NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN

TRONG MATLAB-SIMULINK ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP

CHO THIẾT BỊ ĐIỆN

THE STUDY AND BUILD OF THE SURGE ARRESTER SIMULATION MODEL IN

MATLAB-SIMULINK ON PROTECTION THE ELECTRICAL EQUIPMENT

SVTH. Nguyễn Hồ Sĩ Hùng, Trần Ngọc Thẩm

Lớp 05 DHT - Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa

GVHD. TS. Đoàn Anh Tuấn

Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT

Quá điện áp xảy ra trong hệ thống điện gây nguy hiểm cho cách điện của các thiết bị, đặc

biệt là các thiết bị quan trọng. Bài báo cáo trình bày tác dụng của chống sét van (CSV) trong việc

bảo vệ thiết bị điện khi xảy ra quá điện áp. Các mô phỏng dùng phương pháp mô hình hóa trong

công cụ Simulink để thể hiện rõ quá trình hoạt động, các đặc tính và khả năng bảo vệ của CSV

trong việc hạn chế quá điện áp trên tụ bù dọc, kháng bù ngang và các cuộn dây của máy điện. Kết

quả nghiên cứu cho thấy sự cần thiết phải trang bị CSV cho các thiết bị quan trọng, từ đó nghiên

cứu việc tính toán lựa chọn loại CSV cũng như số lượng CSV cần lắp đặt để đảm bảo sự làm việc

độ tin cậy của CSV trong việc bảo vệ thiết bị điện.

ABSTRACT

Overvoltage in power system is harmful for insulator of electrical equipments, especially for

important equipments.The report presents the effect of surge arrester on protecting electrical

equipment during overvoltage.The simulations that used the modeling method in Simulink tool

present clearly the operation, characteristics and protective capability of the surge arrester in

limiting the overvoltage on the the series capacitor,the impedance compensator and the windings

of a electrical machine.The results of this research show the need for setting surge arrester with

important equipments, the research is also useful for calculating to select the class and the number

of surge arresters to ensure the reliability of the electrical equipment protection.

1. Đặt vấn đề

Quá điện áp khí quyển do sét lan truyền trên các đường dây trên không và quá điện

áp do các sự cố trong hệ thống điện có thể lớn hơn điện áp thí nghiệm xung của cách điện

của các thiết bị điện, dẫn đến gây chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị quan trọng như tụ

bù dọc, kháng bù ngang và máy biến áp. Thiết bị CSV được sử dụng để bảo vệ các thiết bị

nói trên với mục đích là luôn giới hạn điện áp trên các đầu cực thiết bị được bảo vệ ở dưới

mức điện áp an toàn của thiết bị. Đề tài này đề xuất việc sử dụng mô hình CSV trong

Matlab-Simulink để nghiên cứu sự làm việc của CSV bảo vệ cho các thiết bị điện, đồng

thời đề xuất việc lựa chọn các thông số, số lượng của CSV cần đặt nhằm bảo vệ cho các

thiết bị điện và cả CSV. Đồng thời đề tài cũng đề xuất việc mô hình hóa thiết bị CSV để

phục vụ nghiên cứu bảo vệ máy điện khi có quá điện áp khí quyển.

2. Sử dụng mô hình CSV trong Simulink mô phỏng quá trình bảo vệ quá điện áp cho

tụ bù dọc và kháng bù ngang

2.1. Mô hình mô phỏng

Xét hệ thống đường dây cung cấp điện cho phụ tải dài 200km có cấp điện áp

500kV. Sự cố chạm đất trong mô phỏng xảy ra ở cuối đường dây và được loại trừ khi máy

cắt tải cắt. Đường dây được bù với hệ số bù 40%. Kháng bù ngang được đặt tại cuối đường

dây có công suất 110Mvar. Đặt CSV MOV1 bảo vệ cho tụ bù dọc, dựa vào mức cách điện

dọc của tụ, điện áp phóng điện yêu cầu của CSV là 2,5 lần điện áp định mức của tụ. Từ đó

ta xác định được điện áp bảo vệ tương ứng cài đặt cho mô hình CSV MOV1 là Uprot =

154,15kV. Kháng bù ngang được bảo vệ bởi khối chống sét MOV2 có điện áp phóng điện

gấp 1,5 lần điện áp pha. Điện áp bảo vệ tương ứng cài đặt cho MOV2 là Uprot =

612,238kV