Luận văn Nghiên cứu và xây dựng mô hình các máy phát xung tiêu chuẩn (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu và xây dựng mô hình các máy phát xung tiêu chuẩn (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHÙNG VĂN BIỂN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÁC MÁY PHÁT XUNG TIÊU CHUẨN NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 60520202 S KC 0 0 4 8 4 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
2. BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU & TÍNH TỐN MẠCH PHÁT XUNG SÉT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHÙNG VĂN BIỂN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÁC MÁY PHÁT XUNG TIÊU CHUẨN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
3. BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU & TÍNH TỐN MẠCH PHÁT XUNG SÉT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHÙNG VĂN BIỂN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH CÁC MÁY PHÁT XUNG TIÊU CHUẨN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS. TS. QUYỀN HUY ÁNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Phùng Văn Biển Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15 – 01 - 1990 Nơi sinh: Hải Dương Quê quán: An Phụ, Kinh Mơn, Hải Dương Dân tộc: Kinh Chỗ ở: 25/7 KP 5, Linh Chiểu, Thủ Đức, Tp. HCM Điện thoại cơ quan: 08 3725 2002 ĐTNR: 0988 209 652 Fax: E-mail: phungvanbien150190@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2009 đến 09/ 2013 Nơi học: ĐH Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Điện cơng nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc mơn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu và biên soạn tài liệu giảng dạy các thiết bị mới mơn thực tập Truyền động điện Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 07/2013 Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Phan Thanh 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 05/2014 đến 05/ 2016 Nơi học : ĐH Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện Tên luận văn: Nghiên cứu và xây dựng mơ hình các máy phát xung tiêu chuẩn Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Người hướng dẫn: PGS. TS Quyền Huy Ánh III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 05/2014 đến Trường ĐH cơng nghệ thơng Chuyên viên Điện nay tin_ĐHQG HCM i
5. LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. TP.Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2016 Người thực hiện Phùng Văn Biển ii
6. LỜI CẢM ƠN Điều trước tiên, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Quyền Huy Ánh, người Thầy đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, cung cấp những tài liệu vơ cùng quí giá và dìu dắt tơi thực hiện hồn thành luận văn tốt nghiệp này. Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cơ đã giảng dạy, trang bị cho tơi những kiến thức rất bổ ích và quí báu trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này. Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tơi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua. Xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp Trƣờng đại học cơng nghệ thơng tin – ĐHQG HCM đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tơi rất nhiều trong quá trình học tập, cơng tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các Anh Chị em học viên cao học 2014A, những người luơn giành những tình cảm sâu sắc nhất, luơn bên cạnh, luơn động viên, khuyến khích tơi vượt qua những khĩ khăn trong suốt quá thực hiện luận văn này. TP.Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2016 Người thực hiện Phùng Văn Biển iii
7. TĨM TẮT Để thử nghiệm các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường dây truyền tải, phải cĩ mơ hình máy phát xung sét với các xung phát ra gần với xung sét thực tế. Một số mơ hình vật lý cũng như mơ hình tốn học máy phát xung sét trước đây cĩ dạng sĩng chưa đạt yêu cầu về độ chính xác theo các tiêu chuẩn hiện hành. Bên cạnh đĩ, các phịng thí nghiệm quá áp do xung sét lan truyền ở Việt Nam cịn rất hạn chế. Đặc biệt giá thành các loại máy phát xung sét thực tế cịn rất cao, phải nhập khẩu từ nước ngồi về rất đắt tiền. Vì vậy việc nghiên cứu và xây dựng mơ hình các máy phát xung tiêu chuẩn là rất cần thiết. Các luận văn trước đây chỉ đề cập đến một số loại xung dịng và xung áp thơng dụng như: 8/20µs, 10/350µs, 1.2/50µs. Mơ hình của các loại xung này được thể hiện chủ yếu dưới dạng mơ hình tốn (quan hệ giữa các phần tử và hàm tốn) với độ chính xác được đánh giá dựa trên biên độ là chính, chưa quan tâm đến tốc độ tăng dịng, tăng áp ở đầu sĩng; cũng như chưa quan tâm đến tốc độ giảm áp và giảm dịng ở đuơi sĩng. Chính vì những thiếu sĩt nêu trên, luận văn này bổ sung tương đối đầy đủ các dạng xung dịng và xung áp tiêu chuẩn dưới dạng mơ hình tốn và mơ hình vật lý (mạch RLC) . Độ chính xác được đánh giá khơng chỉ qua biên độ mà cịn quan tâm đến tốc độ tăng/giảm áp và dịng ở đầu/cuối dạng sĩng. Cũng như sẽ so sánh một số dạng xung tiêu chuẩn được xây dựng với dạng xung cụ thể của hệ thống AXOS8 . Đặc biệt các luận văn trước đây chỉ nghiên cứu trên lý thuyết và mơ phỏng, chứ chưa làm trên máy phát xung trên thực tế. Vì vậy việc nghiên cứu và xây dựng mơ hình các máy phát xung tiêu chuẩn là rất cần thiết. Mục tiêu cuối cùng của luận văn là xây dựng thư viện cĩ tất cả những loại xung trong mơi trường Matlab để phục vụ cho nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình quá độ do sét gây lên các hệ thống. Luận văn cũng sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích ở bậc đại học và sau đại học. iv
8. ABSTRACT To test lightning-stroke-protective devices in transmission line, lightning impulse generator model with the pulse emitted close to the actual lightning impulse is necessary. Some physical models as well as mathematical model lightning impulse generators previously have yet reached waveform precision requirements under the current standard. Besides, the laboratory overvoltage surge due to spread in Vietnam is still very limited. Special price into the kind of lightning impulse generators fact was very high, are imported from overseas are very expensive. So the study and construction of the model of the standard pulse generators are essential. The thesis were previously only referred to some kind of pulse and pulse pressure common lines like: 8/20μs, 10/350μs, 1.2/50μs. The model of the type of this impulse is expressed mainly in the form of mathematical models (the relationship between the element and the math functions) with precision was evaluated based on the amplitude is key, not interested in speed, line speed at the top of the waves as well as less interested in reducing speed and reduce lines at the tail of the wave. Because of the shortcomings mentioned above, this thesis is relatively full complement of line and pulse pressure pulse as the standard mathematical model and a physical model (RLC circuit). The accuracy is assessed not only by the magnitude but also interested in speed increase/decrease pressure and line at the beginning/end of wave form. As well as to compare a standard pulsed built with specific pulsed of AXOS8 system. Especially the thesis previously only research on theory and simulation, not doing on the pulse generator. So the study and construction of the model of the standard pulse generators are essential. The final goal of the thesis is to build a library has all kinds of pulses in the Matlab environment to cater to study the effects of transients caused by lightning on the system. Thesis will be useful references in college and graduate. v
9. MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tĩm tắt iv Abstract v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt x Danh sách các hình xi Danh sách các bảng xiv Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu 2 1.4. Phương pháp nghiên cứu 3 1.5. Các bước tiến hành 3 1.6. Điểm mới của luận văn 3 1.7. Giá trị thực tiễn của luận văn 4 1.8. Nội dung của luận văn 4 Chƣơng 2: CÁC DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN VÀ CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN 5 2.1. Xung dịng điện 5 2.1.1. Định nghĩa đối với thử nghiệm bằng xung dịng điện 5 2.1.1.1. Thời gian đầu sĩng T1 5 2.1.1.2. Điểm gốc giả định O1 5 2.1.1.3. Thời gian tồn sĩng T2 5 2.1.1.4. Dung sai 5 vi
10. 2.1.2. Các dạng xung dịng tiêu chuẩn 6 2.1.2.1. Dạng xung 8/20µs 6 2.1.2.2. Dạng xung 10/350µs 8 2.1.2.3. Dạng xung dịng 5/320µs: 10 2.1.3. Các tiêu chuẩn liên quan 11 2.1.3.1. Tiêu chuẩn IEC 61643-1 12 2.1.3.2. Tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41 19 2.2. Xung điện áp 21 2.2.1. Định nghĩa đối với thử nghiệm bằng xung điện áp 21 2.2.1.1. Thời gian đầu sĩng T1 21 2.2.1.2. Điểm gốc giả định O1 21 2.2.1.3. Thời gian tồn sĩng T2 21 2.2.1.4. Dung sai 21 2.2.2. Các dạng xung điện áp chuẩn 22 2.2.2.1. Dạng xung 1,2/50µs 22 2.2.2.2. Dạng xung 10/700µs: 24 2.2.2.3. Các dạng xung 10/160µs, 10/560µs và 9/720µs. 25 2.2.2.4. Dạng xung 2/10µs 26 2.2.2.5. Dạng xung 0.5/700µs 26 2.2.3. Các tiêu chuẩn liên quan 26 2.2.3.1. Tiêu chuẩn ITU-T K.20 VÀ K.21 27 2.2.3.2. Tiêu chuẩn TIA-968-A, TIA-968-B 28 2.3. Xung hỗn hợp dịng - áp (8/20µs và 1,2/50µs) 30 2.4. Xung sét tiêu chuẩn ở một số nước trên thế giới 30 Chƣơng 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN CỦA CÁC DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN 32 3.1. Phương trình tốn của các dạng xung tiêu chuẩn 32 3.1.1. Tìm quan hệ giữa (t2/t1) và (b/a) 34 3.1.2. Tìm quan hệ giữa (b/a) và at1 35 3.1.3. Tìm mối quan hệ giữa ( b/a) và ( I1/I) 36 vii
11. 3.1.4. Các bước thực hiện: 37 3.2. Xây dựng mơ hình tốn các dạng xung tiêu chuẩn 38 3.2.1. Xây dựng mơ hình tốn 38 3.2.2. Tạo Function Block Parameters 39 3.2.3. Tạo Subsystem 40 3.3. Mơ phỏng các dạng xung 42 3.3.1. Mơ phỏng các dạng xung dịng 43 3.3.1.1. Xung dịng 1/5µs 43 3.3.1.2. Xung dịng 4/10µs 44 3.3.1.3. Xung dịng 8/20µs 45 3.3.1.4. Xung dịng 10/350µs 46 3.3.2. Mơ phỏng các dạng xung áp 47 3.3.2.1. Xung áp 1.2/50µs 47 3.3.2.2. Xung áp 10/700µs 48 3.3.2.3. Xung áp 2/10µs 49 3.3.2.4. Xung áp 9/720µs 49 3.3.2.5. Xung áp 10/160µs 50 3.3.2.6. Xung áp 10/560µs 51 Chƣơng 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ CỦA CÁC DẠNG XUNG TIÊU CHUẨN 53 4.1. Mơ hình máy phát xung dịng 53 4.2. Mơ hình máy phát xung áp 57 4.3. Mơ phỏng các dạng xung 60 4.3.1. Xung dịng 60 4.3.1.1. Xung dịng 1/5µs 61 4.3.1.2. Xung dịng điện 4/10µs 62 4.3.1.3. Xung dịng điện 8/20µs 63 4.3.1.4. Xung dịng điện 10/350µs 64 4.3.2. Xung áp 65 4.3.2.1. Xung áp 1.2/50µs 66 viii
12. 4.3.2.2. Xung áp 10/700µs 67 4.3.2.3. Xung áp 2/10µs 68 4.3.2.4. Xung áp 9/720µs 69 4.3.2.5. Xung áp 10/160µs 70 4.3.2.6. Xung áp 10/560µs 71 Chƣơng 5: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÁY PHÁT XUNG HỖN HỢP (XUNG ÁP 6 kV, 1.2/50µs – XUNG DỊNG 3kA, 8/20µs) 72 5.1. Giả thiết mạch điện cho máy phát xung hỗn hợp 72 5.2. Phân tích mạch 73 5.3. Mơ phỏng máy phát xung hỗn hợp bằng Matlab 76 Chƣơng 6: SO SÁNH DẠNG XUNG MƠ PHỎNG VÀ DẠNG XUNG TỪ MÁY PHÁT XUNG THỰC T 84 6.1. Máy phát xung AXOS8 84 6.1.1. Thơng số kỹ thuật của máy phát xung AXOS8 84 6.1.2. Vận hành chung 87 6.2. So sánh độ chính xác của xung mơ phỏng và xung máy phát thực tế 95 6.2.1. Xung phát ra từ thiết bị AXOS8 95 6.2.2. So sánh độ chính xác của xung mơ phỏng và xung máy phát thực tế 99 CHƢƠNG 7: K T LUẬN VÀ HƢ NG PHÁT TRIỂN 101 7.1. Kết luận 101 7.2. Hướng phát triển 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 ix
13. DANH SÁCH CÁC CHỮ VI T TẮT LV ThS Luận văn thạc sỹ ĐH SPKT Tp HCM Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh ĐHBK Tp HCM Đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh IEC International Organization for Standardization IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ITU International Telecommunication Union TIA Telecommunications Industry Association SPD Surge Protective Device x
14. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Dạng xung dịng điện tiêu chuẩn 6 Hình 2.2: Dạng xung dịng 8/20µs tiêu chuẩn 7 Hình 2.3: Xung 8/20µs đánh vào đường dây trên khơng 7 Hình 2.4: Sét đánh gián tiếp cảm ứng vào cơng trình 8 Hình 2.5: Dạng xung dịng 10/350µs tiêu chuẩn 9 Hình 2.6: Xung 10/350µs đánh trực tiếp vào kim thu sét trên đỉnh cơng trình 9 Hình 2.7: Xung 10/350µs đánh trực tiếp vào đường dây trên khơng lân cận cơng trình 10 Hình 2.8: Dạng xung dịng 5/320µs tiêu chuẩn 11 Hình 2.9: Sơ đồ phát xung dịng 5/320µs 11 Hình 2.10: Dạng xung điện áp tiêu chuẩn 22 Hình 2.11: Dạng xung áp 1.2/50µs tiêu chuẩn 23 Hình 2.12: Xung áp 1.2/50µs kiểm tra khả năng chịu đựng MBA 23 Hình 2.13: Dạng xung áp 10/700µs tiêu chuẩn 24 Hình 2.14: Sơ đồ mạch phát xung 10/700µs 25 Hình 3.1: Dạng xung gồm tổng 2 thành phần. 32 Hình 3.2: Đường cong xác định tỉ số b/a. 33 Hình 3.3: Đường cong xác định tỉ số at1. 33 Hình 3.4: Đường cong xác định tỉ số I1/I. 34 Hình 3.5: Nhập thơng số cho t2/t1 và b/a 34 Hình 3.6: Quan hệ giữa t2/t1 và b/a 35 Hình 3.7: Nhập thơng số b/a và at1 35 Hình 3.8: Quan hệ giữa b/a và at1 36 Hình 3.9: Nhập thơng số cho b/a và I1/I 37 Hình 3.10: Quan hệ giữa b/a và I1/I 37 Hình 3.11: Mơ hình tốn của xung dịng điện. 39 Hình 3.12: Mơ hình tốn của xung xung điện áp. 39 Hình 3.13: Nhập phương trình quan hệ t2/t1 và b/a 39 Hình 3.14: Nhập phương trình quan hệ giữa b/a và at1 40 Hình 3.15: Nhập phương trình quan hệ giữa b/a và I1/I 40 Hình 3.16: Khai báo thơng số tại tab Parameters xung dịng. 41 Hình 3.17: Khai báo thơng số tại tab Parameters xung áp. 41 Hình 3.18: Mơ hình tốn xung dịng điện tiêu chuẩn 41 Hình 3.19: Mơ hình tốn xung điện áp tiêu chuẩn. 42 Hình 3.20: Thơng số mơ hình nguồn xung dịng điện. 42 Hình 3.21: Thơng số mơ hình nguồn xung điện áp. 43 Hình 3.22: Xung dịng điện 1/5 µs _10kA 43 Hình 3.23: Xung dịng điện 4/10 µs_10kA 44 Hình 3.24: Xung dịng điện 8/20 µs_3kA 45 xi
15. Hình 3.25: Xung dịng điện 8/20µs_3kA sau khi hiệu chỉnh 46 Hình 3.26: Xung dịng điện 10/350µs_10kA 46 Hình 3.27: Xung điện áp 1,2/50µs_6kV 47 Hình 3.28: Xung điện áp 10/700µs_5kV 48 Hình 3.29: Xung điện áp 2/10µs_2,5kV 49 Hình 3.30: Xung điện áp 9/720µs_1kV 50 Hình 3.31: Xung điện áp 10/160µs_1,5kV 51 Hình 3.32: Xung điện áp 10/560µs_800V 52 Hình 4.1: Mơ hình mạch phát xung dịng 53 Hình 4.2: Mơ hình máy phát xung dịng 8/20µs 57 Hình 4.3: Mơ hình mạch phát xung áp 58 Hình 4.4: Mạch phát xung áp 1,2/50µs 58 Hình 4.5: Mạch phát xung áp 0,5/700µs 58 Hình 4.6: Mạch phát xung áp 9/720µs 59 Hình 4.7: Mạch phát xung áp 10/700µs 59 Hình 4.8: Mạch phát xung áp 10/560µs 59 Hình 4.9: Mạch phát xung áp 2/10µs 59 Hình 4.10: Mạch phát xung áp 10/160µs 59 Hình 4.11: Mơ hình máy phát xung điện áp 60 Hình 4.12: Sơ đồ mơ phỏng mơ hình xung dịng điện 60 Hình 4.13: Hộp thoại thơng số của xung dịng 61 Hình 4.14: Xung dịng điện 1/5µs_3kA 61 Hình 4.15: Xung dịng điện 4/10 µs_3kA 62 Hình 4.16: Xung dịng điện 8/20µs_3kA 63 Hình 4.17: Xung dịng điện 8/20µs_3kA sau hiệu chỉnh 64 Hình 4.18: Xung dịng điện 10/350µs_3kA 65 Hình 4.19: Sơ đồ mơ phỏng mơ hình xung điện áp 66 Hình 4.20: Hộp thoại thơng số của xung áp 66 Hình 4.21: Xung điện áp 1,2/50µs_6kV 66 Hình 4.22: Xung điện áp 10/700µs_5kV 67 Hình 4.23: Xung điện áp 2/10µs_2,5kV 68 Hình 4.24: Xung điện áp 9/720µs_1kV 69 Hình 4.25: Xung điện áp 10/160µs_1,5kV 70 Hình 4.26: Xung điện áp 10/560µs_800V 71 Hình 5.1: Máy phát dạng sĩng, thiết kế 1. 72 Hình 5.2: Máy phát tổ hợp dạng sĩng, thiết kế 2. 73 Hình 5.3: Phân tích mạch theo thiết kế 2, điện áp hở mạch. 73 Hình 5.4: Thiết kế dạng sĩng tổ hợp với các thơng số đã được tính điện áp hở mạch 77 Hình 5.5: Dạng sĩng điện áp hở mạch (1.2/50 s ) 77 Hình 5.6: Thiết kế dạng sĩng tổ hợp với các thơng số đã được tính, dịng điện ngắn mạch 78 Hình 5.7: Dạng sĩng dịng điện ngắn mạch (8/20 s ) 78 xii
16. Hình 5.8: Mạch điện máy phát xung hỗn hợp, điện áp hở mạch. 80 Hình 5.9: Dạng sĩng điện áp hở mạch ( 1.2/50 s) 80 Hình 5.10: Mạch điện máy phát xung hỗn hợp,dịng điện ngắn mạch. 81 Hình 5.11: Dạng sĩng dịng điện ngắn mạch ( 8/20 82 Hình 5.12: Mơ hình máy phát xung hỗn hợp, điện áp hở mạch (6kV ,1.2 / 50 s ) và dịng điện ngắn mạch (3kA ,8 / 20 s ). 83 Hình 5.13: Dạng sĩng điện áp hở mạch (1.2 / 50s ) và dạng sĩng dịng điện ngắn mạch (8 / 20s ). 83 8 Hình 6.1: Giao diện phía trước AXOS 87 8 Hình 6.2: Giao diện phía sau AXOS 88 8 Hình 6.3: Giao diện menu chính của thiết bị AXOS 90 Hình 6.4: Menu Setup 90 Hình 6.5: Menu Surge 91 Hình 6.6: Menu Transition 92 Hình 6.7: Menu Properties (Surge) 93 Hình 6.8: Bộ Telecom Wave (TW) 8 94 Hình 6.9: Menu Telecom Wave 94 Hình 6.10: Menu Properties (Telecom Wave) 94 Hình 6.11: Dạng xung dịng ngắn mạch 8/20 µs_1kA 95 Hình 6.12: Dạng xung áp hở mạch 1,2/50µs_1kV (phĩng to đầu sĩng) 96 Hình 6.13: Dạng xung áp hở mạch 1,2/50µs_1kV (tồn sĩng) 97 Hình 6.14: Dạng xung áp 10/700µs_1kV (phĩng to đầu sĩng) 98 Hình 6.15: Dạng xung áp 10/700µs_1kV (tồn sĩng) 98 xiii
17. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Tổng hợp các tiêu chuẩn về xung dịng 11 Bảng 2.2: Các thử nghiệm cấp I, II và III 14 Bảng 2.3: Giá trị tiêu chuẩn của dịng xung Iimp 14 Bảng 2.4: Các thơng số minh họa cho thử nghiệm 15 Bảng 2.5: Dung sai của các thơng số trong thử nghiệm xung kết hợp cấp III 17 Bảng 2.6: Tĩm tắt các tiêu chuẩn áp dụng và các dạng xung thử nghiệm bổ sung cho mục A, B, C (trường hợp I) và các thơng số cho trường hợp II 20 Bảng 2.7: 100 kHz Ring wave – Các giá trị dự kiến cho xung áp và dịng trong mục A và B 20 Bảng 2.8: Xung hỗn hợp – Các giá trị dự kiến cho xung áp và dịng trong mục A và B 21 Bảng 2.9: Các thử nghiệm SPD trong mục C 21 Bảng 2.10: Tổng hợp các tiêu chuẩn về xung áp 26 Bảng 2.11: Các thử nghiệm theo ITU-T K.20 28 Bảng 2.12: Các thử nghiệm theo ITU-T K.21 28 Bảng 2.13: Các dạng xung thử theo TIA-968-A, TIA-968-B 29 Bảng 2.14: Xung sét tiêu chuẩn ở một số nước trên thế giới 30 Bảng 4.1 : Tổng hợp các phần tử trong mạch phát xung dịng 57 Bảng 4.2 Tổng hợp các phần tử trong mạch phát xung áp 58 Bảng 4.3 : Tổng hợp các phần tử trong mạch phát xung 8/20µs sau khi hiệu chỉnh 63 Bảng 6.1: Thơng số chung 84 Bảng 6.2: Thơng số Surge 84 Bảng 6.3: Thơng số Ring Wave 85 Bảng 6.4: Thơng số Telecom Wave 85 Bảng 6.5: Thơng số Brust 86 Bảng 6.6: Thơng Số Voltage Dips & Interrupts 86 8 Bảng 6.7: Chức năng phía trước AXOS 87 8 Bảng 6.8: Chức năng phía sau AXOS 88 Bảng 6.9: Chức năng cổng AUX (vị trí 7) 89 Bảng 6.10: Chức năng của Setup 91 Bảng 6.11: Chức năng của Properties (Surge) 93 Bảng 6.12: Chức năng của Properties (Telecom Wave) 95 Bảng 6.13: Sai số của xung dịng ngắn mạch 8/20µs_1kA 96 Bảng 6.14: Sai số của xung áp hở mạch 1,2/50µs_1kV 97 Bảng 6.15: Sai số của xung áp 10/700µs (Telecom wave) 99 Bảng 6.16: So sánh độ chính xác của xung mơ phỏng và xung máy phát thực tế 99 xiv
18. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Để thử nghiệm các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường dây truyền tải, phải cĩ mơ hình máy phát xung sét với các xung phát ra gần với xung sét thực tế. Một số mơ hình vật lý cũng như mơ hình tốn học máy phát xung sét trước đây cĩ dạng sĩng chưa đạt yêu cầu về độ chính xác theo các tiêu chuẩn hiện hành. Bên cạnh đĩ, các phịng thí nghiệm quá áp do xung sét lan truyền ở Việt Nam cịn rất hạn chế. Đặc biệt giá thành các loại máy phát xung sét thực tế cịn rất cao, phải nhập khẩu từ nước ngồi về rất đắt tiền. Trước đây đã cĩ một số luận văn liên quan như:  Nghiên cứu và lập mơ hình cải tiến thiết bị triệt xung hạ áp, Lê Quang Trung, LV ThS 2010, ĐHSPKT Tp HCM.  Các giải pháp nâng cao hiệu quả bảo vệ chống sét trong mạng hạ áp, Nguyễn Văn Lâm, LV ThS 2011, ĐHBK Tp HCM.  Mơ hình biến trở oxit kẽm cho các nghiên cứu về sự phối hợp cách điện, Nguyễn Thị Lệ Hải, LV ThS 2013, ĐHSPKT Tp HCM.  Nghiên cứu giải pháp chống sét trong mạng viễn thơng, Bùi Kim Cường, LV ThS 2013, ĐHSPKT Tp HCM.  Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện và điện tử bên trong tịa nhà, Đặng Thị Hà Thanh, LV ThS 2014, ĐHSPKT Tp HCM.  Mơ hình hĩa và mơ phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên mạng truyền thơng, Phạm Thị Hằng, LV ThS 2014, ĐHSPKT Tp HCM.  Bảo vệ chống xung quá độ trong mạng hạ áp, Dương Anh Hào, LV ThS 2014, ĐHSPKT Tp HCM. Các luận văn này chỉ đề cập đến một số loại xung dịng và xung áp thơng dụng như: 8/20µs, 10/350µs, 1.2/50µs. Mơ hình của các loại xung này được thể hiện chủ yếu dưới dạng mơ hình tốn (quan hệ giữa các phần tử và hàm tốn) với độ chính 1
19. xác được đánh giá dựa trên biên độ là chính, chưa quan tâm đến tốc độ tăng dịng, tăng áp ở đầu sĩng; cũng như chưa quan tâm đến tốc độ giảm áp và giảm dịng ở đuơi sĩng. Chính vì những thiếu sĩt nêu trên, luận văn này bổ sung tương đối đầy đủ các dạng xung dịng và xung áp tiêu chuẩn dưới dạng mơ hình tốn và mơ hình vật lý (mạch RLC) . Độ chính xác được đánh giá khơng chỉ qua biên độ mà cịn quan tâm đến tốc độ tăng/giảm áp và dịng ở đầu/cuối dạng sĩng. Cũng như sẽ so sánh một số dạng xung tiêu chuẩn được xây dựng với dạng xung cụ thể của hệ thống AXOS8 . Đặc biệt các luận văn trước đây chỉ nghiên cứu trên lý thuyết và mơ phỏng, chứ chưa làm trên máy phát xung trên thực tế. Vì vậy việc nghiên cứu và xây dựng mơ hình các máy phát xung tiêu chuẩn là rất cần thiết. 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn  Nghiên cứu các dạng xung tiêu chuẩn được đề xuất bởi IEC, IEEE, ITU, TIA, .  Nghiên cứu các yêu cầu về dạng sĩng và độ chính xác quy định cho các loại xung dịng: 1/5µs, 4/10µs, 8/20µs, 10/350µs; các loại xung áp: 2/10µs, 1.2/50µs, 9/720 µs, 10/160µs, 10/560µs, 0.5/700µs, 10/700µs; và xung hỗn hợp áp 1.2/50µs – dịng 8/20µs.  Xây dựng các mơ hình tốn và mơ hình vật lý của các dạng xung tiêu chuẩn nêu trên trong Matlab.  Đánh giá độ chính xác của các mơ hình xung áp và xung dịng được xây dựng thơng qua mơ phỏng.  So sánh một số dạng xung mơ phỏng và dạng xung phát trên máy phát xung thực tế AXOS8. 1.3. Phạm vi nghiên cứu  Nghiên cứu các tiêu chuẩn liên quan đến từng loại xung.  Nghiên cứu chức năng và hướng dẫn sử dụng phần mềm Matlab, đặc biệt là cơng cụ Simulink và hộp cơng cụ Sim Power Blockset. 2
20.  Nghiên cứu và xây dựng mơ hình phát xung dịng 1/5µs, 4/10µs, 8/20µs, 10/350µs và máy phát xung áp 2/10µs, 1.2/50µs, 9/720 µs, 10/160µs, 10/560µs, 0.5/700µs, 10/700µstrong mơi trường Matlab.  Nghiên cứu và xây dựng mơ hình phát xung hỗn hợp áp 1.2/50µs- dịng 8/20µs.  Đánh giá độ chính xác các mơ hình xung dịng và xung áp tiêu chuẩn được xây dựng thơng qua mơ phỏng và so sánh với xung phát bởi máy phát xung AXOS8. 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:  Phương pháp nghiên cứu tài liệu: là phương pháp đĩng vai trị chủ đạo. Sử dụng các tài liệu sẵn cĩ, các luận văn cĩ liên quan đến đề tài trước đây, các bài báo khoa học trong và ngồi nước, và các tài liệu trên internet khác  Phương pháp chuyên gia: là phương pháp đĩng vai trị bổ trợ. Tham khảo ý kiến của các thầy cơ, giảng viên hướng dẫn trong lĩnh vực chống xung sét.  Phương pháp mơ hình hĩa- mơ phỏng: Trong Matlab- Simulink mơ phỏng các dạng xung sét khơng chu kỳ.  Phương pháp tổng hợp: Là phương pháp đĩng vai trị bổ trợ. Tổng hợp các ý kiến để đưa ra kết luận về vấn đề đang tìm hiểu. 1.5. Các bƣớc tiến hành  Thu thập – nghiên cứu chọn lọc tài liệu liên quan.  Nghiên cứu các tiêu chuẩn chống sét trong và ngồi nước.  Tính tốn các thơng số, lập mơ hình tốn và mơ hình vật lý cùa máy phát xung dịng, xung áp và xung hỗn hợp.  Nghiên cứu các tiêu chuẩn IEC, ANSI/IEEE C62.41, ITU-T K20,21 và TIA- 968-A, TIA-968-B về xung sét.  Nghiên cứu sử dụng máy phát xung sét AXOS8.  Thực hiện mơ phỏng trên Matlab, mơ phỏng trên máy phát xung AXOS8, tiến hành so sánh và đưa ra kết luận. 1.6. Điểm mới của luận văn 3
21. S K L 0 0 2 1 5 4