MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Công ty Điện lực Phú Yên mà Điện lực Tuy Hòa là một đơn vị trực thuộc. Với phân vùng quản lý và vận hành bao gồm cả 12 phường và 4 xã với rất nhiều trạm biến áp chuyên dùng, trạm biến áp công cộng cũng như đường dây phân phối trung áp 22kV gần như đi trên không trải rộng cả thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên nên rất dễ bị sét đánh trực tiếp cũng như sét lan truyền trên đường dây trung thế và trạm biến áp có cấp điện áp 22kV, cấp điện phục vụ sản xuất kinh doanh trên địa bàn. Hiện tại, nhằm giảm hư hỏng do giông sét gây ra trên lưới điện trung áp, Điện lực Tuy Hòa - Công ty Điện lực Phú Yên có rất nhiều biện pháp như: gắn các chống sét van trung áp trên tất cả các phát tuyến chính, và các nhánh rẽ cho trạm phân phối.
Việc phải giảm thiểu rủi ro thiệt hại do sét nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, cũng như giảm chi phí thay thế các vật tư thiết bị hư hỏng do sét gây ra cho lưới điện và trạm biến áp phân phối cho Điện lực Tuy Hòa nói riêng và Công ty Điện lực Phú Yên nói chung là yêu cầu bức thiết. Các đề tài nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra những ưu và nhược điểm của các thiết bị chống sét hiện tại mà Điện lực Tuy Hòa - Công ty Điện lực Phú Yên đang sử dụng, các hãng cung cấp thiết bị chống sét lớn trong và ngoài nước như: Ohio Brass, Cooper, Tuấn Ân, Sahra, … cũng có những buổi thuyết trình về công nghệ cũng những đặc tính của từng loại. Tuy nhiên, đề tài này chỉ ra hướng nghiên cứu sâu rộng hơn và có bài toán giải quyết cấp thiết cho hệ thống chống sét, bảo vệ tài sản và an toàn cho người quản lý vận hành. Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài: “Nghiên cứu giải pháp bảo vệ quá áp cho trạm phân phối thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên” đi sâu vào nghiên cứu và xây dựng mô hình chống sét van trung thế (MVSA) và đề xuất phương án hợp lý bố trí MVSA bảo vệ trạm biến áp phân phối điển hình một MBA và hai MBA trong lưới điện phân phối thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên.
CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC HVTH: Phạm Đình Quyền Trang 1 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 1. Các nghiên cứu trong nƣớc. Nghiên cứu và lập mô hình mô phòng chống sét van kiểu MOV trên lưới trung thế; Lê Vũ Minh Quang; LV ThS, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, 2004. Công trình này trình bày phương thức xây dựng mô hình chống sét van trung áp dựa trên đề xuất của IEEE.
Nghiên cứu và lập mô hình mô phỏng thiết bị chống sét van trên lưới trung thế; Võ Thị Thảo Phương; LV ThS, Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2005. Công trình này trình bày phương thức xây dựng mô hình chống sét van trung áp dựa trên đề xuất của IEEE, có cải tiến về cách xác định các thông số của mô hình 3. Nghiên cứu hiệu quả của chống sét van trong mạng phân phối có xét đến vị trí lắp đặt và điện trở nối đất; Trương Ngọc Hưng; LV ThS, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, 2006. Công trình này nghiên cứu hiệu quả bảo vệ của chống sét van khi xét đến việc thay đổi vị trí lắp đặt và điện trở nối đất.
Định vị trí lắp đặt chống sét van tối ưu trong lưới phân phối; Nguyễn Công Tráng; LV ThS, Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2010. Công trình này tính toán vị trí lắp đặt tối ưu chống sét van bảo vệ cách điện máy biến áp trong trường hợp trạm có một máy và hai máy biến áp. Mô hình biến trở oxyt kẽm cho các nghiên cứu về sự phối hợp cách điện; Nguyễn Thị Lệ Hải; LV ThS, Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2013. Công trình này xây dựng mô hình biến trở oxyt kẽm cho các nghiên cứu phối hợp bảo vệ cách điện khi xuất hiện quá áp do sét.
Nghiên cứu biện pháp bảo vệ quá áp do sét cho lưới điện phân phối huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau; Mai Nguyễn Trưởng; LV ThS, Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2017. Công trình này trình bày cách sử dụng mô hình chống sét van trung áp theo đề xuất của P-K và giải pháp bảo vệ quá áp do sét cho lưới điện phân phối huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau. HVTH: Phạm Đình Quyền Trang 2 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh 1. Các nghiên cứu ngoài nƣớc.
ALBA, “Evaluation Of Metal Oxide Surge Arrester Models Based On Laboratory Experiments”, High Voltage Department, Center of Research and Electro-Energetic Tests, Superior Polytechnic Institute Jose Antonio Echeverria, Cuba, Volume- 5, Issue-1, Jan. Bài báo này trình bày phương thức xây dựng mô hình chống sét van kiểu oxyt kim loại bằng phần mềm ATP trên cơ sở các thông số thử nghiệm. Analysis of MOV Surge Arrester Models by using Alternative Transient Program ATP/EMTP; Vishal R. Sudarshana Reddy; IJSTE - International Journal of Science Technology & Engineering | Volume 3 | Issue 02 | August 2016.
Bài báo này trình bày cách xây dựng mô hình chống sét van với sự trợ giúp của phần mềm ATP/EMTP. Mirzaie, “Condition Assessment of Metal Oxide Surge Arrester Based on Multi-Layer SVM Classifier”, Iranian Journal of Electrical & Electronic Engineering, Vol. Simulations of lightning overvoltages in HV electric power system for various surge arresters and transmission lines models; Piotr Oramus, Marek Florkowski; Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. Bài báo này mô phỏng quá điện áp do sét khi sét đánh vào đường dây truyền tải và sét đánh vào đỉnh cột với các mô hình chống sét van và mô hình đường dây truyền tải khác nhau.
Mehdi Nafar, Ghahraman Solookinejad and Masoud Jabbari, “Comparison of IEEE and Pinceti Models of Surge Arresters”, Department of Electrical Engineering, College of Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, IRAN, Research Journal of Engineering SciencesVol. HVTH: Phạm Đình Quyền Trang 3 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Bài báo này so sánh hai mô hình chống sét van theo đề xuất của IEEE và của Picenti. Các mô hình này được xây dựng bằng phần mềm EMTP. Simplified Modeling of Metal Oxide Surge Arresters; Pramuk Unahalekhaka; 11th Eco-Energy and Materials Science and Engineering (11th EMSES), Energy Procedia 56 ( 2014).
Bài báo này trình bày cách xây dựng mô hình chống sét van theo đề xuất của P-K với sự trợ giúp của phần mềm ATP/EMTP. Sai số lớn nhất là 5,39%. Babaei, “Modification of IEEE Model for Metal Oxide Arresters Against Transient Impulses Using Genetic Algorithms”, Department of Electrical, East Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran, Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(10):, 2011 , ISSN 1991-8178, pp. Parameters’ selection for metal oxide surge arresters models using genetic algorithm; P.
Stathopulos; 30th International Conference on Lightning Protection - ICLP 2010. Bài báo này trình bày phương thức lựa chọn thông số cho mô hình chống sét van sử dụng giải thuật GEN. Stathopulos, “Comparison of metal-oxide surge arresters circuit models and implementation on high-voltage transmission lines of the Hellenic network”, School of Electrical and Computer Engineering, High Voltage Laboratory, National Technical University of Athens,9 Iroon Politechniou Street, Zografou Campus, Athens 157 80, Greece, IET Gener. IEEE Working group 3.11, “Modeling of metal oxide surge arresters”, IEEE Transactions on Power Delivery Vol.
Các công trình nghiên cứu nêu trên đều xây dựng mô hình chống sét với sự trợ giúp của phần mềm ATP, hay EMTP. Tuy nhiên, hiện nay phần mềm Matlab sử dụng phổ biến tại các trường đại học trong nước vì vậy việc xây dựng mô hình chống sét van trong môi trường Matlab là cần thiết. Ngoài ra, các mô hình chống sét HVTH: Phạm Đình Quyền Trang 4 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh van nêu trên chưa tính đến tổng trở dây nối giữa chống van và dây pha, giữa chống sét van và đất nên việc cải tiến mô hình chống sét van có xét đến yếu tố này là yêu cầu bức thiết. Ngoài ra, việc xác định vị trí lắp đặt chống sét bảo vệ TBA được xác định theo phương pháp giải tích đề xuất theo tiêu chuẩn IEEE.
Luận văn sẽ xây dựng mô hình chống sét van theo đề xuất của PINCETI có xét đến chiều dài dây nối, đồng thời, việc xác định vị trí lắp đặt chống sét bảo vệ TBA được xác định theo phương pháp mô hình hóa - mô phỏng, áp dụng cho TBA phân phối điển hình trong lưới phân phối thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu tiêu chuẩn chống sét liên quan đến chống sét van trung áp. Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và thông số kỹ thuật của chống sét van trung áp dạng MOV. Nghiên cứu và xây dựng mô hình chống sét van trung áp theo đề xuất của Matlab và theo đề xuất của PINCETI có xét đến chiều dài dây nối trong môi trường Matlab.
Xây dựng mô hình máy phát xung tiêu chuẩn 8/20us. Đánh giá độ chính xác của các mô hình chống sét van trung áp đề xuất bằng phương pháp mô hình hóa và mô phỏng. Xây dựng quan hệ điện áp dư của MVSA theo chiều dài dây nối từ chống sét van xuống đất. Đề xuất vị trí lắp đặt hợp lý chống sét van trung áp bảo vệ MBA trong trạm phân phối điển hình (1 MBA và 2 MBA) tại mạng phân phối của Điện lực Tuy Hòa - Công ty Điện lực Phú Yên.
GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu và xây dựng mô hình chống sét van trung áp theo đề xuất của PICENTI có xét đến điện trở dây nối trong môi trường Matlab. HVTH: Phạm Đình Quyền Trang 5 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Nghiên cứu, đánh giá và đề xuất vị trí hợp lý lắp đặt chống sét van trung áp bảo vệ MBA trong mạng phân phối lưới điện Điện lực Tuy Hòa - Công ty Điện lực Phú Yên. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài sử dụng các phương pháp sau: Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu: là phương pháp đóng vai trò chủ đạo. Sử dụng các tài liệu có sẵn, các tài liệu trên internet, các bài báo khoa học, … Để phục vụ cho để tài nghiên cứu này.
Phƣơng pháp chuyên gia: là phương pháp đóng vai trò bổ trợ. Tham khảo ý kiến của các giáo viên hướng dẫn, các giảng viên và các chuyên gia trong lĩnh vực chống sét. Phƣơng pháp mô hình hóa - mô phỏng: Sử dụng phần mềm Matlab và mô phỏng chống sét van trung áp dưới tác dụng của các dạng xung sét không chu kỳ. Phƣơng pháp phân tích và tổng hợp: Là phương pháp đóng vai trò bổ trợ.