Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét van trong lưới điện phân phối

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

CHƯƠNG 0: TỔNG QUAN

0.1. Đặt vấn đề

0.2. Nhiệm vụ của luận văn

0.3. Phạm vi nghiên cứu

0.4. Phương pháp nghiên cứu

0.5. Điểm mới của luận văn

0.6. Giá trị thực tiễn của đề tài

0.7. Nội dung của luận văn

1. CHƯƠNG 1: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA CHỐNG SÉT VAN MOV

1.1. Cấu tạo MOV (Metal Oxide Varistor) là thiết bị phi tuyến, phụ thuộc vào điện áp mà hành vi về điện giống như hai diode đấu ngược lại (back –to –back)

1.2. Cấu trúc của biến trở và đặc tính V-I

2. CHƯƠNG 2: CÁC MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN VÀ CÁC CÔNG CỤ MÔ PHỎNG MATLAB – SIMULINK

2.1. Các mô hình chống sét van

2.1.1. Mô hình điện trở phi tuyến

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

2.1.3. Mô hình của SCHMIDT

2.1.4. Mô hình của nhóm chuyên gia IEEE

2.1.5. Mô hình của MARDIRA

2.2. Công cụ Matlab – Simulink dùng để mô phỏng

2.2.1. Ý nghĩa của mô hình mô phỏng

2.2.2. Phần mềm Matlab - Simulink

3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG CHỐNG SÉT VAN MOV

3.1. Mục đích mô phỏng

3.2. Đánh giá mô hình chống sét van trong Matlab

3.3. Giới thiệu mô hình

3.4. Hộp thoại và các thông số cần khai báo

3.5. Nguyên lý làm việc của mô hình

3.6. Đánh giá mô hình

3.7. Xây dựng mô hình chống sét van dạng MOV phụ thuộc tần số

3.8. Mô hình đề nghị

3.9. Phương pháp xác định thông số

3.10. Phương pháp xây dựng mô hình trong Matlab

3.11. Xây dựng mô hình nguồn phát xung

3.12. Dạng xung không chu kỳ và các quan hệ của các thông số thời gian

3.13. Mô hình toán của nguồn phát xung trong Matlab

3.14. Thực thi mô hình

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG CÁC ĐÁP ỨNG

4.1. Mô phỏng chống sét van của hãng ELPRO

4.2. Mô phỏng chống sét van của hãng GE Tranquell

4.3. Mô phỏng chống sét van của hãng Siemens

4.4. Mô phỏng chống sét van của hãng Cooper

4.5. Mô phỏng chống sét van của hãng Ohio-Brass

4.6. Đánh giá đáp ứng mô hình

5. CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

5.1. Thực trạng lưới điện của mô hình thực nghiệm

5.2. Nguyên tắc hoạt động

5.3. Mô hình hóa và mô phỏng

5.4. SA cố định, thay đổi vị trí sét đánh với vị trí sét đánh cách nguồn 15km

5.5. SA cố định, thay đổi vị trí sét đánh với vị trí sét đánh cách nguồn 10km

5.6. SA cố định, thay đổi vị trí sét đánh với vị trí sét đánh cách nguồn 1km

5.7. Sét đánh ngoài phạm vi bảo vệ SA

5.8. Sét đánh về phía tải

5.9. Sét đánh về phía nguồn

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Mô hình hóa thiết bị chống sét van

Mô hình hóa thiết bị chống sét van là một phần quan trọng trong việc bảo vệ lưới điện phân phối khỏi các sự cố do sét. Thiết bị chống sét van dạng Metal-Oxide (MOV) được sử dụng để bảo vệ quá điện áp do sét hoặc xung đóng cắt. Mô hình hóa giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của thiết bị này. Các thông số kỹ thuật của MOV được cung cấp trong catalogue của nhà sản xuất, cho phép xây dựng mô hình chính xác. Mô hình này có thể được mô phỏng bằng phần mềm Matlab, giúp đánh giá hiệu suất và khả năng bảo vệ của thiết bị trong các tình huống khác nhau. Việc mô phỏng này không chỉ giúp kiểm tra tính hiệu quả của thiết bị mà còn hỗ trợ trong việc thiết kế và cải tiến các giải pháp bảo vệ lưới điện.

1.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị chống sét van

Thiết bị chống sét van hoạt động dựa trên nguyên lý phi tuyến, với khả năng chuyển đổi từ trạng thái hở mạch sang trạng thái dẫn điện khi có xung điện áp cao. Khi điện áp vượt quá ngưỡng cho phép, MOV sẽ trở thành một đường dẫn với trở kháng thấp, giúp triệt tiêu xung điện áp. Điều này giúp bảo vệ các thiết bị điện trong lưới điện phân phối khỏi hư hỏng do quá điện áp. Đặc tính này của MOV cho phép nó hấp thụ phần lớn năng lượng xung quá độ, từ đó bảo vệ các thiết bị khác trong mạch. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động này là rất cần thiết để tối ưu hóa việc sử dụng thiết bị chống sét trong thực tế.

II. Mô phỏng lưới điện phân phối

Mô phỏng lưới điện phân phối là một bước quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của thiết bị chống sét van. Sử dụng phần mềm Matlab, các mô hình lưới điện có thể được xây dựng để mô phỏng các tình huống khác nhau, từ đó phân tích các đáp ứng của thiết bị chống sét van. Mô phỏng này cho phép kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị trong các điều kiện thực tế, như khi có sét đánh hoặc xung điện áp đột ngột. Các mô hình này cũng giúp xác định các thông số tối ưu cho thiết bị chống sét, từ đó nâng cao hiệu quả bảo vệ cho lưới điện phân phối.

2.1. Công cụ mô phỏng Matlab Simulink

Matlab và Simulink là những công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng các hệ thống điện. Chúng cho phép người dùng xây dựng các mô hình phức tạp và thực hiện các phép tính cần thiết để đánh giá hiệu suất của thiết bị chống sét van. Việc sử dụng Matlab giúp đơn giản hóa quá trình mô phỏng, từ đó tiết kiệm thời gian và chi phí cho các nghiên cứu. Các mô hình được xây dựng trong Matlab có thể dễ dàng điều chỉnh và tối ưu hóa, giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu có thể nhanh chóng tìm ra giải pháp hiệu quả nhất cho các vấn đề liên quan đến bảo vệ lưới điện.

III. Đánh giá hiệu suất thiết bị chống sét van

Đánh giá hiệu suất của thiết bị chống sét van là một phần không thể thiếu trong nghiên cứu này. Các mô hình mô phỏng cho phép so sánh các đáp ứng của thiết bị với các tiêu chuẩn kỹ thuật và thông số của nhà sản xuất. Qua đó, có thể xác định được mức độ hiệu quả của thiết bị trong việc bảo vệ lưới điện phân phối. Việc đánh giá này không chỉ dựa vào các số liệu mô phỏng mà còn cần phải kết hợp với các thử nghiệm thực tế để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Điều này giúp các kỹ sư có thể đưa ra các quyết định chính xác trong việc lựa chọn và lắp đặt thiết bị chống sét van.

3.1. So sánh với các nhà sản xuất khác

Việc so sánh hiệu suất của thiết bị chống sét van với các sản phẩm từ các nhà sản xuất khác là rất quan trọng. Điều này không chỉ giúp xác định được thiết bị nào có hiệu suất tốt nhất mà còn giúp người dùng có cái nhìn tổng quan về thị trường thiết bị chống sét. Các mô hình mô phỏng có thể được sử dụng để thực hiện các thử nghiệm so sánh, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho người tiêu dùng. Sự so sánh này cũng giúp các nhà sản xuất cải tiến sản phẩm của mình, nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE về mô hình hóa và mô phỏng thiết bị chống sét van trên lưới điện phân phối