Bảo vệ chống sét lan truyền trong mạng hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - TRẦN HOÀNG VŨ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - TRẦN HOÀNG VŨ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : ……………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) STT Họ & Tên Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP HCM PHỊNG QLKH – ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -TP.HCM, ngày … tháng … năm …… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN HỒNG VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng năm sinh: 09/07/1984 Nơi Sinh: Long An Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1241830044 I- TÊN ĐỀ TÀI: BẢO VỆ CHỒNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Giới thiệu tổng quan chống sét lan truyền Tìm hiểu cơng nghệ chống sét lan truyền đại Mơ hình mơ thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp Mơ hình máy phát xung sét chuẩn Đánh giá giải pháp chống sét lan truyền mạng hạ áp III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/06/2013 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/12/2013 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, cho phép tơi bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu & Q Thầy Cơ Trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM, Phòng Sau Đại Học Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, giúp đỡ hướng dẫn tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, cho phép tơi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Quyền Huy Ánh tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể bạn học viên lớp Cao học 12SMĐ Trường Đại Học Cơng nghệ Tp.HCM khóa 2012-2013 động viên, khích lệ giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận văn Xin cảm ơn Thầy Cơ - Gia Đình, Bạn Bè ln bên tơi, động viên giúp đỡ Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực Luận văn TÓM TẮT ĐỀ TÀI 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 khơng đề cập đến nhược điểm Vì vậy, cần nhận biết đánh giá tính kỹ thuật quan trọng loại bỏ thông tin khơng quan trọng, chí gây lầm lẫn việc định lựa chọn TBBV yêu cầu thiết Các thông số kỹ thuật xem xét để đánh giá thiết bị bảo vệ bao gồm: mức chịu áp lâu dài, điện áp thông qua, giá trị xung, tuổi thọ, tốc độ đáp ứng, khả tản lượng sét, công nghệ Trong thông số trên, thông số điện áp thông qua quan trọng Đề tài nghiên cứu cấu tạo nguyên lý hoạt động biến trở oxide kim loại (MOV) bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Xây dựng mô mơ hình MOV hạ mơi trường Matlab, kiểm tra đáp ứng mơ hình MOV với xung dòng chuẩn, xác định lượng hấp thụ MOV, xác định cơng thức tiêu tán trung bình MOV xác định số xung sét lặp lại mà MOV chịu phương pháp qui xung sét chuẩn (8/20µs) xung vuông Các thông số cần nhập vào mơ hình MOV đơn giản, hồn tồn cung cấp nhà sản xuất Hơn nữa, người sử dụng có khả cập nhật thêm cho mơ hình cần thiết Ngoài ra, luận văn đề cập đến yếu tố ảnh hưởng đến hiệu 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 bao gồm: công nghệ chống sét, lựa chọn phối hợp bảo vệ TBBV đánh giá hiệu bảo vệ thiết bị lọc sét Luận văn bao gồm nội dung sau đây: Giới thiệu tổng quan chống sét lan truyền Tìm hiểu cơng nghệ chống sét lan truyền đại Mơ hình mơ thiết bị chống sét lan truyền mạng hạ áp Mơ hình máy phát xung sét chuẩn Đánh giá giải pháp chống sét lan truyền mạng hạ áp Kết luận ABSTRACT Currently on the market there are many types of devices Surge protection on power lines ( TBBV ) by different manufacturers with diverse technologies The selection TBBV high effective protection at the least expensive , often difficult because manufacturers often provide information related to product advantages without the disadvantages mentioned Therefore , it is necessary to identify and evaluate the key technical features and remove the unimportant information , and even can cause confusion in the selection decision is TBBV urgent requirement The specifications are reviewed to assess the protective device includes : a long-term bear the pressure , through voltage , pulse value , longevity, speed of response , the lightning energy dissipation capability , the technology In the above parameters , voltage parameters passed is most important This topic studied composition and operation principle of metal oxide varistor (MOV) for Surge protection on low voltage power line Construction and simulation models MOV voltage in Matlab environment, meet the test pulse flow model with standard MOV, determine the energy absorbed by MOV, determine average formulas dissipation of MOV and determine the MOV lightning pulse repetition that can withstand lightning impulse provided by the standard method (8/20μs) square pulses The parameters of the model enter into MOV simple, entirely provided by the manufacturer Furthermore, users can also add the ability to update the model as needed In addition, the thesis also mentions the factors affecting effective lightning protection on low voltage power line in order to optimize the security features and enhanced reliability during operation Factors affecting this include lightning protection technology, the choice of the protection coordination and assessment TBBV protective effect of the clay filter device Thesis includes the following main contents: Overview of Surge Protection Learn Surge Protection technology modern Model and Simulation Surge Protection devices in low voltage networks Model standard lightning impulse generator Evaluate solutions Surge in low voltage networks Conclusion MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii ABSTRACT iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xii CHƯƠNG MỞ ĐẦU I GIỚI THIỆU 01 Đặt vấn đề 01 Nguyên nhân hình thành sét 02 Tính cấp thiết đề tài 04 II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mục tiêu đề tài 05 Nội dung nghiên cứu 06 Điểm luận văn 06 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu 06 4.1 Phương pháp luận 06 4.2 Phương pháp nghiên cứu 07 Nội dung luận văn 07 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP & PHẦN MỀM MATLAB 1.1 GIỚI THIỆU 08 1.2 TẦN SUẤT XUẤT HIỆN SÉT 10 1.3 DẠNG XUNG SÉT 10 1.3.1 Dạng sóng 10/35µs 10 1.3.2 Dạng sóng 8/20µs 11 1.4 BIÊN ĐỘ XUNG SÉT 1.4.1 Hiện tượng độ 12 1.4.2 Tỷ lệ xuất hiện tượng độ 13 1.4.3 Hiện tượng độ tiêu biểu 15 1.4.4 Bảo vệ độ 16 1.5 Các thiết bị bảo vệ áp 16 1.5.1 Bộ lọc 16 1.5.2 Máy biến áp cách ly 17 1.5.3 Khe hở phóng điện 17 1.5.4 Diod thác Silic 19 1.5.5 Biến trở oxid kim loại (MOV) 19 1.6 CÁC THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG CẤP NGUỒN HẠ ÁP 1.6.1 Thiết bị cắt sét 21 1.6.2 Thiết bị lọc sét 22 1.7 CÁC TIÊU CHUẨN TRONG BẢO VỆ QUÁ ÁP 1.7.1 Bảo vệ áp theo ANSI/IEEE 22 1.7.2 Bảo vệ áp theo IEC 23 1.7.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp 23 1.7.4 Chống sét lan truyền 25 a) Chống sét lan truyền cho trạm biến áp ³ 1000v (1kv) b) Chống sét lan truyền cho lưới điện hạ pha 220/380v – 50/60hz 1.8 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 1.8.1 Khởi động chương trình Matlab 29 1.8.2 Các khối sử dụng mơ hình 30 1.8.3 Giới thiệu công cụ Curve Fitting Toolbox 32 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN HIỆN ĐẠI 2.1 GIỚI THIỆU 36 2.2 CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP 2.2.1 Khe phóng điện (Spark Gap) 37 2.2.2 MOV (Metal Oxide Varistor) 39 2.2.3 SAD (Silicon Avalanche Diode) 39 2.2.4 TDS (Transient Discriminating Suppressor) 40 2.2.5 Hệ thống phân tán lượng sét (DAS) 41 2.3 CÁC MƠ HÌNH CƠNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN HIỆN ĐẠI 2.3.1 Mơ hình MOV MatLab 43 2.3.2 Xây dựng mơ hình MOV hạ 45 2.3.3 Xây dựng sơ đồ khối mơ hình Spark Gap 58 2.3.4 Mơ hình Triggered Spark Gap 63 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP 3.1 Giới thiệu 67 3.2 Tổng quan MOV hạ sử dụng để chế tạo thiết bị chống sét đường nguồn hạ áp 68 3.3 Các tiêu đánh giá thiết bị chống sét lan truyền 68 3.4 MOV đơn khối 69 II MOV hạ hãng AVX III MOV hạ hãng Littelfuse IV Thông số cảm kháng lọc hãng Erico ĐẶC TÍNH THIẾT BỊ CHỐNG SÉT BẢO VỆ ĐƯỜNG TRUYỀN TỐC ĐỘ CAO HSP10-K12  ỨNG DỤNG  Xung đột biến cảm ứng đường dây tín hiệu viễn thơng gây hư hỏng hay phá hủy thiết bị viễn thông nhạy cảm Điều dẫn đến việc ngừng kinh doanh, thu nhập lợi nhuận  Cùng với việc gia tăng sử dụng truyền viễn thông kỹ thuật số, họ thiết bị HSP hãng Critec triển khai để bảo vệ thiết bị đầu cuối, vận hành tần số đến 8Mb/s ( 12MHz), tránh khỏi hư hỏng sét xung đột biến  Các thiết bị HSP cung cấp bảo vệ hiệu cao với tác động khơng đáng kể đến tín hiệu viễn thơng truyền Ngoài ra, thiết bị HSP trang bị hai tầng bảo vệ Ở đây, ống phóng khí có khả tản lượng cao nối kết với thiết bị kẹp bán dẫn tác động nhanh, cung cấp thời gian tác động nhanh điện áp thông qua thấp ống phóng khí kiểu truyền thống Mỗi thiết bị HSP bảo vệ thiết bị chống sét cảm ứng hai dây-dây dây – đất hệ thống cặp dây cân Thiết bị HSP thiết bị bảo vệ 10 cặp dây, dùng cho hệ thống mạch đầu cuối kết nối kiểu giá Krone LSA · · · · · · · · ·  ĐẶC TÍNH Bảo vệ hai tầng Tác động nhanh Điện áp thông qua thấp Bảo vệ 10 cặp dây Kết nối kiểu cắm đơn giản, phù hợp với kiểu giá Krone LSA Bảo vệ mạch ISDN ( hai loại băng tần băng tần rộng) Bảo vệ mạng liệu số , tốc độ đến 8Mb/s Bảo vệ mạng truyền tín hiệu tương tự, tốc độ đến 12MHz Bảo vệ mạng LAN tốc độ cao, điều biên ( đến 12MHz) cho ứng dụng WAN Phụ lục TIÊU CHUẨN ÚC I Tiêu chuẩn khoảng cách lắp triệt áp tòa nhà II Dạng chuẩn nguồn dòng nguồn áp ... TÀI: BẢO VỆ CHỒNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Giới thiệu tổng quan chống sét lan truyền Tìm hiểu cơng nghệ chống sét lan truyền đại Mơ hình mơ thiết bị chống sét lan. .. 1.7.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp 23 1.7.4 Chống sét lan truyền 25 a) Chống sét lan truyền cho trạm biến áp ³ 1000v (1kv) b) Chống sét lan truyền cho lưới điện hạ pha 220/380v... giải pháp chống sét lan truyền mạng hạ áp Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp luận - Đề tài đạt kết mang tính thực tiễn nhằm giúp bảo vệ chống sét lan truyền mạng hạ áp - Kết