HUTECH
B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC K THUT CỌNG NGH TP. HCM

NGUYN HOÀNG MINH

NGHIÊN CU VÀ LP MỌ HÌNH
MỌ PHNG THIT B CHNG SÉT
LAN TRUYN TRÊN NG NGUN
H ÁP

LUN VN THC S
Chuyên ngành: Thit b, Mng và Nhà máy đin
Mã s: 605250 TP. H CHệ MINH, THÁNG 4/2011
HUTECH

B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC K THUT CỌNG NGH TP. HCM

NGUYN HOÀNG MINH

NGHIÊN CU VÀ LP MỌ HÌNH
MỌ PHNG THIT B CHNG SÉT
LAN TRUYN TRÊN NG NGUN
H ÁP

LUN VN THC S
Chuyên ngành: Thit b, Mng và Nhà máy đin


Xác nh Xác nhn ca Ch tch Hi đng đánh giá LV và Khoa qun lý chuyên ngành sau khi
lun vn đã đc sa cha (nu có). Ch tch Hi đng đánh giá LV Khoa qun lỦ chuyên ngành HUTECH
NHIM V LUN VN THC S
H tên hc viên: NGUYN HOÀNG MINH Gii tính: Nam
Ngày, tháng nm sinh: 18 /05/ 1975 Ni sinh: Tp. HCM
Chuyên ngành: Thit b, mng và nhà máy đin MSHV: 1081031015
I- TÊN  TÀI:
NGHIÊN CU VÀ LP MÔ HỊNH MÔ PHNG THIT B CHNG SÉT LAN
TRUYN TRÊN NG NGUN H ÁP
II- NHIM V VÀ NI DUNG:
1. Tng quan v chng sét lan truyn trên đng ngun h áp
2. Nghiên cu mô hình ngun phát xung sét tiêu chun
3. Nghiên cu mô hình bin tr Oxide kim loi MOV
4. Nghiên cu mô hình khe phóng đin không khí Spark Gap
5. Nghiên cu mô hình khe phóng đin t kích Trigger Spark Gap
6. Lp mô hình, mô phng và rút ra các yu t nh hng đn bo v
chng sét lan truyn trên đng ngun h áp.
III- NGÀY GIAO NHIM V: 15/09/2011
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V: 15/03/2012.
V- CÁN B HNG DN: PGS.TS QUYN HUY ÁNH

CÁN B HNG DN KHOA QUN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(H tên và ch ký) (H tên và ch ký)

HUTECH
LI CM N
Nhân dp hoàn thành lun vn tt nghip, đu tiên cho phép tôi bày t lòng bit
n đn Ban Giám Hiu Trng i Hc K thut Công ngh Tp.HCM, Phòng Sau
i Hc Trng i Hc K thut Công ngh Tp.HCM, giúp đ và hng dn tôi
trong sut quá trình hc tp, nghiên cu và hoàn thành lun vn.
Nhân dp hoàn thành lun vn tt nghip, cho phép tôi bày t lòng bit n sâu
sc đn PGS TS. Quyn Huy Ánh đã tn tình giúp đ và hng dn tôi trong sut quá
trình hc tp, nghiên cu và hoàn thành lun vn.
Qua đây tôi cng xin chân thành cm n toàn Ban Giám hiu Trng Trung cp
ngh Th c đã quan tâm, đng viên, to điu kin thun li đ tôi hoàn thành lun
vn.
Tôi xin chân thành cm n tp th quí Thy Cô khoa in Trng Trung cp
ngh Th c đng viên, h tr, to điu kin thun li đ tôi hoàn thành lun vn.
Xin gi li cm n đn toàn th các bn hc viên lp Cao hc10SM Trng
i Hc K thut Công ngh Tp.HCM khóa 2010-2012 đã đng viên, khích l giúp
đ tôi trong quá trình hc tp và hoàn thành lun vn.
Xin cm n gia đình, bn bè đã luôn bên tôi, đng viên giúp đ tôi.
Xin chân thành cm n!
Hc viên thc hin Nguyn Hoàng Minh


K thut Công ngh Tp.HCM
-Ngi hng dn:
3.Thc s:
-H đào to: Tp trung chính quy Thi gian đào to t 07/2010 đn 07 /2012
-Ni hc (trng,thành ph): i hc K thut Công ngh Tp.HCM,
Tp.H Chí Minh.
-Tên lun vn: NGHIÊN CU VÀ LP MỌ HÌNH MỌ PHNG THIT B
HUTECH
CHNG SÉT LAN TRUYN TRÊN NG NGUN H ÁP
-Ngày & ni bo v lun vn: 15/04 /2012 ti Trng H K thut Công ngh
Tp.HCM
-Ngi hng dn: PGS.TS Quyn Huy Ánh
4.Tin s:
-H đào to: Thi gian đào to t………/… đn… /……
-Ti (trng,thành ph):
-Tên lun án:
-Ngi hng dn:
-Ngày & ni bo v :
5.Trình đ ngoi ng (bit ngoi ng gì, mc đ): Anh ng, trình đ B
6. Hc v, hc hàm, chc v k thut đc chính thc cp; s bng, ngày &
ni cp: K s in công nghip,
Trng H K thut Công ngh Tp.HCM
III. QUÁ TRÌNH CỌNG TÁC CHUYÊN MỌN K T KHI TT NGHIP I
HC:
Thi gian
Ni công tác
Công vic đm nhim
2002-2003
Trung tâm dy ngh Q.Th
c

đáp ng, kh nng tn nng lng sét, công ngh. Trong các thông s trên, thông s
đin áp thông qua là quan
trng nht.
Lun vn này da vào thông s đin áp thông qua nhm đánh giá, so sánh kh
nng bo v ca TBBV. T đó rút ra các yu t nh hng đn bo v chng sét lan
truyn trên đng ngun h áp nhm ti u hóa các tính nng bo v và nâng cao
đ tin cy trong quá trình vn hành. Các yu t nh hng này bao gm: công ngh
chng sét, s la chn phi hp bo v ca các TBBV và đánh giá hiu qu bo v
ca các thit b lc sét.
Lun vn bao gm các ni dung chính sau đây:
1. Tng quan v bo v chng sét lan truyn trên đng ngun h áp.
2. Nghiên cu mô hình ngun phát xung sét tiêu chun.
3. Nghiên cu mô hình bin tr Oxide kim loi MOV.
4. Nghiên cu mô hình khe h phóng đin không khí SG và mô hình khe
h phóng đin t kích TSG.
5. Các yu t nh hng đn bo v chng sét lan truyn trên đng
ngun h ap.
6.Kt lun

HUTECH
ii

ABSTRACT

Currently, the marker has many types of lightning protection equipment (LPE)
spread over power lines, protective devices of different manufacturers with various
technologies. The highly effective selection of LPE at the least cost is usually
difficult because manufacturers often provide information which related to product
advantages without the disadvantages mentioned. So it is necessary to recognize
and evaluate the most, important technologies features and remove the most

DANH MC CÁC HỊNH Trang ix
CHNG: M U Trang 1
1. T VN  Trang 1
2. MC TIÊU VÀ NHIM V CA LUN VN Trang 2
3. PHM VI NGHIÊN CU Trang 3
4. CÁC BC TIN HÀNH Trang 3
5. IM MI CA LUN VN Trang 3
6. GIÁ TR THC TIN CA LUN VN Trang 4
7. B CC LUN VN Trang 4
CHNG 1:TNG QUAN V CHNG SÉT LAN TRUYN
TRÊN NG NGUN H ÁP Trang 5
1.1. GII THIU Trang 5
1.2 .TN SUT XUT HIN SÉT Trang 6
1.3. DNG XUNG SÉT Trang 7
1.3.1.Dng sóng 10/35µs Trang 7
1.3.2.Dng sóng 8/20µs Trang 8
1.4. BIÊN  XUNG SÉT Trang 9
1.5 CÔNG NGH CHNG SÉT LAN TRUYN TRÊN
NG NGUN H ÁP Trang 10
1.5.1. Khe phóng đin (Spark Gap) Trang 10
1.5.2. MOV (Metal Oxide Varistor) Trang 13
1.5.3. SAD (Silicon Avalanche Diode) Trang 13
1.5.4. TDS (Transient Discriminating Suppressor) Trang 14
1.6 CÁC THIT B CHNG SÉT LAN TRUYN TRÊN NG
CP NGUN H ÁP Trang 15
HUTECH
iv

1.6.1.Thit b ct sét Trang 15
1.6.2 .Thit b lc sét Trang 16

3.2.1 Mô hình toán Trang 48
3.2.2 Cu trúc mô hình Trang 49
3.3 MÔ HỊNH MOV CA MATLAB Trang 50
3.3.1 Mô hình Trang 50
3.3.2 Nguyên lý làm vic ca mô hình Trang52
3.4 MÔ HỊNH MOV H TH Trang 53
3.4.1Cu trúc c bn ca mô hình MOV h th Trang 53
3.4.2 Mô hình đin tr phi tuyn trên Matlab Trang 55
3.4.3 Mô hình MOV h th trên Matlab Trang 56
3.4.4 Kim tra đáp ng mô hình MOV vi mô hình xung
dòng 8/20µs Trang 59
3.5 KT LUN Trang 65
CHNG 4: MÔ HỊNH KHE H PHịNG IN
KHÔNG KHệ Trang 66
4.1. MÔ HỊNH KHE H PHịNG IN
KHÔNG KHệ SPARK GAP Trang 66
4.1.1.Mô hình Spark Gap đn gin Trang 66
4.1.2. Xây dng s đ khi mô hình Spark Gap Trang 68
4.1.3. Mô phng mô hình Spark Gap Trang 71
4.2. MÔ HỊNH KHE H PHịNG IN T KệCH TRIGGERED SPARK
GAP Trang 78
4.2.1. Mô hình Triggered Spark Gap Trang 78
4.2.2. Mô phng mô hình Triggered Spark Gap Trang 79
CHNG 5: CÁC YU T NH HNG N BO V CHNG
SÉT LAN TRUYN TRÊN NG NGUN H ÁP Trang 84
5.1 GII THIU Trang 84
5.2. CÔNG NGH CHNG SÉT Trang 85
5.2.1. TBBV s dng công ngh SG Trang 86
5.2.2. TBBV s dng công ngh TSG Trang 90
HUTECH
HUTECH
vii

DANH MC T VIT TT
ANSI: American National Standards Institute: Vin tiêu chun quc gia Hoa K
CM : Common Mode : Trng thái ph bin
DM : Differential Mode : Trng thái khác bit
GDT : Gas Discharge Tube : ng phóng khí
IEC : International Electrotechnical Commission: Hi đng k thut quc t
IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers: Hc vin k s đin – đin
t
MOV : Metal Oxide Varistor : Bin tr Oxide kim loi
PE : Protect Earth : Bo v ni đt
PEN : Protect Earth Neutral : Bo v trung tính + bo v ni đt ni chung
SPD : Surge Protection Device : Thit b bo v quá áp
TBBV: Thit b bo v
TGS : Trigger Spark Gap: Khe h phóng đin
TN: H thng ni đt TN
TNC: H thng ni đt TNC
TNS: H thng ni đt TNS
TT: H thng ni đt TT
SG: Spark Gap (khe phóng đin)
TSG: Trigger Spark Gap (khe h phóng đin t kích)
MOV: Metal Oxide Varistor (bin tr oxide kim loi)
SAD: Sillicon Avalanche Diode
TDS: Transient Discriminating Suppressor
I
ref
HUTECH
ix

DANH MC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Dng sóng xung quá áp trên đng ngun h áp
(vi thi gian ngn là 1ms) Trang 6
Hình 1.2. Quan h tn sut xut hin sét theo biên đ Trang 6
Hình 1.3. Sét đánh trc tip vào kim thu sét trên đnh công trình Trang 7
Hình 1.4. Sét đánh trc tip vào đng dây trên không lân cn công trình Trang 7
Hình 1.5. Dng sóng 10/350µs Trang 8
Hình 1.6. Sét đánh vào đng dây trên không  v trí cách xa công trình Trang 8
Hình 1.7. Sét đánh gián tip cm ng vào công trình Trang 9
Hình 1.8. Dng sóng 8/20µs Trang 9

1
Trang 36
Hình 2.14. ng cong xác đnh t s I
1
/I. Trang 36
Hình 2.15. Nhp d liu t2/t1 và b/a. Trang 37
Hình 2.16. Kt qu phân tích  ca s Analysis. Trang 40
Hình 2.17. Nhp d liu b/a (X_at1) và at1. Trang 41
Hình 2.18. S đ khi to ngun phát xung. Trang 43
Hình 2.19. Biu tng ca mô hình ngun phát xung. Trang 43
Hình 2.20. Khai báo các thông s yêu cu. Trang 44
Hình 2.21. S đ mô phng ngun xung dòng Trang 44
Hình 2.22. Các thông s ngun xung dòng Trang 45
Hình 2.23. dng sóng ngun xung dòng 8/20µs biên đ 20kA Trang 45
Hình 2.24. Dng sóng ngun xung dòng 8/20µs biên đ 3kA Trang 46
Hình 2.25. S đ mô phng ngun xung áp Trang 46
Hình 2.26. Dng sóng nguôn xung áp 1,2/50 µs biên đ 5kV. Trang 47
Hình 2.27. Dng sóng ngun áp 10/700 µs biên đ 5kV . Trang 47
Hình 3.1. Mô hình đin tr phi tuyn. Trang 49
Hình 3.2. Biu tng mô hình MOV trong chng trình Matlab. Trang 50
Hình 3.3. Quan h dòng đin và đin áp ca mô hình MOV Trang 51
Hình 3.4. Hp thoi ca mô hình MOV trong Matlab Trang 51
Hình 3.5. S đ nguyên lý ca mô hình. Trang 52
Hình 3.6. S đ mch tng đng ca mô hình MOV đ ngh. Trang 53
Hình 3.7. c tinh V-I ca MOV co sai s TOL 10% . Trang 54
Hình 3.8. s đ mô hình đin tr phi tuyn V=f(I) ca MOV Trang 55
HUTECH
xi

Hình 3.9. Mô hình MOV h th Trang 56


Hình 4.11.áp ng ca Spark Gap có V
breaker
= 3kA vi xung áp
1.2/50µs 5kV. Trang 75
Hình 4.12. áp ng ca Spark Gap có V
breaker
= 3kV vi xung áp
10/700µs10kV Trang 76
Hình 4.13. S đ mch mô phng Spark Gap vi ngun xung dòng. Trang 76
Hình 4.14. Dng sóng xung dòng 8/20µs 5kA. Trang 77
Hình 4.15. áp ng ca SG. Trang 77
Hình 4.16. Dng sóng xung dòng 10/350µs 5kA. Trang 78
Hình 4.17. áp ng ca SG. Trang 78
Hình 4.18. S đ cu to Triggered Spark Gap vi đin tr phi tuyn. Trang 79
Hình 4.19. S đ khi điu khin Trang 80
Hình 4.20. S đ cu to ca khi đin tr phi tuyn. Trang 80
Hình 4.21. S đ mch mô phng đáp ng ca chng sét TSG. Trang 80
Hình 4.22. Khai báo thông s cho TSG Trang 81
Hình 4.23. áp ng ca mô hình TSG vi xung dòng 8/20µs 3kA. Trang 81
Hình 4.24. áp ng ca mô hình TSG vi xung dòng 8/20µs 5kA. Trang 82
Hình 4.25. áp ng ca mô hình TSG vi biên đ xung 20kA Trang 82
Hình 4.26. đáp ng ca mô hình TSG vi xung dòng 10/3350µs 3kA Trang 83
Hình 4.27. áp ng ca mô hình TSG vi xung 10/350µs 10kA Trang 83
Hình 5.1. Các dng xung sét tiêu chun theo tiêu chun IEEE 587 Trang 86
Hình 5.2. Mô hình th nghim s dng công ngh SG Trang 87
Hình 5.3. Các thông s ca ngun xung đng Trang 87
Hình 5.4. Các thông s ca SG Trang 88
Hình 5.5. Các thông s ca ti tiêu th Trang 88
Hình 5.6. Các thông s dây dn. Trang 89

hai tng TSG1-MOV2, xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 100
Hình 5.27. Mô hình th nghim phi hp bo v hai tng (MOV1-MOV2).Trang 100
Hình 5.28. Các thông s ca MOV1. Trang 101
Hình 5.29. Các thông s ca MOV2. Trang 101
Hình 5.30. in áp thông qua ti trng hp phi hp bo v
hai tng MOV2-MOV2 xung dòng 20kA 8/20µs Trang 102
HUTECH
xiv

Hình 5.31. in áp thông qua ti trng hp phi hp
bo v hai tng MOV1-MOV2 xung . Trang 102
Hình 5.32. Mô hình th nghim phi hp bo v
hai tng (SG1-MOV2) dòng 3kA 8/20µs. Trang 103
Hình 5.33. in áp thông qua ti trng hp phi hp
bo v hai tng SG1-MOV2, xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 103
Hình 5.34. in áp thông qua ti trng hp phi hp
bo v hai tng SG1-MOV2, xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 104
Hình 5.35. in áp thông qua ti trng hp xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 104
Hình 5.36. in áp thông qua ti trng hp xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 105
Hình 5.37. Mô hình th nghim phi hp bo v 3 tng
(TSG1-MOV2-MOV3). Trang 106
Hình 5.38. Các thông s ca TSG1. Trang 107
Hình 5.39. Các thông s ca MOV2. Trang 107
Hình 5.40. Các thông s ca MOV3. Trang 107
Hình 5.41. in áp thông qua ti trng hp phi hp bo v
ba tng TSG1-MOV2-MOV3 xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 108
Hình 5.42. in áp thông qua ti trng hp phi hp bo v
ba tng TSG1-MOV2-MOV3, xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 108
Hình 5.43. Mô hình phi hp bo v tng mt + b lc sét. Trang 111
Hình 5.44. in áp thông qua ti trong trng hp s dng b lc sét L = 30µH,

in tích
50AS
Nng lng riêng
2,5 x 10
6
as
Dòng xung max (sóng 4/10s)
65KA
in áp d

* Dòng 5KA

* Dòng Sét <2,5KV

< 4 KV
C máy bo v trên
100A
Dòng ngt mch cho phép
25KA/50Hz
Khong nhit đ
-40
0
C  +80
0
C
Tit din cáp max
50mm

<25ns
Dùng ngt mch cho phép
25KA/50 Hz
Khong nhit đ
-40
0
C  80
0
C
Tit din cáp max
35mm
2

HUTECH

Các thông s k thut ca thit b ct lc sét ngun AC - JISUNG

SYSTECS INC - Hàn QucNo
STT
Description
Mô t
Parameters
Ch tiêu


6
Response Time
Tc đ đáp ng

≤ 1ns

7
Frequency
Tn s làm vic

50Hz

8
Operating Indication & Superviser
system
H thng ch th và giám sát vn hành

LED

9
Ability of fighting repeated pulse
Kh nng chng xung sét lp
Available
Có

10
Safety enclose rating
Tiêu chun v bo v

NEMA 1