LỜI CÁM ƠN.docx, SAU KHI BAO VE

LỜI CÁM ƠNĐể hoàn thành luận văn này tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Tiến sỹ Đặng Thu Huyền, cô đã tận tâm và nhiệt tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành luận văn này tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Tiến sỹ Đặng Thu Huyền, cô đã tận tâm và nhiệt tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cám ơn tập thể các thầy cô giáo Khoa Hệ thống điện đã giảng dạy, truyền đạt tri thức giúp tôi học tập và nghiên cứu trong thời gian học cao học

Xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu, Phòng quản lý Khoa học -Sau Đại học trường Đại học Điện Lực Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong quá trình học tập

và thực hiện luận văn

Phú Yên ngày 18 tháng 8 năm 2015

Người thực hiện

Đặng Thế Gòn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện

Đặng Thế Gòn

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN.

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật MOV hạ thế của hãng SIEMENS………… 50

Bảng 3.2: Kết quả mô phỏng MOV hạ thế của hãng SIEMENS………… 53 Bảng 3.3: Thông số MOV hãng AVX……… 53

Bảng 3.4: Kết quả mô phỏng MOV hạ thế của hãng AVX………. 54

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật MOV hạ thế của hãng Littelfuse……… 55 Bảng 3.6: Kết quả mô phỏng MOV hạ thế của hãng Littelfuse………… 57 Bảng 3.7 So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp SG, TSG,

MOV………

82

Bảng 3.8 So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp bảo

vệ 2 tầng……… 93 Bảng 3.9 So sánh điện áp thông qua trong 2 trường hơpTSG1-MOV2

và TSG1-MOV2-MOV3………. 101 Bảng 3.10 So sánh điện áp thông qua tải trong ba trường hợp phối hợp

bảo vệ một tầng và bộ lọc sét……… 104 Bảng 3.11.So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp bảo

vệ 2 tầng có bộ lọc sét……… 107

DANH MỤC CÁC BẢN VẼ TRONG LUẬN VĂN

Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét ……… 9

Hình 1.2 Dạng xung sét điện áp tiêu chuẩn1,2/50 µs……… 10

Hình 1.3 Dạng dòng điện xung sét tiêu chuẩn………. 11

Hình 1.4 Biên độ và hình dáng xung quá áp trên đường nguồn hạ áp……… 12

Hình 1.4 Biên độ và hình dáng xung quá áp trên đường nguồn hạ áp……… 13

Hình 1.5 Tần suất xuất hiện sét theo biên độ xung sét……… 13

Hình 1.6 Tác động và hình dáng xung sét 10/350µs……… 14

Hình 1.7 Tác động xung sét 8/20µs và dạng sóng……… 14

Hình 1.8 Tác động xung sét 8/20µs và dạng sóng……… 15

Hình 1.9 Xung đột biến, sóng hài và nhiễu trên đường nguồn hạ áp……… 16

Hình 1.10 Cú sét đánh trực tiếp vào kim thu sét của công trình……… 16

Hình 1.11 Cú sét trực tiếp đánh vào hệ thống nguồn mạng điện hạ áp……… 17

Hình 1.12 Cú sét gián tiếp tiếp đánh vào đất gần vị trí công trình………. 17

Hình 1.13 Cú sét gián tiếp tiếp đánh vào gần vị trí mạng điện hạ áp gần công trình………

17 Hình 1.14.Phóng điện sét giữa các đám mây gây ra hiệu ứng xung sét lan truyền 18 Hình 2.1 :Vị trí lắp đặt và nguyên lý làm việc của thiết bị cắt sét……… 20

Hình 2.2 Vị trí lắp đặt và nguyên lý làm việc của tổ hợp thiết bị cắt sét và lọc sét 20 Hình 2.3: MOV hạ áp……… 21

Hình 2.4 Đặc tuyến Vôn – Ampe của MOV loại V130LA20A, Siemen……… 22

Hình 2.5 : Sơ đồ thay thế của MOV hạ thế điển hình V130LA20A………. 22

Hình 2.6a : Trạng thái khóa của MOV………. 23

Hình 2.6b : Trạng thái làm việc của MOV……… 23

Hình 2.7 Khe phóng điện SG……… 23

Hình 2.8 Cấu tạo TSG……… 25

Hình 2.9 - Sơ đồ cấu tạo thiết bị cắt sét, lọc sét TSG-SRF 3 pha của ERICO…… 26

Hình 2.10 Avalanche Diode sử dụng cho công nghệ SAD……… 27

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị chống sét lan truyền theo công nghệ TDS 28 Hình 2.12 Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khu vực cần bảo vệ của thiết bị điện theo tiêu chuẩn IEEE C62.41………

30 Hình 2.13 Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khu vực cần bảo vệ của thiết bị điện theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41……….

30 Hình 2.14 Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả năng chịu quá áp của thiết bịtheo tiêu chuẩn IEC 60664-1………

31 Hình 2.15 Cấp bảo vệ thiết bị theo tính năng sử dụng và kết cấu thiết bị điện theo tiêu chuẩn IEC 61643-12……….

32 Hình 2.16 Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế dùng cho mạng điện1 pha 32 Hình 2.17 Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế dùng cho mạng điện 3 pha 33 Hình 3.1 Thư viện Simulik trong chương trình Matlab……… 35

Hình 3.2 Dạng sóng xung không chu kỳ chuẩn……… 36

Hình 3.3 Phân tích dạng sóng xung gồm tổng của hai thành phần……… 36

Hình 3.4 Đường cong xác định tỉ số b/a theo t 2 /t 1……… 37

Hình 3.5 Đường cong xác định tỉ số at 1 theo b/a……… 37

Hình 3.6 Đường cong xác định tỉ số at 1 theo b/a……… 38

Hình 3.7 Sơ đồ khối tạo nguồn phát xung trong matlab……… 39

Hình 3.8 Biểu tượng của mô hình nguồn phát xung……… 39

Hình 3.9 Khai báo các thông số yêu cầu của nguồn xung sét……… 40

Hình 3.10 Sơ đồ mô phỏng nguồn phát xung dòng……… 40

Hình 3.11 Khai báo các thông số nguồn xung dòng……… 40

Hình 3.12 Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 5kA……… 41

Hình 3.13 Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 20kA……… 41

Hình 3.14.Sơ đồ mô phỏng nguồn xung áp……… 42

Hình 3.15: Khai báo thông số xung áp 1,2/50 µs biên độ 8kV……… 42

Hình 3.16 Dạng sóng nguôn xung áp 1,2/50 µs biên độ 5kV……… 42

Hình 3.17 Dạng sóng nguồn áp 10/700 µs biên độ 15kV……… 43

Hình 3.18 Biểu tượng mô hình MOV trong chương trình Matlab……… 43

Hình 3.19 Quan hệ dòng điện và điện áp của mô hình MOV……… 44

Hình 3.20 Hộp thoại của mô hình MOV trong Matlab……… 44

Hình 3.21.Sơ đồ mạch tương đương của mô hình MOV hạ thế……… 45

Hình 3.22 Sơ đồ mô hình điện trở phi tuyến V=f(I) của MOV……… 46

Hình 3.23 Khai báo khối Look-Up Table……… 47

Hình 3.24 Mô hình MOV hạ thế hoàn chỉnh……… 48

Hình 3.25 Hộp thoại khai báo biến của Parameters của mô hình MOV hạ thế… 49 Hình 3.26 Biểu tượng mô hình MOV hạ thế………. 49

Hình 3.27: Sơ đồ mô phỏng đáp ứng của MOV hạ thế với xung dòng chuẩn…… 50

Hình 3.28: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏngMOV

B40K275 với xung 5kA_8/20µs………

51 Hình 3.29: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi môphỏngMOV 40K275 với xung 10kA_8/20µs……… 51

Hình 3.30: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV B40K275 với xung 20kA_8/20µs……… 52

Hình 3.31: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV VE17M02750K với xung dòng 3kA, 8/20µs……….

54 Hình 3.32: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV VE1702750K với xung dòng 2kA_8/20µs………

54 Hình 3.33: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV VE1702750K với xung dòng 1,5kA_8/20µs………

55 Hình 3.34: Điện áp dư qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV V275LA40A với xung 1.5kA _8/20us………

56 Hình 3.34: Điện áp dư qua mô hình MOV khi mô phỏng MOV V275LA40A với xung 1.5kA _8/20us………

57 Hình 3.35: Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi mô phỏng V275LA40A với xung 3kA_8/20us, xung 5kA,8/20us………

57 Hình 3.36 Mô hình khe hở không khí SG của Larsson……… 58

Hình 3.37.Sơ đồ khối điều khiển SC của SG trong matlab……… 59

Hình 3.38 Khai báo các thông số của Breaker……… 60

Hình 3.39.Sơ đồ mô phỏng phóng điện khe hở không khí trong Matlab……… 61

Hình3.40 Các thông số cần khai báo cho mô hình Spark Gap……… 61

Hình 3.41 Khai báo tham số cho mô hình SG trong MATLA………. 62

Hình 3.42 Biểu tượng mô hình khe hở phóng điện không khí Spark Gap………… 62

Hình 3.43.Sơ đồ mạch mô phỏng Spark Gap với nguồn xung áp……… 63

Hình 3.44 Khai báo các thông số của mô hình nguồn xung áp……… 64

Hình 3.45 Khai báo các thông số của mô hình Spark Gap……… 64

Hình 3.46.Đáp ứng của Spark Gap có V breaker = 5000V với xung áp 10/700µs 10kV………

64 Hình3.47 Đáp ứng của Spark Gap có V breaker = 3,3kV với xung áp 1,2/50µs 10kV 65 Hình 3.48.Sơ đồ mạch mô phỏng Spark Gap với nguồn xung dòng……… 65

Hình 3.49 Dạng sóng xung dòng 8/20µs 5kA và đáp ứng của SG……… 66

Hình 3.50 Dạng sóng xung dòng 10/350µs 10kA và đáp ứng của SG………… 66

Hình 3.51 Sơ đồ cấu tạo Triggered Spark Gap với điện trở phi tuyến ……… 67

Hình 3.52 Sơ đồ khối điều khiển của TSG trong matlab………. 68

Hình 3.53 Sơ đồ cấu tạo của khối điện trở phi tuyến……… 68

Hình 3.54 Các thông số cần khai báo cho mô hình TSG……… 68

Hình 3.55 Biểu tượng mô hình khe hở phóng điện không khí TSG……… 69

Hình 3.56.Sơ đồ mạch mô phỏng đáp ứng của chống sét TSG……… 69

Hình 3.57 Khai báo thông số cho TSG……… 70

Hình 3.58 Đáp ứng của mô hình TSG với xung dòng 8/20µs 5kA……… 70

Hình 3.59 Đáp ứng của mô hình TSG với biên độ xung dòng 8/20µs 20kA……… 71

Hình 3.60.Đáp ứng của mô hình TSG với xung dòng 10/3350µs 10kA……… 71

Hình 3.61 Đáp ứng của mô hình TSG với xung dòng 10/350µs 5kA……… 72

Hình 3.62 Đáp ứng của mô hình TSG với xung 10/350µs 3kA……… 72

Hình 3.63.Phân chia khu vực bảo vệ tòa nhà theo tiêu chuẩn IEEE 587………… 73

Hình 3.64 Mô hình thử nghiệm TBBV sử dụng công nghệ MOV………. 74

Hình 3.65 Khai báo các thông số của MOV……… 74

Hình 3.66 Khai báo thông số đường dây nguồn……… 75

Hình 3.67 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng MOV, xung dòng 10kA 8/20µs………

75 Hình 3.68 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng MOV, xung dòng 20kA 8/20µs………

76 Hình 3.69 Mô hình thử nghiệm TBBV 1 tầng sử dụng công nghệ SG………. 76

Hình 3.70 Các thông số của nguồn xung dòng……… 77

Hình 3.71 Các thông số của SG……… 77

Hình3.72 Khái báo các thông số dây dẫn……… 77

Hình 3.73 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng SG, xung dòng 10kA 8/20µs………

78 Hình 3.75 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng SG, xung dòng 20kA 8/20µs……….

78 Hình 3.76 Mô hình thử nghiệm sử dụng công nghệ TSG……… 78

Hình 3.77 Các thông số của TSG……… 79

Hình 3.78 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng TSG, xung dòng 5kA 8/20µs………

79 Hình 3.79 Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng TSG, xung dòng 10kA 8/20µs………

Hình 3.80 Mô hình mô phỏng s o sánh hiệu quả bảo vệ của công nghệ SG, TSG,

80

MOV……… 80

Hình 3.81 Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 20kA 8/20µs đối với MOV, SG,

TSG……….

81

Hình 3.82 So sánh điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 20kA 8/20µs đối với

MOV, SG, TSG………

81

Hình 3.83 Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 10kA 8/20µs đối với

MOV, SG, TSG………

81

Hình 3.84 Đường bao đặc tính bảo vệ theo cấp điện áp đối với thiết bị điện tử

nhạy cảm……….

83

Hình 3.85 Mô hình thử nghiệm phân phối bảo vệ 2 tầng (TSG1 – MOV2)……… 84 Hình 3.86 Các thông số của nguồn xung dòng 8/20µs- 10kA……… 85

Hình 3.87 Khai báo các thông số của TSG1……… 85 Hình 3.88 Khai báo các thông số của MOV……… 85 Hình 3.89 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng TSG1-MOV2

xung dòng 10kA 8/20µs………

86

Hình 3.90 Điện áp thông qua tải phương án phối hợp bảo vệ 2 tầng TSG-MOV, xung dòng 5kA 8/20µs………

86

Hình 3.91 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 2 tầng SG-MOV nguồn xung

dòng8/20us-10kA………

87

Hình 3.92 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng SG1-MOV2,

……….

87

Hình 3.93 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng SG-MOV,

xung dòng 5kA 8/20µs………

88

Hình 3.94 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 2 tầng (MOV1-MOV2)………… 88

Hình 3.95 Khai báo các thông số của MOV1……… 89

Hình 3.96 Khai báo các thông số của MOV2……… 89

Hình 3.97 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng

MOV2-MOV2 xung dòng 8/20µs10kA………

90

Hình 3.98 Điện áp thông qua tải trường hợp phới hợp bảo vệ 2 tầng

MOV1-MOV2 xung dòng 8/20µs 5kA………

90

Hình 3.99 Mô hình thử nghiểm so sánh bảo vệ 2 tầng……… 91

Hình 3.100 Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 10kA 8/20µs…………. 91

Hình 3.101 Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 5kA 8/20µs……… 92 Hình 3.102 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 3 tầng (TSG1-MOV2-MOV3) 94

Hình 3.103 Khai báo các thông số của TSG1……… 94

Hình 3.104 Khai báo các thông số của MOV2……… 95

Hình 3.105 Khai báo các thông số của MOV3……… 95

Hình 3.106 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng

TSG1-MOV2-MOV3, xung dòng 10kA 8/20µs………

96

Hình 3.107 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng

TSG1-MOV2-MOV3, xung dòng 5kA 8/20µs………

96

Hình 3.108 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 3 tầng (SG1-MOV2-MOV3)… 97 Hình 3.109 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng

SG1-MOV2-MOV3, xung dòng 5kA 8/20µs và xung dòng 10kA 8/20µs………

97

Hình 3.110 Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 3 tầng (MOV1-MOV2-MOV3) 98 Hình 3.111 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng

MOV1-MOV2-MOV3, xung dòng 5kA 8/20µs và xung dòng 10kA 8/20µs………

98

Hình 3.112 Mô hình thử nghiệm so sánh bảo vệ 3 tầng (TSG1-MOV2-MOV3)và

TSG2- MOV3với xung dòng 8/20µs 5kA và 8/20µs 10kA………. 99

Hình 3.113 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng

TSG1-MOV2-MOV3, và hợp bảo vệ 2 tầng TSG1-MOV2, xung dòng 10kA 8/20µs……

99

Hình 3.114 Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng

MOV1-MOV2-MOV3, và hợp bảo vệ 2 tầng MOV1-MOV2, xung dòng 5kA 8/20µs……

100

Hình 3.115 Mô hình phối hợp bảo vệ hai tầng bộ lọc sét……… 102

Hình 3.116 Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc ét L =

150µH, R L = 0,017Ω, C = 50µF với xung dòng 20kA 8/20µs……….

102

Hình 3.117 Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L =

80µH, R L = 0,022Ω, C = 22µF với xung dòng 20kA 8/20µs………

103

Hình 3.118: Mô hình phối hợp bảo vệ hai tầng và bộ lọc sét……… 105

Hình 3.119 Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L = 100µH, RL = 0.087Ω, C = 47µF với xung dòng 10kA 8/20µs………

105

Hình 3.120 Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L = 150µH, RL = 0,17Ω, C = 50µF với xung dòng 20kA 8/20µs………

106

Hình 3.21: Mô hình phối hợp bảo vệ hai tầng MOV1, MOV2 và bộ lọc sét……… 107

Hình 3.122: Điện áp dư qua tải khi mô phỏng bảo vệ 2 tầng MOV1, MOV2 với

xung sét 8/20µs- 10kA……….

108