Nghiên cứu bảo vệ quá áp trên đường nguồn hạ áp khi sét đánh trực tiếp vào đường dây trung áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM H - C NGUYỄN TRUNG LỤC H U TE NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP KHI SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Thiết bị, mạng & Nhà máy điện Mã số ngành: 60 52 50 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - H NGUYỄN TRUNG LỤC U TE C NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP KHI SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP H LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & Nhà máy điện Mã số ngành: 60 52 50 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Quy ền Huy Ánh TP HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2012 ABSTRACT OF THESIS Thesis "Research on over voltage protection on low voltage power lines when the lightning strikes directly to the medium-voltage lines" going into research of valve lightning of Metal-oxide form on the medium and low voltage of some famous on the world The valve lightning of Metal-oxide form is still used to protect the over voltage caused by lightning or switching impulse on the medium-and high-voltage grid A model of its IEEE, Manfred and Willi Zapsky Holzer was selected with a small correction to build the medium and low voltage MOV models The parameters of valve lightning model are provided in the valve manufacturer's catalogue H Thesis also focuses on building model of standard lightning impulse source By using the Matlab software to simulate, test, testing the operation of this model The model results consistent with valve lightning fact of different manufacturers in different voltage levels U TE C Thesis also going to study the effects on the low voltage network when the lightning strikes directly to the medium-voltage lines at different distances with the different installed MOV positions, thus putting the best installed MOV position and method H Thesis also hopes to provide a useful simulation tool with the common Matlab software for researchers, engineers, students in studying of behaviors and responses of the valve lightning equipment under the action of lightning impulse spreaded in conditions test can not be real BỘ GIÁ GIÁO DỤ DỤC VÀ VÀ ĐÀ ĐÀO TẠ TẠO TRƯỜ TRƯỜNG ĐẠ ĐẠI HỌ HỌC KỸ KỸ THUẬ THUẬT CÔNG NGHỆ NGHỆ THÀ THÀNH PHỐ PHỐ HỒ CHÍ CHÍ MINH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP KHI SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP NGƯỜ NGƯỜI HƯỚ HƯỚNG DẪ DẪN: PGS.TS QUYỀ QUYỀN HUY ÁNH H NGUYỄ NGUYỄN TRUNG LỤ LỤC C THỰ THỰC HIỆ HIỆN: U TE 1.1 ần thi ết củ a đê i 1.1.Sư Sự̣ ccần thiết của đề̀ tà tài  Quá điện áp nguyên nhân gây cố lưới điện, hư hỏng thiết H bị  Mạng hạ áp nguyên nhân dẫn sét vào cơng trình  Bên cạnh việc nghiên cứu chống sét đánh trực tiếp, chống sét đánh lan truyền cần quan tâm  Đánh giá đáp ứng ngõ thiết bị chống sét theo phương pháp giải tích gặp nhiều khó khăn, trang thiết bị, phịng thí nghiệm cao áp cịn bị hạn chế  Kỹ thuật mơ hình hóa mơ hữu ích cho việc mơ sét -1- 1.2 1.2.Nhiệm Nhiệm vụ vụ củaluận luận văn văn  Xây dựng mơ hình mơ nguồn phát xung sét tiêu chuẩn;  Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý hoạt động MOV;  Nghiên cứu mơ hình MOV;  Xây dựng mơ hình mơ MOV lưới điện trung hạ thế;  Xây dựng mơ hình mơ đánh giá hiệu bảo H vệ hệ thống chống sét lan truyền đường nguồn U TE C hạ áp sét đánh vào đường dây trung áp; 1.3 1.3.Điểm Điểm mớicủa củaluận luận văn văn Xây dựng mơ hình mơ nguồn phát xung sét tiêu chuẩn phù hợp với xung sét thực tế; H   Xây dựng mô hình MOV với trạng thái hoạt động đạt độ xác cao theo thơng số kỹ thuật nhà sản xuất;  Xây dựng công cụ mô điện áp đường nguồn hạ áp có sét đánh trực tiếp tới đường dây trung áp lan truyền qua máy biến áp -2- 1.4 1.4.Giá Giá trị trịthực thực tiễn tiễncủa luận luận văn văn  Cung cấp công cụ mô xung sét tiêu chuẩn mơ hình MOV việc nghiên cứu đáp ứng thiết bị chống sét tác động xung sét lan truyền đánh giá hiệu bảo vệ hệ thống chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp;  Luận văn tài liệu tham khảo có giá trị cho quan tâm tới việc nghiên cứu bảo vệ chống sét lan truyền U TE C H đường nguồn hạ áp 1.5 1.5.Nội Nội dung dungcủa củaluận luậnvăn văn Chương 1: Mở đầu H Chương 2: Tổng quan sét Chương 3: Xây dựng mơ hình nguồn phát sung sét tiêu chuẩn Chương 4: Cấu tạo ngun lý hoạt động mơ hình MOV Chương 5: Nghiên cứu bảo vệ áp đường nguồn hạ áp sét đánh trực tiếp tới đường dây trung áp Chương 6: Kết luận hướng nghiên cứu phát triển -3- 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Tính tốn thơng số Các bước xây Xây dựng mơ hình dựng mơ Mơ Nhận xét U TE C H hình 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Xung sét qui định theo tiêu chuẩn H : Là giao điểm đường thẳng vẽ qua điểm chuẩn 30% 90% đầu sóng với trục thời gian I1: Giá trị đỉnh xung dòng t1: Thời gian đạt đỉnh sóng t2: Thời gian đạt ½ đỉnh sóng H2.1: Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn -4- 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Phương trình mơ tả xung sét chuẩn C -Giá trị I, a, b từ biểu thức xác định dạng xung dòng chuẩn từ giá trị: I1, t1, t2 thông qua đường cong chuẩn Hình 2.3, 2.4, 2.5 H -Xung dịng xung áp có dạng hồn tồn giống nhau, ta xét dạng xung dòng điện từ suy xung áp tương tự U TE H2.2: Dạng sóng xung sét gồm tổng hai thành phần H 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Hình 2.3: Đường cong xác định tỷ số b/a Hình 2.5: Đường cong xác định tỷ số I1/I Hình 2.4: Đường cong xác định tỉ số at1 -5- 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Tính tỷ số b/a: U TE C H Nhập liệu t2/t1 b/a từ đư ờng cong 2.3 vào cửa sổ Workspace thu kết Hình 2.6 t2/t1(X): [2.5;2.7;2.9;3.1;3.3;3.9;4.2;5;5.8;7.1;8.2;9.7;10.9;14;16.2;20.5;26 5;32;35.5;37.3;41.7;48;49.5;70] b/a(Y): [2;3;4;5;6;8;10;17.5;20;30;40;50;60;80;100;140;200;250;290;300; 340;400;410;600] 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn H Tính tỷ số b/a: Hình 2.6: Nhập liệu t2/t1 b/a Lần lượt chọn dạng hàm toán học qua tọa độ , kết được: -6- 2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Tính at1: Tương tự trên, nhập liệu b/a (X_at1) at1 từ đường cong 2.4 thu kết Hình 2.7 Lần lượt chọn dạng hàm toán học qua tọa độ , kết được: C H Hình 2.7: Nhập liệu b/a (X_at1) at1 U TE 2.2.Xây XâyDựng DựngMơ MơHình HìnhNguồn NguồnPhát PhátXung XungSét SétChuẩn Chuẩn Tính tỷ số I1/I: H Tương tự trên, nhập liệu I1/I b/a từ đường cong 2.5 Lần lượt chọn dạng hàm toán học qua tọa độ , kết được: -7- H U TE C H KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống bảo vệ áp khơng có van chống sét hạ áp H U TE C H KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Hình 5.2: Sơ đồ mạch tương đương hệ thống bảo vệ áp H U TE C H KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Hình 5.3: Sơ đồ mạch mơ hệ thống bảo vệ áp KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP TE C H Điện áp pha phía sơ cấp máy biến áp Hình 5.5: Điện áp pha B phía sơ cấp máy biến áp H U Hình 5.4: Điện áp pha A phía sơ cấp máy biến áp Hình 5.6: Điện áp pha C phía sơ cấp máy biến áp Hình 5.7: Điện áp pha khơng có chống sét van MV_MOV KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Nhận xét: _10kA H Khi mơ với dịng xung sét U TE C Khi có sét đánh trực tiếp vào đường dây trung áp van chống sét trung áp kẹp điện áp độ xung sét đánh trực tiếp xuống 130kV, nhỏ mức cách điện thiết bị (MBA) bảo vệ (178kV), thiết bị bảo vệ an toàn H Khi không lắp đặt van chống sét MV_MOV điện áp pha phía sơ cấp Máy biến áp lớn mức cách điện MBA phá hỏng MBA KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP * Qúa điện áp sét lan truyền qua mạng hạ áp C Điện áp cực đại pha tủ phân phối hạ áp Pha A (V) TE Khoảng cách từ điểm sét đánh tới trạm biến áp (m) Pha B (V) Pha C (V) 2305 969 1397 8000 2225 1000 1377 7000 2190 949 1351 6000 2114 942,8 1336 5000 2126 922 1342 4000 2077 922,3 1296 3000 2027 906 1307 2000 2095 888,7 1321 1000 2188 887,8 1303 500 2205 882 1292 50 2000 793 1192 10 2000 787 1193 U 9000 H Bảng 5.1: Quá điện áp tải khoảng cách từ vị trí sét đánh tới trạm biến áp thay đổi H Tiến hành mô thay đổi vị trí khác mà sét đánh trực tiếp tới đường dây trung áp dẫn vào trạm biến áp phân phối Điện áp tủ phân phối hạ áp thu được, trình bày bảng 5.1 H U TE C H KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Hình 5.8: Sơ đồ hệ thống bảo vệ áp có LV-MOV H U TE C H KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Hình 5.9: Sơ đồ mạch tương đương hệ thống có lắp LV_MOV H U TE C H KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Hình 5.10: Sơ đồ mạch mơ hệ thống có lắp LV_MOV KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Đánh giá hiệu bảo vệ LV-MOV H U TE C H Khi có dịng xung sét lan truyền gây điện áp hệ thống hạ áp LV_MOV dẫn xung dòng điện sét vào hệ thống nối đất hạ áp đảm bảo an toàn cho thiết bị điện – điện tử hệ thống hạ áp Hình 5.11: Điện áp dư van chống sét hạ áp LV_MOV KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Điều chỉnh vị trí lắp đặt LV-MOV TE C H GIảm điện áp cuộn dây thứ cấp máy biến áp cách lắp đặt van chống sét hạ áp đầu hạ áp máy biến áp H U Việc lắp đặt van chống sét hạ áp bảo vệ áp cho thiết bị điện.Tuy nhiên xuất dao động điện thành phần cảm kháng dung kháng hệ thống điện, dao động gây nguy hiểm cho thiết bị điện tử nhạy cảm Hình 5.12: Điện áp dư van chống sét hạ áp lắp đặt LV_MOV đầu Máy biến áp KHẢO SÁT HỆ THỐNG BẢO VỆ QUÁ ÁP Kết luận Khi có điện áp sét truyền theo đường dây, van chống sét trung áp làm việc, hạn chế trị số điện áp sét xuống trị số cho phép bảo đảm an toàn cho thiết bị trạm  Mặc dù có gắn van chống sét trung áp, độ điện áp xảy bên phía hạ áp lan truyền dịng điện sét qua máy biến áp gây dao động điện áp hệ thống hạ áp  Để bảo vệ áp đường nguồn hạ áp, việc lắp đặt van chống sét hạ áp cần thiết  Vị trí quan trọng cho lắp đặt van chống sét trạm biến áp, phía sơ cấp thứ cấp H U TE C H  KẾT LUẬN Mơ hình tốn nguồn phát xung sét chuẩn nghiên cứu xây dựng Matlab, phù hợp mức cao với xung sét thực tế  Cấu tạo, nguyên lý hoạt động MOV nghiên cứu  Xây dựng hai mơ hình đơn giản MOV lưới trung hạ  Khảo sát hệ thống bảo vệ áp đường nguồn hạ áp xung sét đánh trực tiếp vào đường dây trung áp không lan truyền qua máy biến áp H U TE C H  KẾT LUẬN Hướng phát triển đề tài H  Nghiên cứu lập mơ hình chống sét van cấp trạm cấp trung gian với đặc tính kỹ thuật phức tạp U TE C  Thực mơ hình mơ đáp ứng chống sét van lưới phân phối có điện áp xảy vị trí khác hệ thống điện H  Thực nghiên cứu phối hợp đồng thiết bị bảo vệ áp hệ thống bảo vệ áp đường nguồn hạ áp xung sét lan truyền từ phía cao (trung thế) sang phía hạ (hạ thế) máy biến áp phân phối H C Xin chân thành cảm ơn ý H U TE lắng nghe thầy cô bạn ... NGHỆ TP HCM - H NGUYỄN TRUNG LỤC U TE C NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP KHI SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP H LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Thiết bị, mạng... TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP KHI SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP NGƯỜ NGƯỜI HƯỚ HƯỚNG DẪ DẪN: PGS.TS QUYỀ QUYỀN HUY ÁNH H NGUYỄ NGUYỄN TRUNG LỤ LỤC... KH KHẢO HỆ THỐNG BẢO QUÁ ÁP Nhận xét: _10kA H Khi mơ với dịng xung sét Khi có sét đánh trực tiếp vào đường dây trung áp van chống sét trung áp kẹp điện áp độ xung sét đánh trực tiếp xuống 130kV,