So sánh hiệu quả bảo vệ quá điện áp 2 tầng 3 tầng trên đường nguồn hạ áp

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - MAI THANH SƠN SO SÁNH HIỆU QUẢ BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP TẦNG & TẦNG TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành : 605250 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH Cán chấm nhận xét 1:……………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:……………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày………………tháng……………năm 200 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SÑH - CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phuùc -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên: MAI THANH SƠN Ngày sinh: – – 1977 Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng Nhà Máy Điện Phái : Nam Nơi sinh: Tỉnh Hòa Bình MSHV: 01806501 I- TÊN ĐỀ TÀI: SO SÁNH HIỆU QUẢ BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP TẦNG & TẦNG TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu cấu tạo xây dựng mô hình phần tử bảo vệ chống sét cấp I (Spark Gap Trigger Spark Gap) Nghiên cứu cấu tạo xây dựng mô hình phần tử bảo vệ chống sét cấp II (MOV-Metal Oxide Varistor) Xây dựng số mô hình nguồn xung sét tiêu chuẩn Mô mô hình bảo vệ điện áp tầng tầng lưới hạ So sánh đánh giá kết thu III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: - 2008 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01 - 12 - 2008 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CNBỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS QUYỀN HUY ÁNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH tháng năm 200 TRƯỞNG KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Giáo sư Tiến só Quyền Huy Ánh, người Thầy tận tình hướng dẫn dìu dắt em suốt trình thực luận văn Con vô biết ơn Ba Mẹ gia đình nuôi khôn lớn, chỗ dựa vững vật chất lẫn tinh thần, tạo điều kiện để học tập, trưởng thành ngày hôm Xin cảm ơn em Ngọc Hạnh bé Mạnh Tuấn thương yêu động viên khuyến khích Anh vượt qua khó khăn để hoàn thành khóa học Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giảng dạy, truyền đạt tri thức giúp em trưởng thành nghề nghiệp tự tin sống Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, Lãnh đạo đồng nghiệp P Kỹ thuật sản xuất tận tình giúp đỡ động viên, tạo điều kiện tốt suốt trình học tập Xin chân thành cảm ơn anh chị học viên cao học ngành thiết bị, mạng hệ nhà máy điện khóa 2006 đóng góp ý kiến trình thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2008 Mai Thanh Sơn MỤC LỤC Chương mở đầu I Đặt vấn đề .1 II Nhiệm vụ luận án III Phạm vi nghiên cứu .2 IV Các bước tiến hành V Điểm luận án VI Giaù trị thực tiễn đề tài VII Nội dung luận văn Chương Tổng quan tượng độ các thiết bị bảo vệ áp đường nguồn hạ áp .5 I Giới thiệu .5 II Hiện tượng độ III Các dạng xung độ điển hình IV Các thiết bị bảo vệ áp 4.1.Bộ lọc 4.2.Khe hở phóng điện 4.3.Diod thaùc Silic 10 4.4.Biến trở oxid kim loaïi (MOV) 10 V Lựa chọn thiết bị bảo vệ áp 12 Chương Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đặc tính khe hở phóng điện 13 I Nguyên lý cấu tạo khe hở phóng điện 13 Khe hở phóng điện (Spark Gap_SG) 14 Ống phóng khí .15 Khe hở phóng điện tự kích (Triggered Spark Gap_TSG) 17 II Các thông số kỹ thuật khe hở phóng điện 20 III Nguyên lý làm vieäc .21 IV Trạng thái đáp ứng 22 V Vật lý phóng điện chất khí khe hở phóng điện 23 5.1 Một số dạng phóng điện chất khí 23 5.2 Lý thuyết Ion hoá va chạm 24 5.3 Thác điện tử 25 5.4 Phoùng điện xuyên thủng khoảng cách khí điện trường đồng nhaát 27 5.5 Phóng điện chất khí điện áp tác dụng có dạng xung 28 VI Kết luận .31 Chương Cấu tạo nguyên lý làm việc biến trở oxide kim loại (MOV) 32 I Cấu tạo .32 Giới thieäu .32 Cấu trúc vi mô .33 II Tính hoạt động biến trở oxide kim loại MOV .36 III Đặc tính V-I 39 IV Sơ đồ tương đương .41 Trong vùng dòng điện rò thấp < 10-4A .42 Trong vùng hoạt động bình thường ( 10-5 –103 A) 42 Trong vùng dòng điện cao (>103A) 43 V Thời gian đáp ứng 43 VI Năng lượng cho phép Công suất tiêu tán trung bình 44 Năng lượng cho phép 44 Công suất tiêu tán trung bình 46 VII Ảnh hưởng nhiệt độ 47 VIII Các đặc tính MOV hư hỏng thường gặp áp xảy 48 Chương Giới thiệu phần mềm MatLab Xây dựng mô hình nguồn phát xung 50 I Giới thiệu phần mềm MATLAB 50 a Cơ sở SIMULINK .51 b Các khối ( Block) sử dụng mô hình 52 c Giới thiệu công cụ Curve Fitting Toolbox .54 II Các dạng xung không chu kỳ chuẩn 56 2.1 Dạng tổng quát 56 2.2 Xây dựng mối liên hệ thông số mô hình 59 III Xây dựng mô hình nguồn phát xung 63 3.1 Xây dựng sơ đồ khối .63 3.2 Thực mô .65 IV Kết luận .69 Chương Xây dựng mô mô hình khe hở phóng điện không khí 70 I Một số phương pháp tính toán xây dựng mô hình 70 II Các mô hình khe hở phóng điện 73 Các phương pháp 73 Quá trình nghiên cứu phát triển mô hình khe hở phóng điện 73 Mô mô hình Spark Gap 84 III Xây dựng mô hình đơn giản khe hở phóng điện không khí 80 Mô hình Spark Gap đơn giản .80 Xây dựng sơ đồ khối mô hình Spark Gap 82 Xây dựng mô hình Triggered Spark Gap 88 4.1 Xây dựng mô hình dựa sở mô hình Spark Gap 88 4.2 Mô mô hình TSG 89 IV Kết luận .96 Chương Xây dựng mô hình biến trở oxide kim loại (MOV) 98 I Các dạng mô hình MOV nghiên cứu .98 Mô hình điện trở phi tuyến 98 Mô hình điện trở phi tuyến kết hợp điện cảm phi tuyến 99 Mô hình MOV Schmidt .101 Mô hình MOV IEEE 103 Mô hình MOV cuûa Mardira .106 II Các Mô hình MOV xây dựng 108 Mô hình Matlab 108 Mô hình MOV IEEE 110 Mô hình MOV hạ .113 III Kết luận .122 Chương Khảo sát phối hợp bảo vệ điện áp mô hình đường nguồn hạ áp 123 I Giới thiệu 123 II Sơ đồ khảo sát mô hệ thống bảo vệ điện áp nhiều tầng .124 2.1 Hệ thống bảo vệ điện áp tầng (sử dụng Spark Gap/Triggered Spark Gap) 124 2.2 Hệ thống bảo vệ điện áp tầng (sử dụng Triggered Spark Gap/Triggered Spark Gap) .124 2.3 Hệ thống bảo vệ điện áp tầng sử dụng chống sét MOV 125 III So sánh hiệu bảo vệ điện áp cho mô hình hệ thống 125 3.1 Thực mô với dòng xung sét 10/350μs 127 3.1.1 Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ điện áp tầng (có sử dụng Spark Gap /Triggered Spark Gap) 127 3.1.2 Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ điện áp tầng (có sử duïng Spark Gap /Triggered Spark Gap) 128 3.1.3 Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ điện áp tầng sử dụng chống sét MOV 129 3.2 Thực mô với dòng xung sét 8/20μs 130 3.2.1 Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ điện áp tầng (SG /TSG-MOV-MOV) 130 3.2.2 Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ điện áp tầng (có sử dụng Spark Gap /Triggered Spark Gap) 131 3.2.3 Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ điện áp tầng sử dụng chống sét MOV 132 IV Kết luận .132 Chương kết luận .133 Phụ lục Phụ lục Tài liệu tham khảo Chương mở đầu CHƯƠNG MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ Nước Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, khí hậu thuận lợi cho phát triển dông sét mạng điện, đặc biệt mạng lưới điện hạ áp, không truyền tải công suất lớn phạm vi phân bố rộng lớn cung cấp điện trực tiếp cho hộ tiêu thụ nên nguyên nhân dẫn sét vào công trình, gây ngừng dịch vụ, hư hỏng thiết bị Nhu cầu sử dụng thiết bị điện tử sử dụng ngày nhiều phổ biến tòa nhà, công trình lãnh vực viễn thông, phát thanh, truyền hình, công nghiệp… thiết bị vốn nhạy cảm với điện áp, cách điện không cao Mặt khác thực tế phần lớn hư hỏng sét gây lại sét đánh lan truyền hay ghép cảm ứng việc nghiên cứu chế tạo, đề giải pháp chống sét, lựa chọn, phối hợp thiết bị bảo vệ phù hợp Hiện thị trường có nhiều loại sản phẩm chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp nhiều nhà sản xuất khác giới, thiết bị bảo vệ chống sét có cấu tạo bao gồm nhiều phần tử bảo vệ phân loại theo cấp (theo tiêu chuẩn IEC 61643-1) Bao gồm: ƒ Phần tử bảo vệ chống sét cấp I (Class I): thường khe hở phóng điện ( SG-Spark Gap) hay khe hở phóng điện tự kích (TSG_Trigger Spark Gap) ƒ Bảo vệ chống sét cấp II (Class II, Class III): thường điện trở phi tuyến ( MOV-Metal Oxyde Varistor) Các phần tử bảo vệ có cấp bảo vệ khác khác hiệu bảo vệ (điện áp thông qua, tốc độ đáp ứng, khả tản lượng sét,….)vị trí lắp đặt phạm vi ứng dụng… Do đó, vấn đề đặt lựa chọn phối hợp phần tử bảo vệ để tạo thành thiết bị bảo vệ chống sét hoàn thiện có nhiều tầng, nhằm tối ưu hóa tính bảo vệ nâng cao độ tin cậy trình vận hành Luận văn nghiên cứu mô hình phối hợp phần tử bảo vệ chống sét đường nguồn hạ áp nhằm mục đích đánh giá hiệu bảo vệ với phương án Trang TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: MAI THANH SƠN Phái: Nam Ngày sinh: 2-7-1977 Nơi sinh: tỉnh Hòa Bình Dân tộc: Kinh Tôn giáo: Không Địa liên lạc: Cơ quan : Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh Số 72 Hai Bà Trưng, Q 1, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: 08-22200325 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Năm 1996-2001: Học Đại Học Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Ngành Hệ thống điện - Năm 2006-2008: Học Cao Học Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Ngành Thiết bị, Mạng Nhà máy điện QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - Từ năm 2002 đến 2004: Công tác Phòng KH-KT-VT Điện lực Biên Hòa, Công ty Điện lực Đồng Nai - Từ năm 2005 đến nay: Công tác Phòng KTSX, Công ty Điện lực Phụ lục 1: Thông số kỹ thuật khe hở không khí Phụ lục 1: THÔNG SỐ KỸ THUẬT MỘT SỐ KHE HỞ KHÔNG KHÍ CỦA HÃNG SẢN XUẤT EPCOS Phụ lục 1: Thông số kỹ thuật khe hở không khí Phụ lục 1: Thông số kỹ thuật khe hở không khí Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV Phụ lục 2: THÔNG SỐ KỸ THUẬT MOV CỦA MỘT SỐ HÃNG SẢN XUẤT I MOV hạ hãng Siemen Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV 10 Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV II MOV hạ hãng AVX 11 Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV 12 Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV 13 Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật MOV III MOV hạ hãng Littelfuse 14 ... hình đường nguồn hạ áp Chương kết luận Trang Tổng quan bảo vệ áp đường nguồn hạ áp Chương TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯNG QUÁ ĐỘ VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP Bảo vệ hệ thống điện. .. bị bảo vệ áp: sau: Để chọn thiết bị bảo vệ áp thích hợp, cần vào yêu cầu Điện áp hiệu dụng cực đại hệ thống Chế độ bảo vệ thiết bị bảo vệ áp Thiết bị bảo vệ áp có điện áp lớn 10% -25 % điện áp. .. . 124 2. 3 Hệ thống bảo vệ điện áp tầng sử dụng chống sét MOV 125 III So sánh hiệu bảo vệ điện áp cho mô hình hệ thống 125 3. 1 Thực mô với dòng xung sét 10 /35 0μs 127 3. 1.1