HÌNH 1.4 QUAN HỆ TÀN SUÁT XUẤT HIỆN SÉT THEO BIÊN ĐỘ 7
HINH 1.5: SET DANH TRUC TIEP VAO KIM THU SET VA DUGNG DAY ::284:/0) 60 aắăắ11) , 8 HÌNH 1.6 DANG SONG 10/350 US sccsscsssessecssesssessesssesussssecssscssssnccaesusensceneensceneenss 8 HÌNH 1.7: SÉT ĐÁNH GIÁN TIẾP VÀO CƠNG TRÌNH . - 9 HINH 1.9: SU KET NOI DIEN oụ csccccsccssecssessssessssssssecnsessessseessessesssesesssesseeseseesssess 10
HINH 1.10: DIEN AP CAM UNG TRONG MOI TRUONG XUNG QUANH DAY 97 v03 00 4144ä5) ƠỎ 11 HÌNH 1.11 QUA AP DO NGAT MẠCH - 22-5225 se xe xrkertrrrrererrerree 11
HINH 1.13 CAU TAO VA NGUYEN LY HOAT ĐỘNG CỦA TSG 16 HINH 1.14 SO DO NGUYEN LY CUA THIET BỊ ọ.ceccsccssssssssssssesseesssessseesseensees 18 HINH 1.15 TU PHAN PHOI CHINH VOI THIET B] CHONG SET TREN 9)9/99/€8)/999)0Ẽ0015 ‹-4‹(AŒÄHHẬHH ơƠƠ 19
HINH 1.16 MỘT SÓ THIẾT BỊ CHÓNG SÉT LAN TRUYÊN TREN DUONG
NGUON VÀ ĐƯỜNG TÍN HIỆỤ 2-©25-©2S22CxtEEExeEEEEEExCEEEEEkrrrerrrrree 19
HÌNH 1.17: CÁC CÁP ĐỘ BẢO VỆ QUÁ ÁP DỰA VÀO KHẢ NĂNG CHỊU
9)0/.ÿ.1190/.wy›)i00:) n6 .4 ,ƠỎ 22
HÌNH 1.18: CÁC VÙNG BẢO VỆP - c2s 2k2 1221121112112, 23
Trang 19HINH 1.20: CACH LAP DAT THIET BJ] BAO VE QUA AP HA THE (LOAI 2/9))190/9⁄ 027.001 25
DUNG CHO MANG DIEN 3 PHẠ 22-52+ 22tr 25 HÌNH 2.1: SỰ GIA TĂNG ĐIỆN ÁP ĐÁT KHI SÉT ỐNH 29 HINH 2.2: SET LAN TRUYEN TREN CAC DUONG TIN HIỆỤ 30
HINH 2.3: DANG SONG QUA DIEN AP THEO THOI GIAN KHI ANH HUONG
DONG SET voccccssesscsssssscssesssesssessessssssccsecssessussscseceseesuecsscaueessecasseeccasesesensecneeneeeeteneees 31 HINH 2.4: CACH LAP DAT SPDS CHO NHUNG VUNG BAO VE THEO TIEU 0›I07.))81291E0 250857 31 HINH 2.6: SONG XUNG SET KHI DI QUA HAI CÁP BẢO VỆ 33 HÌNH 2.7: XUNG QUÁ AP LAN TRUYEN KHI CO TIA SET NH VAO CONG TRINH, VAO KIM THU SET DAT 6 BEN TREN TOA NHA HAY GO VUNG
LAN CAN 069Ề2)0/9))/619.\0 1009) V0 ọ.' Ô 34
HINH 2.8A LPMS SU’ DUNG VUNG BAO BOC VA PHOI HGP SPD BAO VE HÌNH 2.8B LPMS SỬ DUNG VUNG BAO BOC CUA LPZ1 VA SPD BAO VE Đ))(â9AV/.(0199/.05 A20 ạ Ô 35 HINH 2.8C LPMS SU DUNG DAY BOC BEN TRONG VA SPD BAO VE O NGO VAO CUA LPZ1- THIET BI BAO VE CHONG LAI XUNG SET DI VAO
CƠNG TRÌNH(U;<UạVÀ L<Ip) VA CHONG LAI BUC XA TU TRUONG
3:01 ".44ÓÔ) , 36 HiNH 2.8D LPMS BẰNG CÁCH CHỈ SỬ DỤNG "PHÓI HỢP SPD BẢO VỆ" d 36 HÌNH 2.9A LIÊN KÉT GIỮA HAI VÙNGLPZ1 SỬ DỰNG SPD 38 HÌNH 2.9B LIÊN KẾT GIỮA HAI VÙNG LPZI SỬ DỤNG CÁP BỌC HOẶC
9)/909.)009 10:91 x B, H H , 38
HÌNH 2.9C LIÊN KÉT GIỮA HAI VÙNG LPZ2 SỬ DỤNG SPD 39
Trang 20HÌNH 2.10Ạ BIÊN ÁP ĐẶT BÊN NGỒI CƠNG TRÌNH - 39
HINH 2.10B BIEN AP ĐẶT BÊN TRONG CƠNG TRÌNH (LPZ.0 MỞ RỘNG
\Z.018/ð4NHiỤọDOŨ 40
HÌNH 2.10C PHÓI HỢP SPD (0/1) VÀ SPD (1/2) -5c+c5cccexecrrserreee 40 HÌNH 2.10D CHI SU’ DUNG MOT SPD (0/1/2) (LPZ 2 MG RONG DEN LPZ 1)
suvssuscssusessssssscessusessssecsusessssecssesssuscesescssscessesssuseessecssneccasecsusesssseessucesneceanscssnecannecenetecees 40 HÌNH 2.11A: TỪ TRƯỜNG BÊN TRONG L.PZ, l -c7cccccccecee 41 HINH 2.11B: TU TRƯỜNG BÊN TRONG LPZ 2 - 2:25222c2sseczerre 42 HÌNH 2.12 ĐÁNH GIÁ CÁC GIÁ TRỊ TỪ TRƯỜNG TRONG TRƯỜNG HỢP
CỦA TIA SÉT ỐNH GẦN ĐĨ -¿2222E21221121221222111121E2.2122121112.cerrree 43
HÌNH 2.13 HE THONG NOI DAT BA CHIEU BAO GOM CAC MANG LUGI BAO BOC LIEN KET VOI HE THONG NOI ĐẤT -. -©55:-e: 46
HINH 2.14 HE THONG NOI DAT DẠNG LƯỚI CỦA MỘT NHÀ MÁỴ 47
HINH 2.15 SU DUNG GIA CO THANH CHO MOT CONG TRINH LIEN KET 279Ie1:2 00157 HHHẠ 48
HINH 2.16 LIEN KET DANG THE TRONG MỘT CƠNG TRÌNH CÓT THÉP 49 HINH 2.17 SU KET HOP CUA HE THONG DIEN TAO THANH HE THONG
:ÿ.\(95:09 SN caả )H , 50 HÌNH 2.18: KẾT HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP KÉT HỢP CÁC HỆ THÓNG ĐIỆN TỬ TRONG HỆ THỐNG BAO BỌC - 55c 2252221122 rtrrrrrrrrrrrreee 51 BANG 2.2 MAT CAT TOI THIEU CHO CAC THANH PHAN LIEN KET 52 HINH 2.19A KHONG BAO VE HE THONG .ccssessssssssecssessstessscssesssnecsnsessecseessnes 53 HINH 2.19B GIAM TU TRUONG BEN TRONG DI VAO LPZ BOI KHONG
GIAN CHE CHAN CUA NO wiseessessssssssssssessessseeseesseesecsvceseesecsseesucsssesecsseeanesseaseetees 53
HINH 2.19C GIAM ANH HUGNG CUA TRUONG TREN DUONG DAY THEO
Trang 21HÌNH 2.20 HEA THOANG NOAI NAAT PHAUI NAIT YEAU CAAU CUUA
I)!2.\10/92197.ÿ.))08.649009:19/ 7v 10155 55
HÌNH 3.1 THƯ VIỆN SIMULINK TRONG CHƯƠNG TRINH MATLAB 58
HÌNH 3.2 TRANG KHAI BÁO THAM SÓ MÔ PHỞỎNG 60
HINH 3.3 BANG THONG BAO LOI KHI CHẠY CHƯƠNG TRÌNH 62
HÌNH 3.4 HOP THOẠI TẠO GIAO DIỆN CHO HỆ THÓNG CON 64
HÌNH 3.4 GIAO DIỆN TẠO CURVE FITTING TOOLBOX 65
HÌNH 3.5 CỬA SỐ WORKSPACẸ 5-5 22tctttrrrerrrrrrrrrrrrrrrrrrrrer 65 ìihJiE 8 e07 0.0 vựnn ,ƠỎ 66 HÌNH 3.7 CỬA SỐ FIT TING 5-55: 222+ 222 x22 t.Errtrrrrrrtrrrrrrrrrrrrrrrer 66 HINH 3.8 90:0 09077 67
HÌNH 3.9 CỬA SỐ ANAL,YSIS 552552222 v2.1 tEtEtrrrrrirrrrrrrree 67 HÌNH 3.10 DẠNG SÓNG XUNG KHÔNG CHU KỶ CHUÂN 68
HÌNH 3.11 DANG SONG XUNG GOM TONG CUA HAI THANH PHAN 69
HỈNH 3.12: DUONG CONG XAC BINH TI SO B/Ạ ccssssssessscsssessssssesscesssecesssess 69 HINH 3.13: DUONG CONG XAC DINH TI SO AT) ecsssesssesssessssessssesseesseesseesneens 69 HINH 3.14 DUONG CONG XÁC ĐỊNH TỈ SỐ I1/1 5-5-5552 70 HÌNH 3.18 SƠ ĐỒ KHÓI TẠO NGUÒN PHÁT XUNG .-55 71
HINH 3.19 BIÊU TƯỢNG CỦA MƠ HÌNH NGN PHÁT XƯNG 71
HINH 3.20 KHAI BAO CAC THONG SO YEU CAU . -222 72 HINH 3.22 CAC THONG SO NGUON XƯUNG DÒNG -.5 - 73
HINH 3.23 DANG SONG NGUON XUNG DONG 8/20uS BIEN DO 20KA 73
HINH 3.24 DANG SONG NGUON XUNG DONG 10/350uS BIEN DO SKẠ74 HINH 3.25 SO DO MO PHONG NGUON XUNG ÁP 255-552 74 HÌNH 3.26 DẠNG SÓNG NGUỎÒN XƯNG ÁP 1,2/50uS BIÊN ĐỘ 5KV 75
HÌNH 3.27 DANG SONG NGUON XƯNG ÁP 10/350uS BIÊN ĐỘ 5KV 75
HÌNH 3.28 CẤU TRÚC BIẾN TRO VA ĐẶC TÍNH V-Ị 76
Trang 22HINH 3.31 HINH ANH MOV ụecsccccscsesssssesssssnccsccsssuesnesscsaccaesaseascarecucauseaneneeaeensens 79
HINH 3.34 DAC TUYEN V —I CUA MOV .esseesseecsseeceeesseceseeeseetseternensesnseasess 81 HÌNH 3.35 ĐÁP ỨNG CỦA BIẾN TRỞ XƯNG ZNO TỐC ĐỘ CAỌ 82 HINH 3.36 DAP UNG CUA BIEN TRO TINH DEN BIEN CAM DAU DAY )'9)01/90.400)/6599)) 60115 82 HÌNH 3.37 SƠ ĐỒ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MƠ HÌNH MOV ĐỀ NGHỊ
% ,ƠỎ 83
HÌNH 3.38: ĐẶC TINH V-I CỦA MOV CÓ SAI SỐ TOL, 10% 84
HÌNH 3.39: SƠ ĐỒ MƠ HÌNH ĐIỆN TRỞ PHI TUYẾN V=F() CỦA MOV 84
HÌNH 3.40: MƠ HÌNH MOV HẠ THỂ .- 5-5-5 Sc+creerterkerrervrrrrerkrree 85
HINH 3.41 HOP THOAI KHAI BAO BIEN CUA PARAMETERS CUA MO l;i))280) (9087.0020177 86 HÌNH 3.42: HỘP THOẠI INITIALIZATION CUA MO HiNH MOV HA THE .87 HÌNH 3.43: HỘP THOẠI THƠNG SỐ CỦA MƠ HÌNH MOV HẠ THẺ 88 HÌNH 3.58 SỞ ĐỒ MÔ PHỎNG ỐP ỨNG CỦA MOV HẠ THÉ 88 HINH 3.45: DIEN AP DU VA DONG DIEN QUA MOV KHI MO PHONG MOV
B40K275 VOIXUNG DONG 8/20US SKA, v.sccscsssssssesseessesstessesssesssesnssseesneesnsenteneees 89
HÌNH 3.46: ĐIỆN ÁP DU VA DONG DIEN QUA MOV KHI MO PHONG MOV B40K275 VOI XUNG DONG 8/20US LOKẠ scccssecssssessssescsseesssesssseesssessssecs 90 HINH 3.47 MO HINH KHE HG KHONG KHI DE NGHỊ - 91 HÌNH 3.48: SƠ ĐỒ KHÓI ĐIỀU KHIỂN SC -22- 52 5Sccsevcvesreererree 93 HÌNH 3.49 KHAI BAO CAC THONG SÓ TRONG BREAKER 93 HINH 3.50: SO DO MO PHONG PHONG DIEN KHE HO KHONG KHI TRONG vì ,Ơ 94 HÌNH 3.51: CAC THONG SO CAN KHAI BAO CHO MO HINH SPARK GAP.94 HINH 3.52: TAO BIEU TUONG CHO MO HÌNH TRONG MATLAB 95
Trang 23HINH 3.55: KHAI BAO CAC THONG SO CUA MO HINH NGUON XUNG AP
ssesseesauessusesansessusessuuessusessuesssssessuesssasssssesssesssuscesesssssssessecsssessssecsssecsssecsssessuescasecessessaees 96 HINH 3.56: KHAI BAO CAC THONG SO CUA MO HINH SPARK GAP 97 HINH 3.57 DAP UNG CUA SPARK GAP CO VBREAKER = 3KA VOI XUNG F08220 5179 177 97 HINH 3.58: DAP UNG CUA SPARK GAP CO VBREAKER = 3KV VOI XUNG F1 0000019100187 98 HÌNH 3.59: SƠ ĐỒ CÁU TẠO TRIGGERED SPARK GAP VỚI ĐIỆN TRỞ PHI 00040) 8 Ồ d1^:^:):5:')5)1Ä)1|.)}1}5ÕẼÃẼSŸẼ 99
HINH 3.60: SO DO KHOI DIEU KHIỂN 5-55- 52252222 2reExerxeterrerke 99
HINH 3.61: SO DO CAU TAO CUA KHOI ĐIỆN TRỞ PHI TUYỂN 99
HINH 3.62: SO DO MACH MO PHONG BP UNG CUA CHONG SET TSG 100
HÌNH 3.63: KHAI BAO THONG SO CHO TSG weesscsssssssssseesssesssseccssccassesssseenses 100 HINH 3.64: DAP UNG CỦA MƠ HÌNH TSG VỚI XUNG DÒNG 8/20uS 3KẠ ĐdDẦŨDỤẰẦẰẰỤẰỤẰỤẰẶẰẶẰ.WỒẰ.Ằ ,ƠỎ 100 HÌNH 3.65: ĐÁP ỨNG CỦA MƠ HÌNH TSG VỚI XUNG DÒNG 8/20uS 5KẠ C1 1221112111.2111 TT XE TT THX TH TH TH TH HT TH H111 1g gêu 101 HINH 4.1 CAC DANG XUNG SET TIEU CHUAN VA CAP BAO VE THEO ¡25871000075 HH ,., 102 HÌNH 4.2: ĐƯỜNG BAO ĐẶC TÍNH ĐIỆN ÁP ĐÓI VỚI THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ )I; 909.1 0157 -Ạ àHĂHẬÂĂHẬHdHẨẲH)Hà,àÀ 103 HÌNH 4.3: VÍ DỤ CHO CÁC ỨNG DỰNG CỦA SPD TRONG CÁC HỆ THÓNG 2;7981:1908)I€9/9) 00077 4Ä 104
HÌNH 4.4-MƠ HÌNH CƠ BẢN CHO NĂNG LƯỢNG PHÓI HỢP CỦA SPD 106
HÌNH 4.5: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI | 2-5562 2SECEEvErterrtrrrkrrrkerrvee 107
HINH 4.6: SO DO MO PHONG MATLAB PHÓI HỢP CÁC SPD CÓ ĐẶC TUYẾN ĐIỆN ÁP/DÒNG ĐIỆN LIÊN TỤC -2 22-©5¿czevczevcrerree 108
Trang 24HINH 4.8 PHOI HOPBIEN DOI I — PHOI HOP 2 SPD VGI XUNG DONG CO ;1518296) 9.0177 109 HINH 4.9: PHOI HOPBIEN DOI I — PHOI HOP 3 SPD VOI XUNG DONG CO 390291) 109 HINH 4.10: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI I— 1SPD VGI XUNG DONG CO BIEN DO P_.Ụ€ OỌ 110 HINH 4.11:PHÓI HỢPBIÊN ĐÔI I - PHOI HOP 2 SPD VOI XUNG DONG CÓ :1982/90/)- 00177 , 110 HINH 4.12: PHOI HOPBIEN DOI I - PHOI HOP 3 SPD VGI XUNG DONG CO ?119185052) 08.7 111 HÌNH 4.13: PHOI HOPBIEN ĐỎI I - PHÓI HỢP 1 SPD VỚI XƯNG DÒNG CÓ 1i91820-6.011A8Ẻ 7ẹ 111 HÌNH 4.14: PHÓI HỢPBIÊN ĐỎI I - PHÓI HỢP 2 SPD VỚI XUNG DONG CO ;119189090)- 00006 HHH 112 HÌNH 4.15: PHÓI HỢPBIÉN ĐỎI I - PHÓI HỢP 3 SPD VỚI XƯNG DÒNG CÓ 119021900: 00085 .H 112
HÌNH 4.16: PHÓI HỢP BIEN ĐÔI IỊ 2-5 52 s2SSEetxetxesrrerresree 113
HINH 4.17: PHO] HGPBIEN DOI II - SPD VOI XUNG DÒNG CÓ BIÊN ĐỘ SA, cessccsssesssesssessssessuesssscsassssscssucssesssesssusssusesssssusesssessecssscesecesvecsassesscessesseensassavessiee 114 HINH 4.18: PHOI HOP BIEN DOI II - SPD VGI XUNG DONG CO BIEN DO °Ù.€t 114 HINH 4.19: PHOI HOP BIEN DOI II - SPD VOI XUNG DONG CO BIEN ĐỘ „© 115 HÌNH 4.20: PHĨI HỢP BIẾN ĐÓI IIỊ - 2-22 552©5+2x£zeecxecresrxerree 116 HINH 4.21: SO DO MO PHONG PHOI HOP CAC SPD CO DAC TUYẾN ĐIỆN AP/DONG DIEN KHONG LIEN TUC cccsccsssssssesssesssesssessssecseccsseesscssaeessecessersees 117 HINH 4.22: PHOI HOPBIEN DOI III- SPD VOI XUNG DONG CO BIEN ĐỘ kìc.4'Ơ=-Õ' ồ£ÕồỶÃẼÊ 118
Trang 25HÌNH 4.23: PHÓI HỢPBIÉN ĐỎI III- SPD VỚI XUNG DONG CO BIEN DO ` .4d ,ƠỎ 118 HÌNH 4.24: PHĨI HỢP BIẾN ĐÔI III- SPD VỚI XƯNG DÒNG CÓ BIÊN ĐỘ 0: 0N" ÔỎ 119 I:(985(9501.c00) 0 119 HINH 4.25: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI III- SPD VỚI XUNG DÒNG CÓ BIÊN ĐỘ ”0.€ W0 hạ -.4 H ,ÔỎ 120 PHÓI HỢP 1SG + 2MOV 2 2t 1221121117112 xe 120 HÌNH 4.26: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI III- SPD VỚI XUNG DONG CO BIEN ĐỘ r0: 0 aa-'Ý'®'Ã'®€Ẽ'+5Ẽ 121 PHÓI HỢP 1SG + IMOV cccccssessssesssssscsssesssuccassesssscsssecsssecessscessessssscnsecesssssssseesses 121 HÌNH 4.27: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI III- SPD VỚI XUNG DONG CO BIEN ĐỘ U€.tđitiỶ1ỒỖ 121 PHOI HGP 1SG + 2MOV ccccssssssssessssscsssccsssscssecssssssssecssuessssecssnecssnecnsscsssecsscesnacs 121 BANG 4.4: KET QUA SO SANH KHI MO PHONG PHOI HOP SPD THEO PHUONG PHAP PHOI HOP BIEN DOI 3 cccscssssssssssssssessesesessseesecsecesessneeseesseeees 122
HINH 4.28: SO DO MO PHONG PHOI HOP CAC SPD CO DAC TUYEN DIEN
AP/DONG DIEN KHONG LIEN TUC ụssssssssssssssesssessscsssecssessssessecesseessseeseenseesses 122
HÌNH 4.29: PHÓI HỢP BIẾN DOI III-ITSG VOI XUNG DONG CO BIEN ĐỘ 4 - BH H.Ả , 123 HINH 4.30: PHOI HOP BIEN DOI II-1TSG+IMOV VGI XUNG DONG CO :39)E3/9E) 0 .^ HHHẠ 123 HÌNH 4.31: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI HI-1TSG+2MOV VỚI XUNG DÒNG CÓ 31182067 - iiIiA_ạ 124 HÌNH 4.32: PHÓI HỢP BIẾN ĐỎI III_1TSG VỚI XUNG DONG CO BIEN DO 2) €.nn.4 ,ÔỎ 124
Trang 26HÌNH 4.34: PHÓI HỢPBIÉN ĐÔIII—1TSG+2MOV VỚI XUNG DONG CO BIEN ?)9#)1.€ÁẮÝỶÝ ÒỎ 125 HÌNH 4.35: PHOI HOP BIEN DOI III-1TSG VGI XUNG DONG CO BIEN ĐỘ TOKA, csscsscssccscsessesscsesesssesscsessesessnssessesucsussessessesuesnssesessucavsnssessesasenssassesatssessessssessceses 126 HÌNH 4.36: PHOI HOP BIEN DOI III-1TSG+1MOV VOI XUNG DONG CÓ HINH 4.37: PHOI HOP BIEN DOI II-1TSG+2MOV VOI XUNG DONG CO
1906209000-007 126 |]! 3195y/U-€aŸỶŸỶẲẲẮẶỀ Ạ ,Ơ 126 HÌNH 4.38: MƠ HÌNH PHÓI HỢP BẢO VỆ 1TÀNG + BỘ LỌC SÉT 129 HÌNH 4.39: ĐIỆN ÁP THÔNG QUA TẢI TRONG TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG BO LOC SET n ,ÔỎ 129
HINH 4.40: BIEN AP THONG QUA TAI TRONG TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG BO LOC SET L=150nH, RL=17MQ, C=50uF VOI XUNG DONG 20KA 8/20uS
HÌNH 4.41:MƠ HÌNH PHĨI HỢP BẢO VỆ 2 TANG + BO LOC SET 131
HÌNH 4.42: ĐIỆN ÁP THÔNG QUA TẢI TRONG TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG BỘ
LỌC SÉT L=30uH, RỊ=1.7MO, C=50uF VỚI XUNG DÒNG 20KA 8/20uS 132
HÌNH 4.43: ĐIỆN ÁP THƠNG QUA TẢI TRONG TRƯỜNG HỢP SỬ DUNG BO LỌC SÉT L=150uH, R[=17MO, C=50uE VỚI XƯNG DÒNG 20KA 8/20u5 132 HÌNH 4.44: XUNG ĐIỆN ÁP GIỮA DÂY DẪN VÀ THANH LIÊN KÉT 134
HÌNH 4.45: MƠ HÌNH MƠ PHỎNG PHÓI HỢP 1SPD BỎ QUA CẢM KHÁNG
399)€0.9 20177 .Ạ ÔỎ 135
HÌNH 4.46: MƠ PHỎNG BỎ QUA ĐIỆN KHÁNG TRÊN ĐƯỜNG DÂỴ 135
HINH 4.47: MO HINH MO PHỎNG PHÓI HỢP 1SPD XÉT ĐẾN ĐIỆN KHÁNG
›99e0.S2777ẹ aị 136 HÌNH 4.48: MO PHONG BO QUA DIEN KHANG TREN DUONG DAỴ .136 TINH DIEN KHANG CUA DAY NOI .cesscsssessssssssessssessecsssccssessscssascsseesseesssensesens 137
;19I5E S0 19)8)/9)0101/.0 1 1885 e4 137
Trang 28dộng đông sét mạnh Mùa dông ở Việt nam tương đối dài bắt đầu từ khá sớm và kết thúc
khá muộn Số ngày đông trung bình khoảng 100 ngày/năm và số giờ dông trung bình là 250 giờ/năm Trên nền hoạt động dông trơng đối mạnh này có độ chênh lệ ch khá lớn về
mức độ hoạt động đông ở các vùng Có những nơi có số giờ đông nhỏ như Cam Ranh (55
giờ/năm), bên cạnh đó lại có khu vực đạt số giờ dông tới 489 giờ/năm như ở A Lướị Sét có cường độ mạnh ghi nhận được bang dao déng ky tu déng cé bién d6 Ị = 90,67kA (Số liệu của Viện Nghiên Cứu Sét Gia sàng Thái Nguyên) Khi trời mưa dông, có hiện
tượng sét xảy ra, bên cạch việc trực tiếp gây ra những tổn thất về vật chất bị sét đánh, sét còn gián tiếp phá huỷ những vật dụng nơi không xảy ra hiện tượng sét bằng con đường lan
truyền trên những đường dây tín hiệu, dây điện, dây kim loại, làm cho những vật dụng
khác cũng tê liệt, không thê hoạt động được
Theo Viện Thông tin bảo hiểm - Insurance Information Institute, NY, (NY
Press Release 11 August 1989): Sét lan truyền và các xung quá điện áp khác có thể
gây hư hỏng cho các tài sản, thiết bị điện-điện tử, viễn thông ước tính đến hơn 1.2
tỷ USD mỗi năm chỉ tính trên nước Mỹ Số tiền này chiếm xấp xỉ 5% chỉ phí bảo hiểm trên toàn nước Mỹ
Mặt khác theo Holle và các tác giả khác, Journal of Applied Met, Vol 35,
Nọ8, August 1996: Phí bảo hiểm chỉ trả cho hư hỏng do xung sét lan truyền và xung quá điện áp khác là 332 triệu USD hàng năm ở Mỹ, nhưng nhiều tổ chức vẫn
không mua bảo hiểm cho dạng hư hại tài sản nàỵ Trung bình chỉ có 1 trên 57 vụ sét
đánh được bảo hiểm trên nước Mỹ
Trang 29nghệ mới là cấp bách và cần thiết
Một thực tế nữa là ở Việt Nam các mô hình thử nghiệm hay nguồn phát xung sét chưa có hoặc đã có nhưng được giữ bản quyền bởi các hãng sản xuất thiết bị
chống sét nước ngoài nên việc đánh giá các thiết bi chống sét lan truyền nói riêng
còn hạn chế Do đó, cần phải dựa vào các phần mềm mô phỏng để đánh giá các phan tử của thiết bị chống sét thay cho các mô hình cụ thể Ngồi ra, khi mơ phỏng bằng phần mềm kết quả có độ tin cậy và chính xác caọ
Luận văn này dựa trên việc nghiên cứu mô hình các thiết bị chống sét lan
truyền, quá áp, các mô hình nguồn phát xung sét tiêu chuẩn, từ đó thành lập các mô hình và mô phỏng để so sánh, đánh giá và tìm giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền
trên đường nguồn cho thiết bị điện và điện tử 1 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
Mục tiêu của luận văn là:
Mục tiêu tổng quát: Đánh giá các giải pháp bảo vệ chống sét cho các thiết bị điện và điện tử bên trong tòa nhà
% Mục tiêu cụ thể:
° Xây dựng mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn o Xây dựng mô hình các phần tử bảo vệ
o Đánh giá kết quả bảo vệ của các giải pháp dựa trên kết quả mô
phỏng
oO Đề xuất giải pháp bảo vệ hợp lý với từng trường hợp cụ thé
Nhiệm vụ của luận văn:
Tổng quan, các giải pháp bảo vệ chống sét thiết bị điện, điện tử bên trong tòa nhà; Mô hình hóa và mô phỏng các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường
Trang 30Phạm vi nguyên cứu của luận văn là trên các thiết bị và giải pháp bảo vệ chống sét trên đường nguồn hạ áp
3 CAC BUOC TIEN HANH
e Thu thập, chọn loc tài liệu liên quan cần thiết
e Tổng hợp và phân tích các tài liệu sau khi đã chọn lọc e Nghiên cứu các tiêu chuẩn chống sét trong và ngoài nước e Khảo sát các dạng thiết bị chống sét lan truyền
se Nghiên cứu mô hình phần tử MOV (Metal Oxide Varistor) e Lập mô hình mô phỏng
e Đánh giá, kết luận, rút ra các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn hạ áp
4 DIEM MOI CUA LUAN VAN
e Lập mô hình so sánh hiệu quả bảo vệ của các thiết bị cắt sét sử đụng công nghệ khác nhaụ
e Lập mô hình phối hợp bảo vệ của các thiết bị chống quá áp
© Lập mô hình đánh giá ảnh hưởng thiết bị lọc sét
5 GIÁ TRỊ THỰC TIỀN CỦA LUẬN VĂN
e Kết quả nghiên cứu phần nào đáp ứng công tác nghiên cứu lựa chọn, phối
hợp và kiểm tra hiệu quả các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn hạ áp một cách chính xác trong điều kiện thiếu phòng thí
nghiệm như hiện naỵ
° Cung cấp một công cụ mô phỏng hữu ích cho những ai quan tâm đến việc nghiên cứu đáp ứng của thiết bị chống sét dưới tác dụng của xung sét lan
truyền và đánh giá hiệu quả của các hệ thống bảo vệ chống sét lan truyền trong các
Trang 31e Đề tài có khả năng phát triển những cấp nghiên cứu cao hơn trong điều kiện cho phép
6 NOI DUNG CUA LUẬN VĂN Mớỡ Đầu : Tổng quan
Chương I : Hệ thống bảo vệ chống xung điện từ
Chương 2 : Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho thiết bị điện và điện tử
Chương 3 : Mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn và các phần tử bảo vệ
Chương 4 : Phân tích các giải pháp báo vệ, kết luận và hướng nguyên cứu phát triển
Trang 32biến trong hệ thống điện Các phân tử bán dẫn này rất nhạy cảm với các hiện tượng quá áp có thể xuất hiện trong hệ thống điện phân phối xoay chiềụ
Quá áp trong mạch điện xoay chiều có thể gây ra sự hư hỏng vĩnh cữu hay tạm thời của các phần tử điện - điện tử và hư hỏng kế cả hệ thống điện Việc bảo vệ chống lại quá áp quá độ có thể thực hiện bằng cách sử dụng các phân tử được thiết kế đặc biệt mà nó sẽ giới hạn biên độ của quá áp bằng một trở kháng lớn nối tiếp
hay bằng một trở kháng nhỏ mắc shunt
Trong đó, quá áp quá độ là kết quả của sự phóng thích đột ngột năng lượng tồn
tại trước đó từ các điều kiện tự nhiên như sét đánh hoặc điều kiện phát sinh từ việc
đóng cắt tải có tính cảm hay việc phóng điện các điện cực Các hư hỏng gây ra bởi
hiện tượng quá áp phụ thuộc vào tần xuất hiện, giá trị đỉnh và dạng sóng của quá áp Sóng quá điện áp có dạng sóng xung gia tăng đột ngột (do sét hay do các thao tác đóng cắt có tải trên lưới) và có khả năng gây hư hỏng các thiết bị, mạng máy
tính, các thiết bị trong mạng viễn thông mà trong vấn dé vận hành rất khó phát hiện, đặc biệt là các thiết bị điện tử rất nhạy cảm
Những sự cố này xuất hiện ở các mạng lưới phân phối điện do ngắt mạch hay các sự cố thường xuyên hình thành suốt một thời gian dài (chu kỳ của sóng AC), nhưng quá điện áp khá thấp bằng 1,2 tới 1,4 p.u
SF SF Xx à 1M mang
TOV - Quá áp tức thời
Hình 1.1 Dạng sóng quá điện áp tức thời trên đường nguồn hạ áp
Một xung điện áp điễn ra trong thời gian cực ngắn nhưng lại có sự thay đổi giá
Trang 33các thiết bị kết nối với đường dây điện thoại, Ethernet, cáp đồng trục, cáp thong tin, Hình 1.2 và 1.3 mô tả đặc tính các sự cô quá áp xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn, chi trong một phân triệu giây, nhưng lại có cường độ rất lớn (KV) Những sự cô này được gọi là điện áp xung hay điện áp tức thờị Hai nguyên nhân phổ biến của các sự cô này là đóng ngắt các tải cảm và nhiễu sinh ra do sét trong từ trường với áp điện áp tự cảm trên hệ thống điện trong tòa nhà
hockey Hinh 1.2: Xung qua ap do déng cắt tải
|
^#+ hos
Hinh 1.3: Xung nhiéu do cảm ứng sét
1.2 TANG SUAT XUAT HIEN SET
Trang 34
| —~———- —
œ + —— , i’ :——' —
e bàn at sO ac 133 12E tác WE tao =c
Giá trị dinh dong sét, KA
Hình 1.4 Quan hệ tân suất xuất hiện sét theo biên độ
-Khoảng 40% cơn sét có dòng sét lớn hơn 20kẠ
-Khoảng 5% cơn sét có dòng sét lớn hơn 60kA (hoặc 95% cơn sét có dòng sét
đưới 60kA)
-Khoảng 0,1% cơn sét có dòng sét lớn hơn 200kẠ
(Dữ liệu được thống kê trên 5,4 triệu lần sét đánh từ năm 1995 — 2005 của Meteoragẹ) 1.3 DẠNG XUNG SÉT Dạng xung sét phụ thuộc vào cách thức sét tác động vào đường dây tải điện hay đường tín hiệụ 1.3.1 Dang song 10/350ps
Dang song 10/350ps thường là xung sét lan truyền do sét đánh trực tiếp vào đường dây trên không lân cận công trình hoặc đánh trực tiếp vào kim thu sét trên
Trang 35
Hình 1.5: Sét đánh trực tiếp vào kim thu sét và đường đây trên không Dang song 10/350 ps duge biểu diễn trong Hình 1.6 IiBu1] 10 0.5 > 200 4nn 600 80D 1000 ¢ [ps] 350 ps Hình 1.6 Dạng sóng 10/350us 1.3.2 Dạng sóng 8/20ns
Dạng sóng 8/20us thường là xung sét cảm ứng do sét đánh vào đường dây trên không cách công trình một khoảng cách xa hoặc do sét đánh vào một vật gần đường
Trang 36Dạng sóng 8/20us được biểu diễn trong Hình 1.8 + JiS} Hình 1.8 Dạng sóng 8/20us
1.4 ANH HUONG CUA SET DANH LEN DUONG DAY DIEN
Các dòng điện trên không phân bố ở các khu vực có địa hình rộng và do đó rất
dễ bị sét đánh Sự phóng điện khí quyên khác trong vùng lân cận gây ra quá áp dọc
theo đường dây điện Trong trường hợp đó, các dòng điện truyền hoạt động như một
anten trải rộng Mạng lưới đường dây chủ yếu được thiết kế để truyền điện năng tuy
Trang 37> Sét đánh trực tiếp lên dây pha (phá vỡ từ trường)
> Sét đánh trực tiếp lên dây dẫn có bọc vỏ bọc ở trên không h oặc trên tòa
nhà, sau đó phóng điện tới dây dẫn phạ
> Sét đánh cách xa dây điện vải trăm mét (đánh gián tiếp), phương thức này gây ra quá áp trên đường dây điện.Xung lực quá áp sinh ra do sét đánh trực tiếp hay gián tiếp truyền từ điểm xung lực qua
Các nguyên nhân gây ra quá áp toàn bộ mạng lướị Những xung lực này có thé được truyền qua các máy biến thế từ mức độ cáo đến thấp mà tại đó chúng bắt đầu một nguồn nhiễu quá áp khác
1.4.1 Sự ghép điện từ
Kết nối điện là nguyên nhân gây ra hầu hết các sự cố quá áp nguy hiểm nhất và xuất hiện ở mối nối của 2 dây điện có điện áp vận hành khác nhau hay các cung điện giữa các dây điện Ví dụ thể hiện mối quan hệ giữa hệ thống viễn thông và các cáp điện (hình 1.9a) Quá áp có thé truyền từ mạng lưới này sang mạng lưới khác nêu tồn tại mối ghép điện dung giữa hai mạng lưới (hình 1.9) hay có điện dung ký sinh và nó sẽ truyền quá áp từ phần có quá áp cao xuống phần có quá áp thấp khi phan quá áp cao không cân băng Sự ghép nối phố biến nhất giứa hai mạng lưới là mắc nối quy nạp Theo định luật Faraday thì từ trường luôn thay đổi sẽ sinh ra quá áp ở mạch bên trong nó Nếu từ trường phản hỏi lại dòng điện quá độ với tỷ lệ thay đổi cao thì quá áp sẽ được sinh ra bên trong mạch (hình 1.9c)
by dién dung C) điện cảm
Hình 1.9: Sự kết nôi điện
Trang 38trong các đám mây giông và ở các đám mây xa hơn sẽ sinh ra từ trường xung quanh Điện trường ngăn cách phóng điện trong các công trình kim loạị Vì
đặc điểm xung của dòng sét, tỷ lệ thay đổi của từ trường trong mạch dẫn rất nhanh
và quá áp có thể được sinh rạ Một ví dụ của độ cảm ứng là sét đánh và một dây
thoát sét được lắp ở một ngôi nhà (hình 1.10)
Trang 391.4.2 Quá điện áp thao tác
Quá điện áp thao tác là sự gián đoạn tạm thời gây ra bởi các hoạt động ngắt mạch, điều kiện sự cố hoặc giải quyết sự cố trong một nguồn điện Bất kỳsự thay
đổi đột ngột nào bên trong hệ thống cũng có thể dẫn đến dao động tắt dần với tần số cao thể hiện rõ chỉ khi hệ thống ôn định lại sang trạng thái chắc chắn mớị Hoạt động ngắt mạch trong một nguồn cung cấp điện có thể gây ra do có chủ ý (tải hay ngắt tụ mạch) hay có thể xảy ra ngoài ý muốn (lỗi nguồn điện) Khi đóng hoặc ngắt
một mạch tải RCL bằng một cầu dao ngắt mạch, giá trị quá áp thao tác thường
không vượt quá hai lần giá trị quá áp định mức hệ thống (hình 1.11) Quá áp tối đa chủ yếu được xác định bằng cách đóng ngay lập tức các cầu dao liên quan tới hay điện áp của nguồn điện Quá áp có tần số cao nhất xuất hiện khi cầu đao đóng lại ở giá trị điện áp cung cấp cao nhất Quá áp cao hơn thường có thể xuất hiện do phụ tải cảm ứng ngắt mach như phần cảm điện của máy biến thế, mô tơ hoặc phụ tải điện dung Sự can thiệp của dòng ngăn mạch cũng góp phần gây ra quá áp Khi với cầu dao ngắt mạch gây ra quá áp, đây cũng chính là giá trị cao nhất tương quan với giá trị điện áp tầng số lưới điện tại lúc xảy ra ngắn mạch Hình dạng sóng của quá áp là các sóng dạng vòng Tỷ lệ tăng quá áp thường ở mức một vài kV/Hs trong khi quá trình chuyển tiếp có thể kéo dài từ is đến ms
Thời gian diễn ra của quá áp thao tác thường lâu hơn của xung điện do sét đánh rất nhiều lần; nhưng điện áp tối đa của nó lại yếu hơn điện áp tối đa do sét đánh gây rạ Giá trị tối đa được xác định bằng sự phản hồi của thiết bị điện áp thấp,
độ tự cảm và điện dung của dòng điện, các loại ngắt mạch (bật/tắt cầu dao hay cầu
chì) và hình thức tảị
1.4.3 Quá áp ngắn hạn
Quá áp ngắn hạn (TOV) được xác định như quá áp AC có thời gian đáng kể và
biên độ xuất hiện trong một hệ thống có sự có Một dãy chuỗi các hiện tượng là hậu
Trang 40năng xâm nhập của quá áp ngắn hạn
1.4.4 Xung điện sinh ra do sự phóng tĩnh điện
Sự phóng điện xung quanh chúng ta thường được phân biệt bởi ảnh hưởng bên ngoài như sự chuyên động của các vật liệu khác nhaụ Sự phân biệt này làm cho các vật thể được nạp điện phá vỡ trường điện từ tĩnh ở khu vực lân cận Khi hai vật thể
được nạp điện đủ gần nhau, cường độ của trường điện từ tĩnh đạt giá trị nhất định và
xảy ra sự phóng tĩnh điện Độ lớn của điện áp fĩnh điện và các dạng sóng phóng điện thể hiện đặc điểm xung lực với thới gian tăng lên là na nô giây và quá trình 0.1 us Dòng điện tối đa đạt 100A trong khi đó quá áp tối đa đạt 40kV (hình 1.12) tt HA so Vu=40kVW so ao 20 ©” 10 20 30 40 50 60 70 80 90.100 120 Wins) Hình 1.12 Phóng dòng điện dung 1.5 CONG NGHE CHONG SET LAN TRUYEN TREN DUONG NGUON HA AP
1.5.1 Khe phéng dién (Spark Gap)
Khe phóng điện được cấu tạo bởi hai bản kim loại cứng cố định ở một
khoảng cách định trước Một điện cực được nối với mạng điện, còn điện cực kia
được nỗi với đất Không khí giữa hai cực sẽ bị ion hóa tại một điện áp khe hở
giữa hai điện cực Hiện tượng không khí bị ion hóa tạo ra một trở kháng thấp
giữa hai bản cực
Điện áp đánh thủng phụ thuộc vào độ âm của không khí cho nên khe phóng
điện được sử dụng chính ở mạng có điện áp cao mà ở đó không đòi hỏi độ
chính xác caọ Khe phóng điện có vỏ bọc là thủy tỉnh hoặc kim loạị