(Luận văn thạc sĩ) bảo vệ chống xung quá độ trong mạng hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG ANH HÀO BẢO VỆ CHỐNG XUNG QUÁ ĐỘ TRONG MẠNG HẠ ÁP NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2014 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn đến tất quý Thầy, Cô môn Hệ thống điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt khóa học Em xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc với Thầy PGS.TS Quyền Huy Ánh, người quan tâm, tận tình hướng dẫn giúp em xây dựng hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn đến tất bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ động viên khoảng thời gian học tập nghiên cứu Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng năm 2014 Người thực Dương Anh Hào HVTH: Dương Anh Hào iii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh TÓM TẮT Bảo vệ hệ thống điện xoay chiều hạ áp chống lại tượng áp độ mối quan tâm chủ yếu để bảo đảm chất lượng điện cung cấp, bảo đảm an toàn cho thiết bị Hiện nay, thiết bị điện-điện tử có mức cách điện xung áp thấp ngày sử dụng rộng rãi hệ thống điện Vì vậy, phương pháp hữu hiệu kinh tế để bảo vệ áp cho thiết bị điện-điện tử chọn lắp đặt thiết bị bảo vệ có hiệu bảo vệ cao, khả làm việc lâu dài đáng tin cậy Luận văn sâu nghiên cứu mô hình thiết bị chống áp sét lan truyền đường nguồn hạ áp, cụ thể: Xây dựng mơ hình máy phát xung dịng 1/5µs, 4/10µs, 8/20µs, 10/350µs máy phát xung áp 1.2/50µs, 10/700µs Xây dựng mơ hình MOV hạ thế, mơi trường Matlab với sai số điện áp dư thấp 5% so với liệu cung cấp nhà sản xuất Xây dựng phương trình đặc tuyến liên hệ điện áp dư theo điện áp ngưỡng dòng xung sét MOV hạ đơn đa khối thông dụng, tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng xác định điện áp dư cách nhanh chóng tương đối xác Xây dựng đặc tuyến liên hệ sai số điện áp ngưỡng hệ số dự trữ MOV đa khối, giúp xác định hệ số dự trữ số MOV mắc song song cách nhanh chóng xác Kết nghiên cứu cung cấp công cụ mơ hữu ích cho nhà nghiên cứu, giảng viên, sinh viên trường đại học việc nghiên cứu đáp ứng thiết bị chống áp tác động xung sét lan truyền HVTH: Dương Anh Hào iv Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách bảng ix Danh sách hình x Chương Tổng Quan 1.1 Giới thiệu 1.2 Tổng quan thiết bị bảo vệ áp đường nguồn hạ áp 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2.Hiện tượng độ 1.2.3.Tỷ lệ xuất hiện tượng độ 1.2.4.Hiện tượng độ tiêu biểu 1.2.5.Bảo vệ độ 1.2.6.Các thiết bị bảo vệ áp 1.Bộ lọc 2.Máy biến áp cách ly 10 3.Khe hở phóng điện 11 4.Diode thác Silic 12 5.Biến trở Oxit kim loại (MOV) 13 1.2.7 So sánh thiết bị bảo vệ áp phổ biến 15 1.2.8.Lựa chọn thiết bị bảo vệ áp 16 1.3.Nhiệm vụ đề tài 16 HVTH: Dương Anh Hào vi Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 1.4.Phạm vi nghiên cứu 16 1.5.Các bước tiến hành 16 1.6.Điểm luận văn 17 1.7.Giá trị thực tiễn đề tài 17 1.8.Nội dung đề tài 18 Chương 2.Cấu tạo nguyên lý làm việc biến trở Oxit kim loại (MOV) 19 2.1.Cấu tạo 19 2.1.1.Giới thiệu 19 2.1.2 Cấu trúc vi mô 20 2.2.Tính hoạt động biến trở Oxit kim loại (MOV) 23 2.3 Đặc tính V-I 27 2.4.Sơ đồ tương đương 29 2.4.1.Trong vùng dòng điện rò thấp 103A) 32 2.5.Thời gian đáp ứng 32 2.6.Năng lượng cho phép cơng suất tiêu tán trung bình 33 2.6.1.Năng lượng cho phép 33 2.6.2 Công suất tiêu tán trung bình 35 2.7.Ảnh hưởng nhiệt độ 36 2.8 Các đặc tính MOV hư hỏng thường gặp áp xảy 38 Chương 3.Xây dựng mơ hình nguồn phát xung 39 3.1.Các dạng xung không chu kỳ chuẩn phương trình tốn chúng 39 3.2.Xây dựng mơ hình nguồn phát xung 42 Chương 4.Xây dựng mơ hình biến trở Oxit kim loại MOV 48 4.1.Mô hình MOV Matlab 48 4.2.Mơ hình MOV hạ đề xuất 50 4.2.1.Khối look-up Table 53 HVTH: Dương Anh Hào vii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 4.2.2.Xây dựng mơ hình điện trở phi tuyến Matlab 53 4.2.3.Xây dựng mơ hình MOV hạ hoàn chỉnh Matlab 55 4.3.Kiểm tra đáp ứng mơ hình MOV với xung dịng chuẩn 59 4.4 Kết luận 64 Chương 5.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu bảo vệ thiết bị chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp 65 5.1 Phân vùng bảo vệ 65 5.2 Tổng quan MOV hạ sử dụng để chế tạo thiết bị chống sét đường nguồn hạ áp 66 5.3 Các tiêu đánh giá thiết bị chống sét lan truyền 67 5.4 MOV đơn khối 68 5.4.1 Mô đo lường điện áp dư (Vr) MOV đơn khối 68 5.5 MOV đa khối 79 5.5.1 Hệ số dự trữ 79 5.5.2 Mô đo lường điện áp ngưỡng MOV đa khối 91 5.6 Đánh giá ưu, nhược điểm MOV đơn đa khối chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp 98 5.6.1 Về khả tản sét 98 5.6.2 Khả tản nhiệt 99 5.6.3 Khả chia tản dòng sét 99 5.6.4 Khả hiển thị tuổi thọ thiết bị 99 5.6.5 Khả dẫn dòng 99 5.6.6 Độ dự trữ an toàn 100 5.6.7 Điện áp dư 100 5.6.8 Giá thành 100 Chương Kết luận hướng nghiên cứu phát triển 101 6.1 Kết luận 101 6.2 Hướng phát triển 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 HVTH: Dương Anh Hào viii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Việt Nam nước nằm khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, khí hậu Việt Nam thuận lợi cho việc phát sinh, phát triển dơng sét Số ngày dơng có Việt Nam toàn khu vực thuộc loại lớn Trong mạng điện, điện áp trình độ sét đánh nguyên nhân chủ yếu gây cố lưới điện làm hư hỏng thiết bị lắp đặt lưới Nên việc đề giải pháp chống sét, lựa chọn, phối hợp thiết bị bảo vệ phù hợp nghiên cứu chế tạo thiết bị chống sét đóng vai trị quan trọng Hiện chống sét trực tiếp quan tâm tương giải pháp từ cổ điển đến đại Tuy nhiên, số liệu thống kê 70% hư hỏng sét gây lại sét đánh lan truyền hay ghép cảm ứng theo đường cấp nguồn đường truyền tín hiệu Bên cạnh việc nghiên cứu chống sét đánh trực tiếp, việc nghiên cứu chống sét đánh lan truyền hay ghép cảm ứng đường nguồn đóng vai trị quan trọng để lựa chọn thiết bị bảo vệ chống điện áp sét phù hợp Nhìn chung, mạng hạ áp khơng truyền tải công suất lớn lại trải diện rộng cung cấp điện trực tiếp cho hộ tiêu thụ nên lại nguyên nhân dẫn sét vào cơng trình, gây ngừng dịch vụ, hư hỏng thiết bị Thống kê cho thấy, hậu không mong muốn áp sét lan truyền mạng phân phối hạ áp gây thiệt hại lớn nhiều lúc đánh giá cụ thể Vấn đề đề cập cách cấp bách năm gần trang thiết bị điện tử trở thành thiết bị sử dụng ngày nhiều phổ biến tòa nhà, cơng trình lĩnh vực Bưu viễn thơng, Phát thanh, Truyền hình, cơng nghiệp … Các thiết bị vốn nhạy cảm với điện áp cách điện dự trữ chúng mong manh cần phải tính tốn lựa chọn, phối hợp kiểm tra thiết bị bảo vệ chống áp cách hiệu quả, xác để tránh xảy hư hỏng cho thiết bị HVTH: Dương Anh Hào Trang Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Do thiết bị chống áp thiết bị phi tuyến việc đánh giá đáp ứng ngõ ứng với sóng sét lan truyền với mức xác cao theo phương pháp giải tích truyền thống gặp nhiều khó khăn Bên cạnh đó, nước ta bị hạn chế trang thiết bị thí nghiệm cao áp, số lượng phịng thí nghiệm cao áp cịn khiêm tốn nên khó khăn cho công tác thiết kế, nghiên cứu bảo vệ chống áp sét lan truyền Việt Nam Tuy nhiên, ngày nay, với phát triển kỹ thuật mơ hình hố mơ giúp cho hiểu biết thêm tương tác yếu tố cấu thành hệ thống toàn hệ thống, đặc biệt hữu ích cho việc mô sét Hiện nay, nhà nghiên cứu số nhà sản xuất thiết bị chống áp sét lan truyền đường nguồn hạ áp số phần mềm mô hỗ trợ đề mơ hình thiết bị chống sét lan truyền với mức độ chi tiết quan điểm xây dựng mơ hình khác Tuy nhiên, đặc điểm phương pháp mơ hình hố mơ u cầu mức độ xác, mức tương đồng cao mơ hình ngun mẫu, phương pháp xây dựng mơ hình mơ thiết bị chống sét lan truyền nhiều tranh cãi tiếp tục nghiên cứu phát triển Luận văn sâu vào nghiên cứu mơ hình thiết bị chống q áp sét đường nguồn hạ áp, sau sử dụng phần mềm mô đánh giá hiệu bảo vệ hệ thống chống áp Kết nghiên cứu cung cấp công cụ mô hữu ích cho nhà nghiên cứu, giảng viên, sinh viên trường đại học việc nghiên cứu đáp ứng thiết bị chống áp tác động xung sét lan truyền đánh giá hiệu hệ thống bảo vệ chống áp sét lan truyền 1.2 Tổng quan thiết bị bảo vệ áp đường nguồn hạ áp Bảo vệ hệ thống điện xoay chiều hạ áp chống lại tượng áp độ mối quan tâm chủ yếu để bảo đảm chất lượng điện cung cấp, bảo đảm an toàn cho thiết bị Hiện thiết bị điện-điện tử có mức điện áp chịu xung HVTH: Dương Anh Hào Trang Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh thấp ngày sử dụng rộng rãi hệ thống điện, phương pháp hữu hiệu kinh tế để bảo vệ áp cho thiết bị chọn lắp đặt thiết bị bảo vệ có khả làm việc lâu dài đáng tin cậy 1.2.1 Giới thiệu Việc sử dụng ngày nhiều phần tử bán dẫn hệ thống điện đại dẫn đến tăng cường mối quan tâm độ tin cậy hệ thống Đây kết việc phần tử bán dẫn nhạy cảm với tượng áp xuất hệ thống điện phân phối xoay chiều Việc sử dụng phần tử bán dẫn ban đầu bị hư hỏng nhiều mà khơng thể giải thích Nghiên cứu hư hỏng cho thấy chúng bị hư hỏng điều kiện áp khác xuất hệ thống phân phối Điện áp độ kết phóng thích đột ngột lượng tồn trước từ điều kiện sét đánh, đóng cắt tải có tính cảm, xung điện từ hay phóng điện điện cực Các hư hỏng gây tượng độ phụ thuộc vào tần số xuất hiện, giá trị đỉnh dạng sóng độ Quá áp mạch điện xoay chiều gây hư hỏng vĩnh viễn hay tạm thời phần tử điện tử hệ thống Bảo vệ chống lại áp độ thực cách sử dụng phần tử thiết kế đặc biệt mà giới hạn biên độ áp độ trở kháng lớn nối tiếp hay việc làm chệch hướng độ trở kháng nhỏ mắc shunt Các nhà thiết kế khôn ngoan định cần thiết việc bảo vệ áp độ giai đoạn thiết kế sớm Nếu tốn nhiều thời gian để thấy thật cần thiết phải trang bị bảo vệ áp độ cho thiết bị hữu Điều tốn nhiều tiền phải tạm ngưng hoạt động máy móc khách hàng phải chịu tổn thất kinh doanh tiềm tàng ngừng hoạt động Không kể đến số hệ thống việc trang bị thêm bảo vệ áp làm hệ thống trở nên ngăn nắp khơng gian u cầu cho chúng khơng có thiết kế ban đầu Các thiết bị chọn bảo vệ hệ thống phải có khả làm tiêu HVTH: Dương Anh Hào Trang Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh tán lượng xung độ hệ thống bảo vệ khơng cịn bị ảnh hưởng 1.2.2 Hiện tượng độ Vấn đề xuất xung áp điện áp bình thường hệ thống Quá áp hệ thống điện đơi lúc giải thích đơi lại thật khó giải thích; chúng dạng nhiễu loạn, tăng lên, sụt xuống, cắt điện kết hợp yếu tố khái niệm tổng quát hóa tượng độ Một kết phổ biến tượng áp xuất hư hỏng nhanh chóng phần tử bán dẫn phần tử nhạy cảm khác Một ảnh hưởng nghiêm trọng khác khả điều khiển hệ thống logic, hệ thống hiểu xung độ tín hiệu điều khiển cố gắng thực theo Nhiều nghiên cứu thực để xác định nguyên nhân xung độ hệ thống điện, kết thu cho nguyên nhân sau:  Sét  Đóng, cắt tiếp điểm trạng thái mang tải  Sự lan truyền xung thông qua máy biến áp  Sự thay đổi tải hệ thống gần kề  Sự dao động xung công suất  Ngắn mạch hay nổ cầu chì Hệ thống điện gồm mạng lớn đường dây truyền tải, phân phối nối với thường bị nhiễu độ bắt nguồn từ nguồn đề cập Q độ sét tạo dịng điện cao hệ thống Các tia sét thường đánh vào dây truyền tải sơ cấp, truyền qua dây thứ cấp thơng qua điện cảm hay tụ điện mắc mạch Đôi tia sét đánh HVTH: Dương Anh Hào Trang Luận văn thạc sĩ 15kA 20kA 25kA 40kA 70kA GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh V1.5kA(V) 598 720 845 V3kA(V) 644 769.5 911 V6kA(V) 701 839.7 994 V10kA(V) 764 914.5 1083 V15kA(V) 819.5 981.6 1163 V1.5kA(V) 594.6 710 840 V3kA(V) 636.4 760.6 900 V6kA(V) 688 823 974.5 V10kA(V) 745.5 891.5 1055.5 V15kA(V) 797.7 955 1132 V20kA(V) 839 1005.4 1191.3 V1.5kA(V) 587.2 701 829 V3kA(V) 623.3 744.8 881 V6kA(V) 670 801 948.2 V10kA(V) 720.5 862 1021 V15kA(V) 765 916 1085 V20kA(V) 802 960 1137.5 V25kA(V) 832.6 997.3 1182 V1.5kA(V) 583 696 823 V3kA(V) 618.5 739 874.4 V6kA(V) 663.5 793.3 939 V10kA(V) 709.5 848.8 1005 V15kA(V) 752.4 890.5 1066 V20kA(V) 789.6 945.4 1120 V25kA(V) 816.8 978 1159 V40kA(V) 898.4 1076.5 1276 V1.5kA(V) 554.6 662 782.5 V3kA(V) 589.3 703.7 832.3 V6kA(V) 619.8 740.5 876 V10kA(V) 649 776 918.4 V15kA(V) 673 804.5 953 V20kA(V) 697 833.7 987 V25kA(V) 720 861.8 1020 V40kA(V) 766.5 917.5 1086.8 V50kA(V) 794 950.5 1126 V70kA(V) 835.8 1001 1186 HVTH: Dương Anh Hào Trang 92 Luận văn thạc sĩ 100kA GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh V1.5kA(V) 552.5 660 780 V3kA(V) 585 698.7 826 V6kA(V) 616 736 871 V10kA(V) 645.8 771.8 913.5 V15kA(V) 668 798.5 945 V20kA(V) 690 825 977 V25kA(V) 712 852 1009 V40kA(V) 757.3 906 1073.5 V50kA(V) 785 940 1113 V70kA(V) 824.5 987 1170 V100kA(V) 881.8 1056.5 1252 Từ giá trị điện áp dư vừa tìm được, áp dụng phương pháp sai số bình phương nhỏ (cơng cụ Cftool Matlab) để xây dựng phương trình đặc tính liên hệ điện áp dư theo điện áp ngưỡng dịng xung sét, trình bày Bảng 5.7 Bảng 5.7 Bảng tổng hợp phương trình liên hệ điện áp dư theo điện áp ngưỡng dòng xung sét MOV đa khối IđmMOV (kA) 10kA 15kA 20kA 25kA Biên độ xung thử (kA) Phương trình liên hệ Vdư Vngưỡng MOV đa khối Hệ số tương quan (r) 1.5kA Vdư = 2.8Vngưỡng – 37.33 0.999 3kA (Cat B) Vdư = 3.067Vngưỡng - 45 0.9989 6kA Vdư = 3.467Vngưỡng – 55.33 0.9989 10kA Vdư = 3.842Vngưỡng – 63.21 0.999 1.5kA Vdư = 2.744Vngưỡng – 33.72 1.0 3kA (Cat B) Vdư = 2.967Vngưỡng - 41 0.9988 6kA Vdư = 3.256Vngưỡng – 50.38 0.9991 10kA Vdư = 3.544Vngưỡng – 54.22 0.9989 15kA Vdư = 3.817Vngưỡng – 61.55 0.9979 1.5kA Vdư = 2.727Vngưỡng – 34.97 0.9988 3kA (Cat B) Vdư = 2.929Vngưỡng -39.78 0.9989 6kA Vdư = 3.183Vngưỡng – 46.92 0.9989 10kA Vdư = 3.444Vngưỡng - 49.72 0.9989 15kA Vdư = 3.714Vngưỡng – 59.91 0.9988 20kA (Cat C) Vdư = 3.914Vngưỡng – 64.57 0.999 1.5kA Vdư = 2.687Vngưỡng – 33.1 0.9989 3kA (Cat B) Vdư = 2.863Vngưỡng – 37.72 0.9989 HVTH: Dương Anh Hào Trang 93 Luận văn thạc sĩ 40kA 70kA 100kA GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 6kA Vdư = 3.091Vngưỡng – 43.66 0.9989 10kA Vdư = 3.339Vngưỡng – 50.36 0.9989 15kA Vdư = 3.556Vngưỡng – 55.78 0.9989 20kA (Cat C) Vdư = 3.728Vngưỡng – 58.64 0.9989 25kA Vdư = 3.882Vngưỡng – 63.64 0.9989 1.5kA Vdư = 2.667Vngưỡng – 32.67 0.9989 3kA (Cat B) Vdư = 2.843Vngưỡng – 37.95 0.9989 6kA Vdư = 3.061Vngưỡng – 43.21 0.9989 10kA Vdư = 3.283Vngưỡng – 48.48 0.9989 15kA Vdư = 3.484Vngưỡng – 55.26 0.9953 20kA (Cat C) Vdư = 3.671Vngưỡng – 57.89 0.9989 25kA Vdư = 3.802Vngưỡng – 61.01 0.9989 40kA Vdư = 4.196Vngưỡng – 70.14 0.9989 1.5kA Vdư = 2.532Vngưỡng – 29.29 0.9989 3kA (Cat B) Vdư = 2.7Vngưỡng – 34.07 0.9989 6kA Vdư = 2.847Vngưỡng – 37.4 0.9989 10kA Vdư = 2.993Vngưỡng – 42.03 0.9989 15kA Vdư = 3.111Vngưỡng – 45.39 0.9989 20kA (Cat C) Vdư = 3.222Vngưỡng – 46.88 0.9989 25kA Vdư = 3.333Vngưỡng – 49.4 0.999 40kA Vdư = 3.559Vngưỡng – 55.09 0.9989 50kA Vdư = 3.689Vngưỡng – 57.61 0.9989 70kA (Cat D) Vdư = 3.891Vngưỡng – 62.46 0.999 1.5kA Vdư = 2.528Vngưỡng – 30.97 0.9939 3kA (Cat B) Vdư = 2.678Vngưỡng – 33.16 0.9989 6kA Vdư = 2.833Vngưỡng – 38.17 0.9988 10kA Vdư = 2.974Vngưỡng – 40.94 0.9989 15kA Vdư = 3.078Vngưỡng – 42.56 0.9989 20kA (Cat C) Vdư = 3.189Vngưỡng – 46.28 0.9988 25kA Vdư = 3.3Vngưỡng – 49.83 0.9989 40kA Vdư = 3.513Vngưỡng – 53.19 0.9988 50kA Vdư = 3.644Vngưỡng – 56.22 0.999 70kA (Cat D) Vdư = 3.839Vngưỡng – 61.86 0.9988 100kA Vdư = 4.113Vngưỡng – 67.73 0.9989 HVTH: Dương Anh Hào Trang 94 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Các giá trị điện áp dư vừa tìm Bảng 5.6, xây dựng đặc tuyến quan hệ điện áp dư theo điện áp ngưỡng dòng xung sét MOV đa khối thông dụng, với điện áp ngưỡng: 230Vrms, 275Vrms 320Vrms, TOL = ±10% (Bảng 5.7) Hình 5.28 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 10kA (2xMOV-8kA) Hình 5.29 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 15kA (4xMOV-8kA) HVTH: Dương Anh Hào Trang 95 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 5.30 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 20kA (5xMOV-8kA) Hình 5.31 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 25kA (7xMOV-8kA) HVTH: Dương Anh Hào Trang 96 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 5.32 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 40kA (12xMOV-8kA) Hình 5.33 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 70kA (23xMOV-8kA) HVTH: Dương Anh Hào Trang 97 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 5.34 Đặc tính Vr-Vn MOV đa khối 100kA (32xMOV-8kA) 5.6 Đánh giá ưu, nhược điểm MOV đơn đa khối chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp 5.6.1 Về khả tản sét Cần lưu ý thực tế, xác xuất xuất xung sét có biên độ từ 6.5kA trở lên 93%, xác xuất xuất xung sét có biên độ từ 100kA trở lên 1% Do đó, cấu tạo MOV cần chế tạo để có khả chịu xung sét lặp lại biên độ trung bình lớn MOV đơn khối có ưu điểm chịu xung sét đơn có biên độ lớn khơng thích hợp cho xung sét lặp lại có biên độ trung bình Điều giải thích sau: xuất xung sét trung bình với MOV đơn khối chịu dịng sét lớn MOV khơng bị phá hủy bên MOV có đường dẫn xác định, sau xuất xung sét lặp lại xung tiếp tục phát triển theo đường dẫn xác định lần trước nhanh chóng bị phá hủy Vì vậy, khả tản xung sét có biên độ lớn không phát huy tác dụng Ngược lại, HVTH: Dương Anh Hào Trang 98 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh khả chia dòng MOV mắc song song MOV đa khối thích hợp cho việc tản xung sét đơn biên độ lớn xung sét lặp lại có biên độ trung bình 5.6.2 Khả tản nhiệt Độ bền nhiệt yếu tố định đến tuổi thọ thiết bị MOV đơn khối có khả tản nhiệt MOV đa khối, tuổi thọ ngắn 5.6.3 Khả chia tản dòng sét MOV đa khối cấu tạo từ MOV mắc song song, cấu tạo vi chất bên MOV mắc song song khác nhau, nên tính chất điện MOV khác nhau, dẫn đến khả tản sét MOV MOV đa khối không 5.6.4 Khả hiển thị tuổi thọ thiết bị Một đặc điểm quan trọng MOV tuổi thọ bị giới hạn tùy thuộc vào số lần tản sét biên độ sét Nếu khơng có chế báo khả tản sét cịn lại MOV độ tin cậy bảo vệ thấp Một MOV có khả tản sét 100kA sau thời gian sẻ suy giảm khả tản sét, ví dụ cịn 20kA người sử dụng khơng biết khơng kịp thay thiết bị bảo vệ bị phá hỏng dịng sét có biên độ 25kA MOV đơn khối khơng có khả báo khả tản sét cịn lại thiết bị thường có đèn báo tình trạng chung MOV Trong MOV đa khối cho phép hiển thị phần trăm khả tản sét lại (20%, 40%, 60%, 80%, 100%) qua hệ thống đèn LED phân đoạn 5.6.5 Khả dẫn dòng MOV đa khối cấu tạo từ phiến MOV hình trịn hai bề mặt áp chặt hai phiến kim loại phẳng Hai phiến kim loại lại đấu nối chắn với hai chân nối Như diện tích tiếp xúc điện cực kim loại phiến MOV lớn mà khả dẫn dịng sét khơng bị suy giảm HVTH: Dương Anh Hào Trang 99 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 5.6.6 Độ dự trữ an tồn Vì MOV đa khối gồm nhiều phần tử mắc song song nên có độ dự trữ an toàn cao MOV đơn khối xác suất hư hỏng đồng thời tất phần tử xảy 5.6.7 Điện áp dư MOV đa khối có điện áp dư thấp MOV đơn khối 5.6.8 Giá thành MOV đơn khối có giá thành thấp MOV đa khối HVTH: Dương Anh Hào Trang 100 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 6.1 Kết Luận Luận văn sâu vào nghiên cứu mơ hình thiết bị chống q áp sét đường nguồn hạ áp, cụ thể: Xây dựng mơ hình máy phát xung dịng 1/5µs, 4/10µs, 8/20µs, 10/350µs máy phát xung áp 1.2/50µs, 10/700µs Xây dựng mơ hình MOV hạ thế, mơi trường Matlab Kết tổng hợp từ việc mô đáp ứng mơ hình MOV hạ loại MOV nhà sản xuất khác nhau, nhận thấy mơ hình MOV hạ đề nghị đạt mức sai số tốt (sai số điện áp dư mơ hình MOV so với liệu cho nhà sản xuất có giá trị tối đa -4.76%) Bên cạnh đó, thơng số cần nhập vào mơ hình lại đơn giản, hồn tồn cung cấp nhà sản xuất Hơn nữa, người sử dụng cịn có khả cập nhật thêm cho mơ hình cần Xây dựng phương trình đặc tuyến liên hệ điện áp dư theo điện áp ngưỡng dòng xung sét MOV hạ đơn đa khối thông dụng, tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng xác định điện áp dư cách nhanh chóng tương đối xác Những MOV đơn khối lắp đặt song song để tăng khả tản dòng sét, hiển thị tuổi thọ thiết bị chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Tuy nhiên, phân dịng MOV mắc song song khác Vì cần xác định hệ số dự trữ sử dụng nhiều MOV đơn khối mắc song song cấu hình thiết bị chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp với dòng xung định mức khác HVTH: Dương Anh Hào Trang 101 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Xây dựng đặc tuyến quan hệ sai số điện áp ngưỡng hệ số dự trữ MOV đa khối, giúp xác định hệ số dự trữ số MOV mắc song song cách nhanh chóng xác Kết nghiên cứu cung cấp công cụ mơ hữu ích cho nhà nghiên cứu, giảng viên, sinh viên trường đại học việc nghiên cứu đáp ứng thiết bị chống áp tác động xung sét lan truyền điều kiện thiếu phịng thí nghiệm 6.2 Hướng nghiên cứu phát triển Đề tài tiếp tục phát triển theo hướng lập mơ hình thiết bị bảo vệ chống áp sét như: thiết bị bảo vệ sét lan truyền mạng hạ áp chế tạo theo công nghệ TDS, TSG, TDX, HVTH: Dương Anh Hào Trang 102 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyền Huy Ánh, “Bảo vệ chống sét lan truyền đường cấp nguồn tín hiệu”, Tạp Chí Phát Triển Khoa Học & Công Nghệ, Số 4-5, 1999 [2] Quyền Huy Ánh, “Thiết bị chống sét lan truyền đường cấp nguồn”, Tạp Chí Bưu Viễn Thơng [3] Quyền Huy Ánh, “Thiết bị chống sét lan truyền đường cấp nguồn theo cơng nghệ TDS”, Tạp Chí Bưu Viễn Thơng, Số 5, 1999 [4] Quyền Huy Ánh, “Chỉ tiêu đánh giá thiết bị chống xung áp”, Tập san Sư Phạm Kỹ Thuật số 11, 9/2000 [5] TCN 68 – 140: 1995 Chống áp, dòng để bảo vệ đường dây thiết bị thông tin [6] Jinliang He, Senior Member, IEEE, Shuiming Chen, Senior Member, IEEE, Rong Zeng, Member, IEEE, Xidong Liang, Zhicheng Gaun, Se-Won Han and Han-Goo Cho, “Electrical paramater statistic analysis anh paralell coordination of Zno varistors in low-voltage protection devices” IEEE Transactions on Power Delivery Vol 20, No 1; January 2005 [7] Alan Chiste, C.E.T, Product Manager and James Funke, P.E Chief Engineer Eaton’s Culter-Hammer Calgary, AB, Canada, “Electronic systems protection via advanced surge protective devices” [8] Yuanfang Wen, Xianglian Yan, Xiaoyu Yi, and Chengke Zhou “Investigation into the equivalent circuit of MOV and the determination of its parameters” IEEE Transactions On Power Delivery, Vol 19, No.3; July 2004 [9] Francois D Martzloff and Thomas F Leedy National Institute of Standards and Technology, “Selecting varistor clamping voltage: lower is not better!” Reprinted with permission from proceeding, 1989 Zurich Symposium [10] D Bonnell – 1995, “Physiscal Property of Ceramic _ Zinc Oxide Varistor” HVTH: Dương Anh Hào Trang 103 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh [11] Sources of voltage surges [12] Metal Oxide Varistors protective levels, current and energy ratings of parallel varistors [13] Marvin W.Smith, Michael D McCormick “Trainsient Voltage Suppression manual”, Third Edition – General Electric Company –1982, USA [14] Motorola Trainsient Voltage Suppressors /Zener device Data [15] AVX A Kyocera Group Company Siemens Matsushita Components – Metal OxideVaristor – Data Book-1997 “Zinc oxide varistor” [16] IEEE W.G 3.4.11 Modeling of metal oxide surge arrester – IEEE 1992 [17] P Pinceti, M Giannettoni “A simplified model for zinc oxid surge arrester”, IEEE-1999 [18] How to select the best value surge & transeint protection for your mains equiment, Warwich Beech - Erico Lighting Technologies Ltd [19] Surge Protection Products – Erico Lighting Technologies Ltd [20] Transeint voltage suppressor diodes – Semitron Company [21] Littelfuse Varistors - Basic properties terminology and theory – AN9767.1-1999 [22] GLT overview of surge arrester co-ordination for lighting protection of low voltage power circuit –Global Lighting Technologies Ltd [23] Phisical properties of zinc oxide varistors, ABB Power Technology Products [24] Roy B.Carpenter, Dr Yinggang Tu “The secondary effects of lighting activity”, Lighting Eliminators and Consultants, USA [25] Marcus O Durham, Karen D Durham, Robert A Durham “Transeint voltage surge suppression design and correlation”, Member IEEE [26] Manfrad Holzer, Willi Zapsky “Simulation varistor with Pspice” HVTH: Dương Anh Hào Trang 104 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh [27] Technical Note –TNCR 001,002, …, 0015 - Erico Lighting Technologies Ltd [28] AS 1768-1991 NZS/AS 1768-1991 Lightning Protection – Australian Standard – New Zealand Standard [29] ANSI/IEEE C62.41 –1991 Recommended Practice on Surge Voltages in Low - Voltage Ac Power Circuits [30] CEI/IEC 61643:1998 - 02 Norme Internationale - International Standard surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems – Part 1: Performance requirements and testing method HVTH: Dương Anh Hào Trang 105 S K L 0 ... thiết bị bảo vệ áp Để chọn thiết bị bảo vệ áp thích hợp cho ứng dụng, đại lượng sau:  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... việc nghiên cứu ? ?áp ứng thiết bị chống áp tác động xung sét lan truyền đánh giá hiệu hệ thống bảo vệ chống áp sét lan truyền 1.2 Tổng quan thiết bị bảo vệ áp đường nguồn hạ áp Bảo vệ hệ thống điện... Anh Hào Trang 14 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Bảng 1.2 Các loại thiết bị bảo vệ áp độ STT Loại Thiết Bị Bảo Vệ Chống Thời Gian ? ?áp Ứng Chế Độ Triệt Xung Điện Áp Kẹp Năng Lượng Tiêu