(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn và lắp đặt thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÀNG THỊ TRANG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT THIẾT BỊ CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỢ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒNG THỊ TRANG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT THIẾT BỊ CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn! PGS.TS Quyền Huy Ánh Người thầy tận tình, yêu nghề truyền đạt kiến thức, hướng dẫn luận văn tận tình giúp đỡ tơi suốt trình thực luận văn này,…, với tất lòng biết ơn thầy PGS.TS Quyền Huy Ánh ! Em xin chân thành cảm ơn! Quý thầy cô giảng dạy thời gian qua Những người thầy đầy nhiệt huyết, thiện cảm truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm quý báu giúp tự tin bước vào nghiên cứu khoa học Em xin chân thành cảm ơn! Ban Giám Hiệu, Phòng Quản lý khoa học – SĐH, Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Tp HCM Luôn động viên, tạo điều kiện thuật lợi vật chất tinh thần cho tơi suốt q trình tơi học tập trường Em xin chân thành cảm ơn! Ban Giám Hiệu, Khoa Điện – Điện Tử, đồng nghiệp Trường Cao Đẳng Nghề Số Đã động viên, tạo điều kiện thuật lợi vật chất tinh thần cho tơi suốt q trình học Xin chân thành cảm ơn người thân yêu gia đình tơi khơng quản nhọc nhằn, tạo điều kiện, ủng hộ suốt thời gian học tập,…, với tất lòng yêu thương nhất! Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2015 Tác giả luận văn Hoàng Thị Trang MỤC LỤC Trang LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮC iv ABSTRACT vi MỤC LỤC viii DANH SÁCH CÁC CHƢ̃ VIẾT TẮC ix DANH SÁCH CÁC HÌNH .x DANH SÁCH CÁC BẢNG xii Chƣơng: MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU VÀ NHIÊM ̣ VỤ LUẬN VĂN III PHẠM VI NGHIÊN CỨU .2 IV CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH ĐIỂM MỚI CỦA ĐẾ TÀI .3 V VI VII GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI BỐ CỤC LUẬN VĂN Chƣơng 1:CÁC DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN 1.1 XUNG DÒNG 1.1.1 Các dạng xung dòng 1.1.2 Cƣờng đô ̣ xung 1.2 MÔ HÌNH MÁ Y PHÁ T XUNG DÒNG 1.2.1 Dạng phƣơng trình dòng xung 1.2.2 Xây dƣ̣ng sơ đồ khố i 10 1.2.3 Thƣ̣c hiê ̣n mô phỏng dòng xung 12 Chƣơng 2:MÔ HÌ NH MOV HA ̣ THẾ 16 viii 2.1 CẤU TRÚ C CƠ BẢN CỦA MÔ HÌNH MOV HẠ THẾ 16 2.2 MÔ HÌNH MOV HẠ THẾ TRONG MATLAB 19 Chƣơng 3:THIẾT BI ̣ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG NGUỒN HA ̣ ÁP 23 3.1 CÁC TIÊU CHUẨN BẢO VỆ QUÁ ÁP 23 3.1.1 Bảo vệ quá áp theo ANSI/IEEE 23 3.1.2 Bảo vệ quá áp theo IEC 24 3.1.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp .25 3.2 TỔNG QUAN VỀ SPD 27 3.3 CÁC LOẠI SPD .29 3.3.1 Thiết bị cắt sét ( surge diverters) .30 3.3.2 Thiết bị lọc sét ( surge filters) 30 3.4 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI THIẾT BỊ CẮT SÉT VÀ LỌC SÉT 32 3.5 LƢ̣A CHỌN SPD CỦA THIẾT BI ̣CẮT SÉ T VÀ LỌC SÉ T 33 Chƣơng 4: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG NGUỒN HA ̣ ÁP 35 4.1 DẪN NHẬP .35 4.2 MÔ TẢ HÊ ̣ THỐNG BẢO VÊ ̣ QUÁ ÁP DO SÉ T LAN TRUYỀN TRÊN ĐƢỜNG NGUỒN HẠ ÁP 37 4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA DẠNG XUNG SÉT .37 4.4 ẢNH HƢỞNG CỦA BIÊN ĐỘ XUNG SÉT 40 4.5 ẢNH HƢỞNG CỦA DÒNG XUNG ĐỊNH MỨC CỦA MOV 41 4.6 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỆN ÁP NGƢỠNG CỦA MOV 42 4.7 ẢNH HƢỞNG CỦA SAI SỐ ĐIÊN ̣ ÁP NGƢỠ NG CỦA MOV 43 4.8 ẢNH HƢỞNG CỦA SỰ PHỐI HỢP BẢO VỆ QUÁ ÁP .44 4.8.1 Phối hợp bảo vệ quá áp tầng MOV1-MOV2 44 4.8.2 Phối hợp bảo vệ quá áp tầng (MOV1-MOV2-MOV3) 45 4.9 ẢNH HƢỞNG CỦA THIẾT BỊ LỌC SÉT 47 4.9.1 Trƣờng hợp (bảo vệ bằ ng bô ̣ lọc sét-SRF) 47 4.9.2 Trƣờng hợp (phối hợp bảo vệ cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét) 49 viii 4.9.3 Trƣờng hợp (phối hợp bảo vệ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét) .51 4.10 KẾT LUẬN 52 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CƢ́U PHÁ T TRIỂN .54 5.1 KẾT LUẬN 54 5.2 HƢỚNG NGHIÊN CƢ́U PHÁ T TRIỂN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Sét đánh vào đường dây ở vị trí cách xa công trình Hình 1.2 Sét đánh gián tiếp cảm ứng vào công trình Hình 1.3 Dạng xung 8/20µs .7 Hình 1.4 Sét đánh trực tiếp vào kim thu sét đỉnh công trình Hình 1.5 Sét đánh lân cận vào đường dây khơng lân cận cơng trình Hình 1.6 Dạng xung 10/350µs Hình 1.7 Dạng sóng khơng chu kỳ chuẩn Hình 1.8 Dạng sóng xung gồm tổng của hai thành phần Hình 1.9 Đường cong xác định tỉ số a/b 10 Hình 1.10 Đường cong xác định tỉ số at .10 Hình 1.11 Đường cong xác định tỉ số I 1/I 11 Hình 1.12 Sơ đồ khố i ta ̣o nguồ n phát xung 12 Hình 1.13 Biể u tươ ̣ng của mô hin ̀ h nguồ n phá t xung 12 Hình 1.14 Khai báo các thong số yêu cầ u 13 Hình 1.15 Sơ đồ mô phỏng nguồ n xung dòng .13 Hình 1.16 Các thông số nguồn xung dòng .14 Hình 1.17 Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20 µs biên ̣ 40kA 14 Hình 1.18 Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên đô ̣ 20kA 15 Hình 1.19 Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên ̣ 5kA 15 Hình 1.20 Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên ̣ 3kA 16 Hình 2.1 Sơ đồ ma ̣ch tương đương của mô hình MOV đề nghi 17 ̣ Hình 2.2 Đặc tính V-I của MOV có sai số TOL 10% 18 Hình 2.3 Sơ đồ mô hiǹ h điê ̣n trở phi tuyế n V=f(I) của MOV .19 Hình 2.4 Mô hình MOV ̣ thế 20 Hình 2.5 Biể u tươ ̣ng mô hiǹ h MOV ̣ thế 20 Hình 2.6 Hô ̣p thoa ̣i khai báo biế n Parameters của mô hình MOV hạ 21 x Hình 2.7 Hô ̣p thoa ̣i khai báo biế n Initialization của mô hình MOV hạ 22 Hình 2.8 Hô ̣p thoa ̣i thông số của mô hin ̀ h MOV ̣ thế 23 Hình 3.1 Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả chịu quá áp của thiết bị 26 Hình 3.2 Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ (loại đơn cực và đa cực) dùng cho mạng điện pha .27 Hình 3.3 Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ (loại đơn cực và đa cực) dùng cho mạng điện pha 27 Hình 3.4 Vị trí của một tủ bảo vệ 29 Hình 3.5 Thiế t bi ̣SPD loa ̣i II 29 Hình 3.6 Tủ phân phối chính với thiết bị chống sét đường nguồn 30 Hình 3.7 Thiế t bi ̣cắ t, lọc sét 30 Hình 3.8 Mô ̣t số thiế t bi ̣chố ng sét đường ngồ n và đường tin ́ hiê ̣u 31 Hình 3.9 Thiế t bi ̣lo ̣c sét của ERICO .32 Hình 4.1 Các dạng xung tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn IEEE 587 .37 Hình 4.2 Sơ đồ ma ̣ch mô phỏng MOV ̣ thế 38 Hình 4.3 Các thông số của MOV hạ 39 Hình 4.4 Thơng sớ của ng̀ n xung dòng 8/20µs, Is= 20kA 39 Hình 4.5 Thông số của ng̀ n xung dòng 10/350µs, Is= 20kA 40 Hình 4.6 Dạng điện áp ngang qua tải sử dụng MOV với dòng xung 20kA, ứng với dạng sóng 8/20µs 10/350µs 40 Hình 4.7 Dạng điê ̣n áp dư ngang qua tải ứng với biên độ xung dòng khác dạng sóng 8/20µs 41 Hình 4.8 Dạng điện áp dư ngang qua tải tương ứng với MOV có các dòng xung định mức khác 42 Hình 4.9 Điện áp ngang qua tải tương ứng với MOV có Vref = 275Vrms Vref = 320Vrms 43 Hình 4.10 Điê ̣n áp dư ngang qua tải tương ứng với trường hơ ̣p MOV có sai số là -10% và 20% 44 x Hình 4.11 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng (MOV1 – MOV2) 45 Hình 4.12 Điện áp thông qua tải trường hợp bảo vệ tầ ng MOV và tầng MOV1-MOV2, xung dòng 20kA da ̣ng sóng 8/20µs .46 Hình 4.13 Mơ hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng (MOV1 - MOV2 - MOV3) 47 Hình 4.14 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầng MOV1MOV2 và tầng MOV1-MOV2-MOV3 với xung dịng 20kA 8/20µs 47 Hình 4.15 Mô hình thử nghiê ̣m bảo vê ̣ bằ ng bộ lọc sét 49 Hình 4.16 Điện áp thông qua tải trường hợp bảo vệ bằ ng bô ̣ lọc và trường hợp phối hợp bảo vệ tầ ng MOV1-MOV2-MOV3 49 Hình 4.17 Mô hình thử nghiê ̣m phối hợp bảo vệ cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét 50 Hình 4.18 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét và chỉ bảo vê ̣ bằ ng bô ̣ lo ̣c sét .51 Hình 4.19 Mô hình thử nghiê ̣m phối hợp bảo vệ hai tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét .52 Hình 4.20 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét và trường hơ ̣p bảo vê ̣ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét 53 x DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Cường độ xung sét lớn nhất theo tiêu chuẩn AS176 Bảng 1.2 Mối quan hệ cường độ xung sét và tuổi thọ của MOV Bảng 3.1 Trạng thái bảo vệ quá áp đối với lưới điện hạ áp 28 Bảng 3.2 Các giai đoạn bảo vệ của thiết bị lọc sét 32 Bảng 4.1 Giá trị điện áp ngang qua tải ứng với xung 20kA, dạng sóng 8/20µs xung 20kA 10/350µs 40 Bảng 4.2 Giá trị đỉnh điện áp dư ngang qua tải với biên độ dòng xung khác 42 Bảng 4.3 Điện áp dư ngang qua tải tương ứ ng với dòng xung đinh ̣ mức của MOV khác 43 Bảng 4.4 Điện áp dư ngang qua tải tương ứng với điê ̣n áp đinh ̣ mức của MOV 44 Bảng 4.5 Giá trị điện áp dư ngang qua tải tương ứng với sai số điện áp ngưỡng của MOV 45 Bảng 4.6 So sánh giá trị điện áp dư ngang qua tải ứng với các trường hợp bảo vệ tầ ng và tầ ng MOV 46 Bảng 4.7 So sánh giá tri ̣điê ̣n áp dư ngang qua tải ứng với các trường hơ ̣p phố i hơ ̣p bảo vệ tầ ng MOV1-MOV2 và tầ ng MOV1-MOV2-MOV3 48 Bảng 4.8 So sánh giá tri ̣điê ̣n áp dư ngang qua tải ứng với các trường hơ ̣p bảo vệ tầ ng MOV1-MOV2-MOV3 và bảo vệ bằng bộ lọc SRF 50 Bảng 4.9 So sánh giá tri ̣điê ̣n áp dư ngang qua tải ứng với các trường hơ ̣p phố i hơ p̣ bảo vệ bảo vệ cắt sét và lọc sét và trưởng hợp chỉ bảo vệ bằng bộ lọc sét 51 Bảng 4.10 So sánh giá tri ̣điê ̣n áp dư ngang qua tải ứng với các trường hợp phối hợp bảo vệ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét và trường hơ ̣p bảo vê ̣ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét 53 xii Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh thơng dụng tịa nhà, có I=10A, V=220V, cosφ = 0.8), nguồn xung dịng Is=20kA, dạng sóng 8/20µs Thiết bị bảo vệ MOV1 có Vref=275V, In=40kA đươ ̣c đặt tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C ); thiết bị bảo vệ MOV có V ref=275V, In=25kA và MOV3 có V ref=275V, In=8kA đặt tủ phân phối tầng (Cat B) Đoạn dây liên kết Z1 từ tủ phân phố i chiń h đế n tủ phân phố i tầ ng , đoạn dây liên kết giữa các tủ phân phố i tầ ng Z đoạn dây liên kết Z từ tủ phân phối tầng đế n tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4.61Ω/km, x0=0.08Ω/km Mạch mơ (Hình 4.13) Hình 4.13 Mơ hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ tầng (MOV1 - MOV2 - MOV3) Thực mơ với biên độ dịng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 8/20µs khơng đổi thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày (Hình 4.14) HVTH: Hồng Thị Trang Trang: 47 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 4.14 Điện áp thơng qua tải trƣờng hợp phối hợp bảo vệ tầng MOV1MOV2 tầng MOV1-MOV2-MOV3 với xung dịng 20kA 8/20µs Bảng 4.7 So sánh giá tri điê ̣ ṇ áp dƣ ngang qua tải ƣ́ng với các trƣờng hơ ̣p phố i hơ ̣p bảo vê ̣2 tầ ng MOV1-MOV2 tầ ng MOV1-MOV2-MOV3 Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn 8/20s 20kA Điện áp dƣ ngang qua tải (V) Bảo vệ tầ ng Bảo vệ tầ ng MOV1-MOV2 MOV1-MOV2-MOV3 876 794 Sai lêch ̣ 9.4% Nhâ ̣n xét : Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp sử dụng mơ hình phối hợp bảo vệ q áp tầng MOV1-MOV2-MOV3 794(V), thấp 9.4% so với giá tri ̣điện áp ngang qua tải trường hợp sử dụng mơ hình p hối hợp bảo vệ q áp tầng MOV1-MOV2 876(V) Do đó, mơ hình phối hợp bảo vệ tầng sẽ bảo vệ tốt so với mơ hình phối hợp bảo vệ tầng Viê ̣c lựa cho ̣n phố i hơ ̣p bảo vê ̣ ba tầ ng MOV sẽ đươ ̣c xem xét cho các tải điê ̣n quan tro ̣ng 4.9 Ảnh hƣởng thiết bị lọc sét Theo quan điểm nhà sản xuất thiết bị chống sét có hai quan điểm sau: HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 48 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh  Quan điểm thứ cho không cần sử dụng thiết bị lọc sét hệ thống bảo vệ sét tịa nhà, họ cho cảm kháng đường dây tòa nhà thay cuộn cảm thiết bị lọc sét Do đó, cần sử dụng thiết bị cắt sét cho hệ thống bảo vệ tòa nhà, không cần thiết bị lọc sét tải tiêu dùng  Quan điểm thứ hai cho cần phải sử dụng thiết bị lọc sét cho hệ thống bảo vệ tịa nhà, theo họ cảm kháng đường dây dẫn không đủ lớn để trở thành thiết bị lọc sét Do phải sử dụng thiết bị lọc sét tải tiêu dùng Để thấy hiệu bảo vệ thiết bị lọc sét, tiến hành lập mơ hình mơ hai trường hợp sau 4.9.1 Trường hợp (bảo vệ bằ ng bộ lọc sét-SRF) Mơ hình thử nghiệm tịa nhà nằm khu vực nội thành Thiết bị lo ̣c sét đặt vị trí tủ phân phối ngõ vào tịa nhà (Cat C) Trong mơ hiǹ h tải mơ ph ỏng có cơng suất P=1760W, Q=1320Var (tương ứng với tải thơng dụng tịa nhà, có I=10A, V=220V, cosφ = 0.8) Đoạn dây liên kết nguồn tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm 2, r=4.61Ω/km, x0=0.08Ω/km Sử dụng lọc sét có thông số sau Vref=275V, In=40kA; MOV cắ t thứ cấ p có V ref : MOV cắ t sơ cấ p có =275V, In=25kA; L=60µH, rL=1.7m, C=100µF Mạch mơ xây dựng (Hình 4.15) Hình 4.15 Mơ hình thƣ̉ nghiêm ̣ bảo vê ̣ bằ ng lọc sét HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 49 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 8/20µs thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày (Hình 4.16) Hình 4.16 Điện áp thơng qua tải trƣờng hợp bảo vệ bằ ng bô ̣ lọc và trƣờng hơ ̣p phối hợp bảo vê ̣3 tầ ng MOV1-MOV2-MOV3 Bảng 4.8 So sánh giá tri điê ̣ ṇ áp dƣ ngang qua tải ƣ́ng với các trƣờng hơ ̣p bảo vệ tầ ng MOV1-MOV2-MOV3 bảo vệ bằng lọc SRF Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn 8/20s 20kA Điện áp dƣ ngang qua tải (V) Bảo vệ tầ ng Bảo vệ bằng bô ̣ lo ̣c sét MOV1-MOV2-MOV3 SRF 794 388 Sai lêch ̣ 51.11% Nhâ ̣n xét: Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp sử dụng lọc 388(V), thấp 51.11% so với trường hợp phối hợp bảo vệ áp tầng MOV1MOV2-MOV3 794(V) Do đó, mơ hình bảo vệ bằ ng bô ̣ lo ̣c sét sẽ bảo vệ tốt so với mơ hình phối hợp bảo vệ tầng MOV Bảo vệ lọc sét thích hợp bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp cho thiết bị điện tử thông thường HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 50 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 4.9.2 Trường hợp (phối hợp bảo vệ cắ t sét kế t hợp với thiết bị lọc sét) Thiết bị cắt sét MOV đặt vị trí tủ phân phối ngõ vào tịa nhà (Cat C), thiế t bi ̣lo ̣c sét đươ ̣c đă ̣t ở tủ phân phố i cấ p điê ̣n cho phu ̣ tải quan trọng Mạch mơ trình bày (Hình 4.17) Tải mơ có cơng suất P=1760W, Q=1320Var (tương ứng với tải thơng dụng tịa nhà, có I=10A, V=220V, cosφ = 0.8) Đoạn dây liên kết nguồn tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4.61Ω/km, x0=0.08Ω/km MOV1 có V ref=275V, In=40kA; MOV2 có V ref =275V, In=25kA Bộ lọc sét có thông số sau : MOV cắ t sơ cấ p có V ref =275V, In=40kA; MOV cắ t thứ cấ p có Vref =275V, In=25kA; L=60µH, rL=1.7m, C=100µF Hình 4.17 Mơ hình thƣ̉ nghiêm ̣ phối hợp bảo vệ cắ t sét kết hợp với thiết bị lọc sét Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 8/20µs thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày (Hình 4.18) HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 51 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 4.18 Điện áp thơng qua tải trƣờng hợp phối hợp bảo vệ cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét và chỉ bảo vê ̣ bằ ng bô ̣ lo ̣c sét Bảng 4.9 So sánh giá tri điê ̣ ṇ áp dƣ ngang qua tải ƣ́ng với các trƣờng hơ ̣p phố i hơ ̣p bảo vê ̣ bảo vê ̣ cắ t sét và lo ̣c sét và trƣởng hơ ̣p chỉ bảo vê ̣ bằ ng bô ̣ lo ̣c sét Dạng sóng xung Điện áp dƣ ngang qua tải (V) sét tiêu chuẩn Bảo vệ bằng lọc sét 8/20s 20kA 388 Bảo vệ bằng cắt sét lọc sét 301 Nhâ ̣n xét : Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp bả dụng tầng cắ t sét kế t hơ ̣p với lọc sét bằ ng Sai lêch ̣ 22.42% o vệ áp sử 301(V), thấp 22.42% so với trường hợp chỉ bảo vệ bằ ng lọc sét là 388(V) Do đó, mơ hình phớ i hơ ̣p bảo vệ kế t hơ ̣p cắ t sét tầng và lo ̣c sét sẽ bảo vệ tốt so với mơ hình sử dụng lọc sét Đối với tải tiêu thụ có tính chất quan trọng địi hỏi đảm bảo an tồn cao cầ n sử dụng phối hợp bảo vệ áp bằ ng cách kế t hơ ̣p giữa thiế t bi ̣cắ t sét và bô ̣ lọc sét Phố i hơ ̣p bảo vệ kế t hơ ̣p cắ t sét tầng và lo ̣c sét sẽ thích hơ ̣p bảo vê ̣ chố ng sét lan truyền đường nguồn hạ áp cho thiết bị điện tử tương đối quan trọng HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 52 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 4.9.3 Trường hợp (phối hợp bảo vệ tầ ng cắ t sét kế t hợp với thiết bị lọc sét) Thiết bị cắt sét MOV1 đặt vị trí tủ phân phối ngõ vào tòa nhà (Cat C), MOV2 đươ ̣c đă ̣t ở nhánh tủ phân phố i tầ ng, thiế t bi ̣lo ̣c sét đươ ̣c đă ̣t tủ phân phối tầng cấp điện cho phụ tải Mạch mơ (Hình 4.19) Tải mơ có cơng suất P=1760W, Q=1320Var (tương ứng với tải thơng dụng tịa nhà, có I=10A, V=220V, cosφ = 0.8) Đoạn dây liên kết nguồn tải có chiều dài 10m, tiết diện 4.0mm2, r=4.61Ω/km, x0=0.08Ω/km MOV1 có V ref=275V, In=40kA và MOV có V ref=275V, In=25kA Bộ lọc sét có thông số sau : MOV cắ t sơ cấ p có V ref=275V, In=40kA; MOV cắ t thứ cấ p có Vref=275V, In=25kA; L=60µH, rL=1.7m, C=100µF Hình 4.19 Mơ hình thƣ̉ nghiêm ̣ phối hợp bảo vệ hai tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét Thực mô với biên độ dòng xung sét theo tiêu chuẩn 20kA 8/20µs thu kết đường đặc tuyến điện áp dư ngang qua tải trình bày (Hình 4.20) HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 53 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Hình 4.20 Điện áp thơng qua tải trƣờng hợp phối hợp bảo vệ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét và trƣờng hơ ̣p bảo vê ̣ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét Bảng 4.10 So sánh giá tri điê ̣ ṇ áp dƣ ngang qua tải ƣ́ng với các trƣờng hợp phối hợp bảo vệ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét và trƣờng hơ ̣p bảo vê ̣ tầ ng cắ t sét kế t hơ ̣p với thiết bị lọc sét Dạng sóng xung sét tiêu chuẩn 8/20s 20kA Điện áp dƣ ngang qua tải (V) Bảo vệ bằng tầ ng cắ t sét Bảo vệ bằng tầ ng cắ t với thiế t bi lo ̣ ̣c sét sét với thiết bi lo ̣ ̣c sét 301 270 Sai lêch ̣ 10.29% Nhâ ̣n xét : Giá trị điện áp ngang qua tải trường hợp bảo vệ áp sử dụng tầng cắ t sét kế t hơ ̣p với lọc sét bằ ng 270(V), thấp 10.29% so với trường hợp bảo vệ áp tầng cắ t sét k ết hợp với lọc sét 301(V) Đối với tải tiêu thụ có tính chất quan trọng địi hỏi bảo đảm an tồn cao cầ n sử dụng phối hợp bảo vệ áp bằ ng cách kế t hơ ̣p giữa nhiề u tầ ng cắ t sét và bô ̣ lọc sét Phố i hơ ̣p bảo vệ kế t hơ ̣p c sét tầng và lo ̣c sét sẽ thích hơ ̣p bảo vê ̣ chố ng sét lan truyề n đường nguồ n ̣ áp cho các thiế t bi ̣điê ̣n tử quan tro ̣ng , thiết bị điê ̣n tử nha ̣y sét HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 54 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 4.10 Kế t luâ ̣n - Những yế u tố về da ̣ng sóng xung sét , biên độ xung sét , giá trị điện áp ngưỡng của MOV, dòng xung định mức MOV , sai số của MOV đề u ảnh hưởng đến hiê ̣u quả bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Tuy nhiên, yế u tố quan tro ̣ng nhấ t bao gồ m : giá trị điện p ngưỡng của MOV , dòng xung định mức của MOV, sai số của MOV Các yếu tố cầ n lựa cho ̣n cho phù hơ ̣p với cấ u hình, tính chất tải thực tế để đảm bảo hiệu bảo vệ cao theo yêu cầu thiết kế - Sự phố i hơ ̣p các t hiế t bi ̣bảo vê ̣ cắ t sét và lo ̣c sét cũng ảnh hưởng rấ t quan trọng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Tùy vào yêu cầ u bảo vê ̣ và mức đô ̣ quan trọng tải cần bảo vệ, cầ n lựa cho ̣n kiể u phố i hơp̣ bảo vệ hơ ̣p lý: phố i hơ ̣p mô ̣t hoă ̣c nhiề u tầ ng cắ t sét , sử du ̣ng bô ̣ lo ̣c sét , hay kế t hơ ̣p phố i hơ ̣p bảo vê ̣ giữa cắ t sét và lo ̣c sét Từ kế t quả mô phỏng, nhâ ̣n thấ y rằ ng: + Giá trị điện áp ngang qua tải bảo v ệ tầng MOV 1312(V) cao đế n 39.5% so với đươ ̣c bảo vê ̣ bằ ng ba tầ ng MOV là cầ n bảo vê ̣ thiế t bi ̣điê ̣n có thể 794(V) Do đó , phố i hơ ̣p bảo vê ̣ bằ ng nhiề u tầ ng cắ t sét để tăng khả bảo vê ̣ cho những tải quan tro ̣ng + Giá trị điện áp ngang qua tải bảo vệ lọc sét 388(V) cao đế n 30.4% so với đươ ̣c bảo vê ̣ kế t hơ ̣p hai tầ ng cắ t sét và bô ̣ lo ̣c sét là 270(V) Do đó , cầ n bảo vê ̣ thiế t bi ̣điê ̣n tử nhạy cảm phớ i hơ ̣p bảo vê ̣ bằ ng nhiề u tầ ng cắ t sét và lo ̣c sét để tăng khả bảo vê ̣ cho những tải quan tro ̣ng HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 55 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CƢ́U PHÁ T TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Đề tài : “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn lắp đặt thiết bị chống sét đường nguồn hạ áp” đã nghiên cứu và giải quyế t đươ ̣c những vấ n đề cu ̣ thể sau:  Nghiên cứu dạng xung sét tiêu chuẩn mơ hình máy phát xung dịng  Nghiên cứu mô hiǹ h MOV ̣ thế  Nghiên cứu thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồ n hạ áp  Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp, lập mơ hình mạch thí nghiệm , thiế t lâ ̣p các kiể u phối hợp bảo vệ thiết bị cắ t sét và lọc sét , so sánh, đánh giá rút kết luận cu ̣ thể sau:  Những yế u tố về da ̣ng sóng xung sét , biên đô ̣ xung sét , giá trị điện áp ngưỡng của MOV, dòng xung định mức MOV , sai số của MOV đề u ảnh hư ởng đến hiê ̣u quả bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Trong đó , yế u tố quan tro ̣ng nhấ t bao gồ m : giá trị điện áp ngưỡng MOV , dòng xung định mức của MOV, sai số của MOV Các yếu tố cầ n lựa cho ̣n cho phù hơ ̣p với cấ u hình, tính chất tải thực tế để đảm bảo hiệu bảo vệ cao theo yêu cầu thiết kế  Sự phố i hơ ̣p các thiế t bi ̣bảo vê ̣ cắ t sét và lo ̣c sét cũng ảnh hưởng rấ t quan trọng đến hiệu bảo vệ chống sét la n truyền đường nguồn hạ áp Tùy vào yêu cầ u bảo vê ̣ và mức đô ̣ quan trọng tải cần bảo vệ, cầ n lựa cho ̣n kiể u phố i hơ ̣p bảo vệ hơ ̣p lý Phố i hơ ̣p mô ̣t hoă ̣c nhiề u tầ ng cắ t sét , sử du ̣ng bô ̣ lo ̣c sét , hay kế t hơ ̣p phố i hơ ̣p bảo vê ̣ giữa cắ t sét và lo ̣c sét HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 56 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Từ kế t quả mô phỏng, nhâ ̣n thấ y rằ ng: + Giá trị điện áp ngang qua tải bảo vệ tầng MOV cao đến 39.5% so với đươ ̣c bảo vê ̣ bằ ng ba tầ ng MOV Do đó , cầ n bảo vê ̣ thiế t bị điện phớ i hơ ̣p bảo vê ̣ bằ ng nhiề u tầ ng cắ t sét để tăng khả bảo vê ̣ cho những tải quan tro ̣ng + Giá trị điện áp ngang qua tải bảo vệ lọc sét cao đến 30.4% so với đươ ̣c bảo vê ̣ kế t hơ ̣p hai tầ ng cắ t sét và bô ̣ lo ̣c sét Do đó , cầ n bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm phớ i hơ ̣p bảo vê ̣ bằ ng nhiề u tầ ng cắ t sét và lọc sét để tăng khả bảo vệ cho tải quan trọng 5.2 HƢỚNG NGHIÊN CƢ́U PHÁ T TRIỂN Đề tài có thể phát triể n nghiên cứu theo các hướng sau:  Xem xét các yế u tố ảnh hưởng đế n hiê ̣u quả bảo vê ̣ của các công nghê ̣ chế tạo SPD khác nhau: MOV, TSG, TDS  Xem xét yế u tố ảnh hưởng đế n hiê ̣u quả bảo vê ̣ với các trường hơ ̣p quá áp sét khác nhau: sét cảm ứng đường dây , sét đánh trực tiếp vào đường dây , sét đánh vào ̣ thố ng chố ng sét trực tiế p của tòa nhà HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 57 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Quang Đạo – Luận văn Thạc sĩ – Nghiên cứu mô ảnh hưởng áp sét đường nguồn hạ áp – 2006 Lê Quốc Dân – Ban Viễn Thông, Phạm Hồng Mai–TTTTBĐ – Chống sét cho mạng viễn thông Việt Nam – Những điều bất cập Nguyễn Cao Cường – Luận văn Thạc sĩ – Nghiên cứu lập mơ hình mơ hệ thống bảo vệ q điện áp đường nguồn hạ áp – 2005 Mai Thanh Sơn – Luận văn Thạc sĩ – So sánh hiệu bảo vệ điện áp tầng & tầng đường nguồn hạ áp – 2008 Nguyễn Hoàng Minh Vũ – Luận văn Thạc sĩ – Lập mơ hình mơ phần tử phi tuyến thiết bị chống sét đại đường cấp nguồn hạ áp đường tín hiệu – 2003 TS Quyền Huy Ánh – Bảo vệ chống sét lan truyền đường cấp nguồn tín hiệu – Tạp Chí Khoa Học Cơng Nghệ TS Quyền Huy Ánh – Chỉ tiêu đánh giá thiết bị chống xung áp – Tập san Sư Phạm Kỹ Thuật số 11 TS Quyền Huy Ánh – Khe phóng điện tự kích – TSG (Trigger Spark Gap) – Tập san Sư Phạm Kỹ Thuật số 13 TS Quyền Huy Ánh – Phân tích cơng nghệ MOV SAD bảo vệ chống sét lan truyền – Tạp Chí Bưu Viễn Thông 10 TS Quyền Huy Ánh – Thiết bị chống sét lan truyền đường cấp nguồn – Tạp Chí Bưu Viễn Thơng 11 TS Quyền Huy Ánh – Giáo trình an tồn điện – Xuất quốc gia TP Hồ Chí Minh 12 TS Quyền Huy Ánh – Thiết bị chống sét lan truyền đường cấp nguồn theo cơng nghệ TDS – Tạp Chí Bưu Viễn Thông 13 TCN 68 – 135: 1995 Chống sét bảo vệ cơng trình viễn thơng 14 TCN 68 – 140: 1995 Chống áp, dòng để bảo vệ đường dây thiết bị thông tin 15 TCN 68 – 174: 1998 Quy phạm chống sét tiếp đất cho cơng trình Viễn Thơng 16 TS Nguyễn Văn Dũng, TS Bùi Thanh Giang, KS Nguyễn Thị Tâm, KS Nguyễn Minh Tuấn, KS Vũ Hồng Sơn, KS Đinh Hải Đăng – Sét chống sét bảo vệ công trình Viễn thơng – Nhà xuất Bưu điện – 2001 17 Arshad Mansoor, Francois D Martzloff – Driving high surge currents into long cable: more begete less – IEEE – 1997 HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 58 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 18 CCITT – The protection of telecomm lines & equipment against lightning discharges, Chapter 1, 2– 1974 19 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 20 Dr Bonnell – Physiscal Property of Ceramic _ Zinc Oxide Varistor 1995 21 GLT overview of surge arrester co–ordination for lighting protection of low voltage power circuit – Global Lighting Technologies Ltd 22 How to select the best value surge & transeint protection for your mains equiment, Warwich Beech – Erico Lighting Technologies Ltd 23 IEEE Recommended Practice on Surge Voltages in Low–Voltage AC Power Circuits, ANSI/IEEE Std C62.41–1991 24 IEEE W.G 3.4.11 Modeling of metal oxide surge arrester – IEEE 1992 25 Jinliang He, Zhiyong Yuan, Jing Xu, Shuiming Chen, Jun Zou, and Rong Zeng – Evaluation of the Effective Protection Distance of Low–Voltage SPD to Equipment – 2005 26 L.A Kraff – Modeling Lighting Performance of Transmission System Using Pspice, IEEE – 1991 27 Littelfuse Varistors – Basic properties terminology and theory – AN9767.1–1999 28 Manfrad Holzer, Willi Zapsky – Simulation varistor with Pspice 29 P M Wherrett, C J Kossmann and J R Gumley – New techniques for designing surge protection devices, Erico Lightning Technologies Hobart, Australia 30 P Pinceti, M Giannettoni, A simplified model for zinc oxid surge arrester, IEEE – 1999 31 Phisical properties of zinc oxide varistors, ABB Power Technology Products 32 Roger C Dugan, Mark F McGranaghan, Surya Santoso, H Wayne Beauty – Electrical Power Systems Quality – McGraw–Hill – Chapter – 2003 33 Roy B.Carpenter, Dr Yinggang Tu – The secondary effects of lighting activity, Lighting Eliminators and Consultants, USA 34 S G Fedosin, A S Kim – The physical theory of ball lightning, Perm State University, Perm, Russia 35 Surge Protection Products – Erico Lighting Technologies Ltd 36 Technical Note – TNCR 001,002,…015 – Erico Lighting Technologies Ltd HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 59 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 37 Trainsient Voltage Suppression maual, Third Edition – General Electric Company – 1982, USA – Marvin W.Smith, Michael D McCormick 38 Transeint voltage suppressor diodes – Semitron Company 39 Transeint voltage surge suppression design and correlation, Marcus O Durham, Karen D Durham, Robert A Durham – Member IEEE 40 Zinc oxide varistor – AVX A Kyocera Group Company Siemens Matsushita Components– Metal OxideVaristor–Data Book – 1997 41 Một số trang web: www.abb.com; www.avx.com; www.littelfuse.com; www.PScad.com; HVTH: Hoàng Thị Trang Trang: 60 S K L 0 ... nước Nghiên cứu mơ hình MOV hạ Nghiên cứu thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn hạ áp Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến thiết bị chống sét đường nguồn hạ áp Nghiên cứu ảnh hưởng thiết bị. .. lọc sét Đánh giá, kết luận, rút yếu tố ảnh hưởng đến thiết bị bảo vệ chống sét đường cấp nguồn hạ áp V ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn hợp lý thiết bị chống sét. .. THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÀNG THỊ TRANG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT THIẾT BỊ CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202