XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG CHỐNG SÉT VAN MOV VÀ ÁP DỤNG MÔ HÌNH MƠ PHỎNG CSV BẢO VỆ TRẠM
4.4. Xây dựng mơ hình CSV dạng MOV phụ thuộc tần số
Đây là mơ hình IEEE, mơ hình được dùng để đánh giá tất cả những xung dòng quá độ đặt lên CSV trong hệ thống điện.
Những mô phỏng về xung đóng cắt đã được thực hiện bằng cách biểu diễn MOV chỉ với những đặt tính phi tuyến V-I. Tuy nhiên, MOV có những đặc tính đáp ứng động rất quan trọng đối với các xung sét hay đối với xung có đầu sóng tăng nhanh. Đối với những xung dịng có thời gian đầu sóng tăng nhanh hơn 10 μs, điện áp dư đặt lên CSV sẽ tăng lên khi thời gian đạt đỉnh dòng điện qua CSV giảm và điện áp dư của CSV đạt tới đỉnh. Sự gia tăng điện áp dư sẽ đạt xấp xỉ 6% khi thời gian đầu sóng của dịng điện phóng qua giảm từ 8 μs xuống 1,3 μs. Thực tế, điện áp qua CSV không chỉ là hàm của dịng phóng điện mà cịn là độ dốc của nó. Những đặc tính này, giống như đặc tính phụ thuộc tần số, địi hỏi một mơ hình phức tạp hơn so với mơ hình điện trở phi tuyến đơn giản.
Có một số mơ hình được đề nghị để mơ phỏng đặc tính động này. Trong khi những mơ hình này có sự chính xác chấp nhận được thì vấn đề khó khăn thường gặp là
việc tính tốn và hiệu chỉnh các thơng số của nó. Trong vài trường hợp việc tính tốn và hiệu chỉnh cần phải thực hiện vài thủ tục tính tốn lặp, bên cạnh đó các dữ liệu cần thiết kế từ nhà sản xuất CSV thì lại khơng cung cấp. Mơ mơ hình đơn giản hóa bộ CSV ZnO đã được nghiên cứu theo mơ hình phụ thuộc tần số.
Một hiện tượng khác sẽ xãy ra khi thời gian đạt đỉnh dịng điện phóng qua CSV ngắn hơn 4 μs đó là đỉnh nhọn của điện áp. Có các đỉnh nhọn điện áp tại đầu sóng mà có thể vượt qua điện áp dư tiếp theo của CSV. Biên độ của các đỉnh chọn tăng lên do điện cảm ký sinh trong mạch đo. Đỉnh nhọn có thể cực tiểu hóa bằng cách đặt bộ phận phân áp trong một mạch đo dặt đồng trục với các chống sét MOV. Khi sắp xếp các phần tử một cách tối ưu để hạn chế điện cảm ký sinh, đỉnh nhọn điện áp không vượt qua điện áp dư tiếp theo sau đối với dòng đạt đỉnh trong 0,5 μs hay hơn nữa. Do vậy, ở đây khơng đưa ra mơ hình mà sẽ làm phát sinh các đỉnh nhọn điện áp
Nghiên cứu một mơ hình đơn giản hóa của MOV khơng có khe hở, bên cạnh đó cũng đưa ra cách tiếp cận dễ hiểu, đơn giản trong việc khảo sát các thơng số đáp ứng của nó bắt đầu từ dữ liệu của nhà sản xuất. Sau đây trình bày một mơ hình CSV MOV và đề ngị một thủ tục đơn giản và hiệu quả hơn trong việc xác định thơng số. Phương pháp này trình bày tương đối chính xác đáp ứng động của CSV MOV. Một chương trình xác định các thơng số của mơ hình phải đạt được những yêu cầu sau :
- Tất cả các số liệu cho bởi nhà chế tạo
- Khơng cần tính tốn lắp đặt để xác định các thông số
- Đáp ứng của mơ hình phải đúng với thiết bị CSV MOV thực tế với các cấp điện áp khác nhau và của các nhà sản xuất khác nhau.
Mục đích cơ bản là tìm được một cơng cụ, dùng để thực hiện một mơ hình mơ phỏng MOV bắt đầu từ các số liện cho bất kỳ. Cách giải quyết ở đây dựa trên mơi quan hệ tốn học cực kỳ đơn giản giữa đặc tính làm việc của thiết bị và các thơng số của mơ hình.
Sự chính xác của mơ hình sẽ được thẩm định bằng cách so sánh số liệu từ các kết quả kiểm tra phóng điện xung tiểu chuẩn với kết quả của mơ hình khác được tính tốn, mơ phỏng bởi chương trình Matlab. Đặc biệt các giá trị điện áp dư tính tốn được so sánh kết quả đo của nhà sản xuất và trên các Catalogue.
Mơ hình được đưa ra là mơ hình được đề nghị bởi IEEE. Những nghiên cứu về xung đóng cắt đã được thực hiện bằng cách biểu diễn MOV chỉ với những đặc tính phi tuyến V-I. Tuy nhiên, MOV có những đặc tính đáp ứng động rất quan trọng đối với các xung sét hay đối với các xung có đầu sóng tăng nhanh. Mơ hình như sau :
Hình 4.6. Mơ hình chống sét van Xác định các thơng số : 1 15 ( ) d L H n 1 65 ( ) d R n 0 0, 2 ( ) d L H n 0 100 ( ) d R n 100 ( ) n C pF d Trong đó : d : chiều dài CSV (m) n : số cột CSV
Với mơ hình phụ thuộc tần số , đặc tính V-I phi tuyến của CSV được biểu diễn bằng 2 điện trở phi tuyến A0 và A1. Hai phần tử điện trở này được tách ra bởi bộ lọc
R-L. Với các xung đầu dốc thấp, bộ lọc này có trở kháng rất nhỏ và như thế A0 và A1 như mắc song song nhau. Đối với xung đầu dốc cao, điện kháng bộ lọc lớn, nó sẽ cho dòng điện chạy qua A0 nhiều hơn A1. Và như thế A0 sẽ có điện áp rơi trên nó lớn hơn
A1 khi có dịng điện xung đầu dốc chạy qua, kết quả là điện áp mơ hình sẽ tăng cao hơn. Như vậy, mơ hình sẽ phù hợp tất cả các tính chất cơ bản của CSV MOV.
Từ đường cong đặc tính V-I ta có bảng số liệu :
I(kA) A0(p.u) A1(p.u) 0.01 0.733 0.602 0.1 0.874 0.738 1 0.952 0.816 3 1.008 0.872 10 1.095 0.959 20 1.277 1.041 Bảng 4.1 Đặc tính V-I của A0 và A1
4.4.2.Xây dựng mơ hình trong Matlab