Đánh giá hiệu quả bảo vệ quá điện áp đa tầng trên đường nguồn hạ áp

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

LÝ LỊCH KHOA HỌC

TÓM TẮT

ABSTRACT

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

1. CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐỘ VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ QUÁ ÁP TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP

2.1. Hiện tượng quá độ

2.2. Các dạng xung quá độ điển hình

2.3. Các dạng xung quá độ

2.4. Biên độ xung sét

2.5. Công nghệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp

2.6. Khe hở phóng điện

2.7. Diod thác Silic

2.8. Biến trở oxid kim loại

2.9. Các thiết bị chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn hạ áp

2.10. Thiết bị cắt sét

2.11. Thiết bị lọc sét

2.12. Các tiêu chuẩn trong bảo vệ quá áp

2.13. Bảo vệ quá áp theo ANSI /IEEE

2.14. Bảo vệ quá áp theo IEC

2.15. Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp

2.16. Lựa chọn các thiết bị bảo vệ quá áp

3. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG

3.1. Giới thiệu phần mềm MATLAB

3.2. Cơ sở về SIMULINK

3.3. Các khối (Block) sử dụng trong mô hình

3.4. Giới thiệu công cụ Curve Fitting Toolbox

3.5. Các dạng xung không chu kỳ chuẩn

3.6. Dạng tổng quát

3.7. Xây dựng quan hệ giữa các thông số trong mô hình

3.8. Xây dựng máy phát xung tiêu chuẩn

3.9. Xây dựng sơ đồ khối

3.10. Thực hiện mô phỏng

4. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ XUNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP

4.1. Phần A: Xây dựng và mô phỏng mô hình khe hở phóng điện không khí

4.1.1. Một số phương pháp tính toán xây dựng mô hình

4.1.2. Các mô hình khe hở phóng điện

4.1.3. Các phương pháp đầu tiên

4.1.4. Quá trình nghiên cứu phát triển mô hình khe hở phóng điện

4.1.5. Xây dựng mô hình đơn giản của khe hở phóng điện không khí Spark Gap

4.1.6. Mô hình Spark Gap đơn giản

4.1.7. Xây dựng sơ đồ khối mô hình Spark Gap

4.1.8. Mô phỏng mô hình Spark Gap

4.1.9. Xây dựng mô hình Triggered Spark Gap

4.1.10. Xây dựng mô hình dựa trên cơ sở mô hình Spark Gap

4.1.11. Mô phỏng mô hình TSG

4.2. Phần B: Xây dựng mô hình biến trở oxide kim loại (MOV)

4.2.1. Các dạng mô hình MOV đã được nghiên cứu

4.2.2. Mô hình điện trở phi tuyến

4.2.3. Mô hình điện trở phi tuyến kết hợp điện cảm phi tuyến

4.2.4. Mô hình MOV của IEEE

4.2.5. Mô hình MOV của Mardira

4.2.6. Các Mô hình MOV đã được xây dựng

4.2.7. Mô hình Matlab

4.2.8. Mô hình MOV của IEEE

4.2.9. Mô hình MOV hạ thế

4.2.10. Cấu trúc cơ bản của mô hình MOV hạ thế

4.2.11. Mô hình điện trở phi tuyến trên Matlab

4.2.12. Mô hình MOV hạ thế trên Matlab

4.2.13. Kiểm tra đáp ứng mô hình MOV với mô hình xung dòng 8/20µs

4.3. Phần C: Khảo sát sự phối hợp bảo vệ quá điện áp của các mô hình trên đường nguồn hạ áp

4.3.1. Sơ đồ khảo sát mô phỏng hệ thống bảo vệ quá điện áp nhiều tầng

4.3.2. Hệ thống bảo vệ quá điện áp 3 tầng (sử dụng Spark Gap /Triggered Spark Gap)

4.3.3. Hệ thống bảo vệ quá điện áp 2 tầng (sử dụng Triggered Spark Gap /Triggered Spark Gap)

4.3.4. Hệ thống bảo vệ quá điện áp 2 tầng sử dụng chống sét MOV

4.3.5. So sánh hiệu quả bảo vệ quá điện áp cho các mô hình hệ thống

4.3.6. Thực hiện mô phỏng với dòng xung sét 10/350µs

4.3.7. Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ quá điện áp 3 tầng (có sử dụng Spark Gap /Triggered Spark Gap)

4.3.8. Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ quá điện áp 2 tầng (có sử dụng Spark Gap /Triggered Spark Gap)

4.3.9. Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ quá điện áp 2 tầng sử dụng chống sét MOV

4.3.10. Thực hiện mô phỏng với dòng xung sét 8/20µs

4.3.11. Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ quá điện áp 3 tầng (SG /TSG-MOV-MOV)

4.3.12. Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ quá điện áp 2 tầng (có sử dụng Spark Gap /Triggered Spark Gap)

4.3.13. Khảo sát mô hình hệ thống bảo vệ quá điện áp 2 tầng sử dụng chống sét MOV

5. CHƯƠNG KẾT LUẬN

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hiện tượng quá độ và các thiết bị bảo vệ quá áp trên đường nguồn hạ áp

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về hiện tượng quá độ trong hệ thống điện, đặc biệt là trong mạng lưới điện hạ áp. Bảo vệ quá điện áp là một yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện. Các dạng xung quá độ điển hình như xung sét và xung điện từ có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị. Việc lựa chọn và lắp đặt các thiết bị bảo vệ như khe hở phóng điện (SG) và biến trở oxide kim loại (MOV) là cần thiết để giảm thiểu rủi ro. Các tiêu chuẩn bảo vệ quá áp như ANSI/IEEE và IEC cũng được đề cập, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tuân thủ các quy định này trong thiết kế hệ thống điện.

1.1 Hiện tượng quá độ

Hiện tượng quá độ xảy ra khi có sự thay đổi đột ngột trong dòng điện hoặc điện áp, dẫn đến sự xuất hiện của các xung điện. Các dạng xung này có thể gây ra quá điện áp trong hệ thống điện, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của thiết bị. Việc hiểu rõ về các dạng xung này giúp trong việc thiết kế các giải pháp bảo vệ hiệu quả hơn.

1.2 Các thiết bị bảo vệ quá áp

Các thiết bị bảo vệ quá áp như khe hở phóng điện và biến trở oxide kim loại đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện. Chúng giúp giảm thiểu điện áp quá mức và bảo vệ các thiết bị nhạy cảm khỏi hư hỏng. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp dựa trên các thông số kỹ thuật như điện áp thông qua và khả năng tản năng lượng là rất cần thiết.

II. Giới thiệu phần mềm MatLab và xây dựng mô hình nguồn phát xung

Chương này giới thiệu phần mềm MatLab, một công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng và phân tích các hệ thống điện. Việc xây dựng mô hình nguồn phát xung trong MatLab cho phép người dùng thực hiện các thử nghiệm và phân tích hiệu quả của các thiết bị bảo vệ. Các khối (Block) trong Simulink được sử dụng để tạo ra các mô hình mô phỏng chính xác, giúp đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo vệ quá điện áp. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành thông qua phần mềm này mang lại cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của các thiết bị bảo vệ.

2.1 Giới thiệu phần mềm MatLab

MatLab là một phần mềm tính toán và mô phỏng mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Phần mềm này cho phép người dùng thực hiện các phép toán phức tạp và mô phỏng các hệ thống điện một cách hiệu quả. Việc sử dụng MatLab trong nghiên cứu giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của các kết quả thu được.

2.2 Xây dựng mô hình nguồn phát xung

Mô hình nguồn phát xung được xây dựng trong MatLab giúp mô phỏng các tình huống thực tế mà hệ thống điện có thể gặp phải. Các thông số như biên độ và thời gian xung được điều chỉnh để phù hợp với các điều kiện thực tế. Việc mô phỏng này không chỉ giúp đánh giá hiệu quả của các thiết bị bảo vệ mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc tối ưu hóa thiết kế hệ thống.

III. Xây dựng mô hình các phần tử bảo vệ xung sét trên đường nguồn hạ áp

Chương này tập trung vào việc xây dựng mô hình cho các phần tử bảo vệ xung sét như khe hở phóng điện và biến trở oxide kim loại. Các mô hình này được phát triển dựa trên các phương pháp tính toán hiện đại, cho phép đánh giá chính xác hiệu quả bảo vệ của từng phần tử. Việc mô phỏng các phần tử này trong MatLab giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và khả năng tương tác giữa các thiết bị trong hệ thống bảo vệ quá điện áp. Sự phối hợp giữa các phần tử bảo vệ là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

3.1 Mô hình khe hở phóng điện

Mô hình khe hở phóng điện được xây dựng để mô phỏng quá trình phóng điện trong các tình huống khác nhau. Các thông số như điện áp và dòng điện được điều chỉnh để phản ánh các điều kiện thực tế. Mô hình này giúp đánh giá khả năng bảo vệ của khe hở phóng điện trong việc ngăn chặn quá điện áp.

3.2 Mô hình biến trở oxide kim loại

Mô hình biến trở oxide kim loại (MOV) được phát triển để phân tích hiệu quả bảo vệ của thiết bị này trong hệ thống điện. Các thông số như điện áp thông qua và khả năng tản năng lượng được xem xét kỹ lưỡng. Mô hình này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của MOV và vai trò của nó trong việc bảo vệ hệ thống khỏi quá điện áp.

IV. Kết luận

Luận văn đã đánh giá hiệu quả của các thiết bị bảo vệ quá điện áp đa tầng trên đường nguồn hạ áp. Các kết quả cho thấy rằng việc lựa chọn và phối hợp các thiết bị bảo vệ là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện. Các mô hình được xây dựng trong MatLab đã cung cấp những thông tin quý giá về hiệu quả bảo vệ của từng phần tử. Từ đó, có thể đưa ra các khuyến nghị cho việc tối ưu hóa thiết kế hệ thống bảo vệ quá điện áp, nhằm nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống điện.

Luận văn thạc sĩ: Đánh giá hiệu quả bảo vệ quá điện áp đa tầng trên đường nguồn hạ áp