BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
NGUYỄN HOÀNG MINH
NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ
HÌNH
MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG
SÉT
LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG
NGUỒN
HẠ ÁP
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện
Mã số: 605250
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 4/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
NGUYỄN HOÀNG MINH
NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ HÌNH
MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT
LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN
HẠ ÁP
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện
Mã số: 605250
HDKH: PGS .TS QUYỀN HUY ÁNH
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 4/2011
class="bi xd y1a w2 h4"
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH
Cán bộ chấm nhận xét 1 :

MSHV:
1081031015
I- TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU VÀ LẬP MÔ HÌNH MÔ
PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tổng quan về chống sét lan
truyền trên đường nguồn hạ áp
2. Nghiên cứu mô hình nguồn
phát xung sét tiêu chuẩn
3. Nghiên cứu mô hình biến
trở Oxide kim loại MOV
4. Nghiên cứu mô hình khe
phóng điện không khí Spark
Gap
5. Nghiên cứu mô hình khe
phóng điện tự kích Trigger
Spark Gap
6. Lập mô hình, mô phỏng và
rút ra các yếu tố ảnh hưởng
đến bảo vệ
chống sét lan truyền trên
đường nguồn hạ áp.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2011
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
15/03/2012.
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS QUYỀN
HUY ÁNH
CÁN BỘ

Xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện
Nguyễn Hoàng Minh
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)
I.LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
-Họ và tên: NUYỄN HOÀNG MINH
-Ngày,tháng, năm sinh: 18/05/1975
-Quê quán: Thủ Đức, Tp.Hồ Chí Minh
Giới tính: Nam
Nơi sinh: Tp.HCM
Dân tộc: Kinh
-Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 22/29 Kp2, Đường Bình Chiểu, P.Bình Chiểu,
Q.Thủ Đức, Tp.Hồ Chí Minh
-Điện thoại cơ quan: 08.38966888
-Fax:
Điện thoại nhà riêng: 08.38970957
Email:[email protected]
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1.Trung học chuyên nghiệp:
-Hệ đào tạo:…………………………Thời gian từ…/…….đến……./……….
-Nơi học(trường, thành phố):………………………………………………….
-Ngành học:…………………………………………………………………….
2.Đại học:
-Hệ đào tạo: Tập trung chính quy…Thời gian từ 09/1996 đến 04/2001
-Nơi học (trường, thành phố): Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM,
Thành phố Hồ Chí Minh.
-Ngành học: Điện công nghiệp
-Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Mạch điện, Cung cấp điện, Lý
thuyết điện tử

Thời gian
Nơi công tác
Công việc đảm nhiệm
2002-2003
Trung tâm dạy nghề Q.Thủ
Đức
Giáo viên
2003-2004
i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Hiện nay, trên thị trường có n hiều loại thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền
trên đường nguồn (TBBV) của các hãng sản xuất khác nhau với các công nghệ đa
dạng. Việc lựa chọn TBBV có hiệu quả bảo vệ cao ở mức ít tốn kém nhất, thường
gặp nhiều khó khăn vì các nhà sản xuất thường cung cấp các thông tin liên quan đến
ưu điểm về sản phẩm mà không đề cập đến các nhược điểm. Vì vậy, cần nhận biết
và đánh giá các tính năng kỹ thuật quan trọng nhất và loại bỏ các thông tin không
quan trọng, thậm chí có thể gây lầm lẫn trong việc ra quyết định lựa chọn TBBV là
yêu cầu bức thiết. Các thông số kỹ thuật được xem xét để đánh giá thiết bị bảo vệ
bao gồm: mức chịu quá áp lâu dài, điện áp thông qua, giá trị xung, tuổi thọ, tốc độ
đáp ứng, khả năng tản năng lượng sét, công nghệ. Trong các thông số trên, thông số
điện áp thông qua là quan
trọng nhất.
Luận văn này dựa vào thông số điện áp thông qua nhằm đánh giá, so sánh khả
năng bảo vệ của TBBV. Từ đó rút ra các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ chống sét lan
truyền trên đường nguồn hạ áp nhằm tối ưu hóa các tính năng bảo vệ và nâng cao
độ tin cậy trong quá trình vận hành. Các yếu tố ảnh hưởng này bao gồm: công nghệ
chống sét, sự lựa chọn phối hợp bảo vệ của các TBBV và đánh giá hiệu quả bảo vệ
của các thiết bị lọc sét.
Luận văn bao gồm các nội dung chính sau đây:
1. Tổng quan về bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp.

3. Research rheostat model MOV (Metal Oxide Varistor)
4. Research the discharge air gap SG (Spark Gap) model and the discharge
gap model it self click TSG (Trigger Spark Gap)
5. Research the elements affect to the lightning protection spread over low
voltage source.
6. Conclusion
iii
MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trang i
ABSTRACT Trang ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Trang vii
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang viii
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang ix
CHƯƠNG: MỞ ĐẦU Trang 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trang 1
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN Trang 2
3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Trang 3
4. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH Trang 3
5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN Trang 3
6. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN Trang 4
7. BỐ CỤC LUẬN VĂN Trang 4
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP Trang 5
1.1. GIỚI THIỆU Trang 5
1.2 .TẦN SUẤT XUẤT HIỆN SÉT Trang 6
1.3. DẠNG XUNG SÉT Trang 7
1.3.1.Dạng sóng 10/35µs Trang 7
1.3.2.Dạng sóng 8/20µs Trang 8
1.4. BIÊN ĐỘ XUNG SÉT Trang 9
1.5 CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN

2.3.3 Xây dựng mô hình nguồn phát xung Trang 42
2.3.3.1.Xây dựng sơ đồ khối Trang 42
2.3.3.2 Thực hiện mô phỏng Trang 44
2.4 KẾT LUẬN Trang 47
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH BIẾN TRỞ OXIDE KIM LOẠI Trang 48
3.1 GIỚI THIỆU Trang 48
3.2 MÔ HÌNH ĐIỆN TRỞ PHI TUYẾN Trang 48
v
3.2.1 Mô hình toán Trang 48
3.2.2 Cấu trúc mô hình Trang 49
3.3 MÔ HÌNH MOV CỦA MATLAB Trang 50
3.3.1 Mô hình Trang 50
3.3.2 Nguyên lý làm việc của mô hình Trang52
3.4 MÔ HÌNH MOV HẠ THẾ Trang 53
3.4.1Cấu trúc cơ bản của mô hình MOV hạ thế Trang 53
3.4.2 Mô hình điện trở phi tuyến trên Matlab Trang 55
3.4.3 Mô hình MOV hạ thế trên Matlab Trang 56
3.4.4 Kiểm tra đáp ứng mô hình MOV với mô hình xung
dòng 8/20µs Trang 59
3.5 KẾT LUẬN Trang 65
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN
KHÔNG KHÍ Trang 66
4.1. MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN
KHÔNG KHÍ SPARK GAP Trang 66
4.1.1.Mô hình Spark Gap đơn giản Trang 66
4.1.2. Xây dựng sơ đồ khối mô hình Spark Gap Trang 68
4.1.3. Mô phỏng mô hình Spark Gap Trang 71
4.2. MÔ HÌNH KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN TỰ KÍCH TRIGGERED SPARK
GAP Trang 78
4.2.1. Mô hình Triggered Spark Gap Trang 78

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Trang 117
Tài liệu tham khảo Trang 118
Phụ lục
vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ANSI: American National Standards Institute: Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ
CM: Common Mode: Trạng thái phổ biến
DM: Differential Mode : Trạng thái khác biệt
GDT : Gas Discharge Tube : Ống phóng khí
IEC: International Electrotechnical Commission: Hội đồng kỹ thuật quốc tế
IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers: Học viện kỹ sư điện – điện
tử
MOV : Metal Oxide Varistor: Biến trở Oxide kim loại
PE: Protect Earth: Bảo vệ nối đất
PEN: Protect Earth Neutral: Bảo vệ trung tính + bảo vệ nối đất nối chung
SPD: Surge Protection Device : Thiết bị bảo vệ quá áp
TBBV: Thiết bị bảo vệ
TGS : Trigger Spark Gap: Khe hở phóng điện
TN: Hệ thống nối đất TN
TNC: Hệ thống nối đất TNC
TNS: Hệ thống nối đất TNS
TT: Hệ thống nối đất TT
SG: Spark Gap (khe phóng điện)
TSG: Trigger Spark Gap (khe hở phóng điện tự kích)
MOV: Metal Oxide Varistor (biến trở oxide kim loại)
SAD: Sillicon Avalanche Diode
TDS: Transient Discriminating Suppressor
Iref : Dòng điện quy chuẩn trên một đĩa MOV
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 1.12. Tủ phân phối chính với thiết bị chống sét trên đường truyền Trang 15
Hình 1.13. Một số thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn
và đường tín hiệu. Trang 16
Hình 1.14. Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả năng chịu quá áp
của thiết bị. Trang 18
Hình 1.15a. Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế
(loại đơn cực và đa cực) dùng cho mạng điện 1 pha. Trang 20
Hình 1.15b. Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế
(loại đơn cực và đa cực) dùng cho mạng điện 3 pha. Trang 20
Hình 2.1. Thanh “Start bar” của chương trình Matlab và
các công cụ thuộc thư viện “Simulink”. Trang 25
Hình 2.2. Thư viện Simulik trong chương trình Matlab. Trang 26
Hình 2.3 (a). Thao tác mở cửa sổ làm việc Trang 27
Hình 2.3 (b). Cửa sổ làm việc. Trang 27
Hình 2.4. Giao diện tạo Curve Fitting Toolbox Trang 29
Hình 2.5. Cửa sổ Workspace. Trang 30
Hình 2.6. Cửa sổ Data. Trang 31
x
Hình 2.7. Cửa sổ Fitting. Trang 31
Hình 2.8. Đồ thị y= F(x). Trang 33
Hình 2.9. Cửa sổ Analysis. Trang 33
Hình 2.10. Dạng sóng xung không chu kỳ chuẩn. Trang 34
Hình 2.11. Dạng sóng xung gồm tổng của hai thành phần. Trang 35
Hình 2.12. Đường cong xác định tỉ số b/a. Trang 35
Hình 2.13. Đường cong xác định tỉ số at1 Trang 36
Hình 2.14. Đường cong xác định tỉ số I1/I. Trang 36
Hình 2.15. Nhập dữ liệu t2/t1 và b/a. Trang 37
Hình 2.16. Kết quả phân tích ở cửa sổ Analysis. Trang 40
Hình 2.17. Nhập dữ liệu b/a (X_at1) và at1. Trang 41
Hình 2.18. Sơ đồ khối tạo nguồn phát xung. Trang 43

mô phỏng MOV VE17M02750K với xung 8/20µs 2kA. Trang 63
Hình 3.18. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi
mô phỏng MOV VE17M02750K với xung 8/20µs 3kA. Trang 63
Hình 3.19. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi
mô phỏng V275LA40A với xung 8/20µs 3kA. Trang 65
Hình 3.20. Điện áp dư và dòng điện qua mô hình MOV khi
mô phỏng V275LA40A với xung 8/20µs 5kA. Trang 65
Hình 4.1. Mô hình khe hở không khí đề nghị. Trang 68
Hình 4.2. Sơ đồ khối điều khiển SC. Trang 69
Hình 4.3. Khai báo các thông số trong Breaker. Trang 70
Hình 4.4. Sơ đồ mô phỏng phóng điện khe hở không khí trong MatLab. Trang 71
Hình 4.5. Các thông số cần khai báo cho mô hình Spark Gap. Trang 71
Hình 4.6. Tạo biểu tượng cho mô hình trong MATLAB. Trang 72
Hình 4.7. Biểu tượng mô hình khe hở phóng điện không khí Spark Gap. Trang 72
Hình 4.8. Sơ đồ mạch mô phỏng Spark Gap với nguồn xung áp. Trang 73
Hình 4.9.Khai báo các thông số của mô hình nguồn xung áp. Trang 74
Hình 4.10. Khai báo các thông số của mô hình Spark Gap. Trang 74
xii
Hình 4.11.Đáp ứng của Spark Gap có Vbreaker = 3kA với xung áp
1.2/50µs 5kV. Trang 75
Hình 4.12. Đáp ứng của Spark Gap có Vbreaker = 3kV với xung áp
10/700µs10kV Trang 76
Hình 4.13. Sơ đồ mạch mô phỏng Spark Gap với nguồn xung dòng. Trang 76
Hình 4.14. Dạng sóng xung dòng 8/20µs 5kA. Trang 77
Hình 4.15. Đáp ứng của SG. Trang 77
Hình 4.16. Dạng sóng xung dòng 10/350µs 5kA. Trang 78
Hình 4.17. Đáp ứng của SG. Trang 78
Hình 4.18. Sơ đồ cấu tạo Triggered Spark Gap với điện trở phi tuyến. Trang 79
Hình 4.19. Sơ đồ khối điều khiển Trang 80
Hình 4.20. Sơ đồ cấu tạo của khối điện trở phi tuyến. Trang 80

Hình 5.18. Điện áp thông qua tải trường hợp sử dụng MOV,
xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 94
Hình 5.19. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 95
Hình 5.20. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 95
Hình 5.21. Đường bao đặc tính điện áp đối với thiết bị điện tử nhạy cảm. Trang 97
Hình 5.22. Mô hình thử nghiệm phân phối bảo vệ 2 tầng (TSG1 – MOV2). Trang 98
Hình 5.23. Các thông số của TSG1. Trang 98
Hình 5.24. Các thông số của MOV2. Trang 99
Hình 5.25. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ
hai tầng TSG1-MOV2 Xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 99
Hình 5.26. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ
hai tầng TSG1-MOV2, xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 100
Hình 5.27. Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ hai tầng (MOV1-MOV2).Trang 100
Hình 5.28. Các thông số của MOV1. Trang 101
Hình 5.29. Các thông số của MOV2. Trang 101
Hình 5.30. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ
hai tầng MOV2-MOV2 xung dòng 20kA 8/20µs Trang 102
xiv
Hình 5.31. Điện áp thông qua tải trường hợp phới hợp
bảo vệ hai tầng MOV1-MOV2 xung . Trang 102
Hình 5.32. Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ
hai tầng (SG1-MOV2) dòng 3kA 8/20µs Trang 103
Hình 5.33. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp
bảo vệ hai tầng SG1-MOV2, xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 103
Hình 5.34. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp
bảo vệ hai tầng SG1-MOV2, xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 104
Hình 5.35. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 20kA 8/20µs. Trang 104
Hình 5.36. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 3kA 8/20µs. Trang 105
Hình 5.37. Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 3 tầng
(TSG1-MOV2-MOV3). Trang 106