NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN TRONG MATLAB-SIMULINK ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP CHO THIẾT BỊ ĐIỆN

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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SÉT VAN TRONG MATLAB-SIMULINK ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP CHO THIẾT BỊ ĐIỆN Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 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, đặcbiệt là các thiết bị quan trọng. Bài báo cáo trình bày tác dụng của chống sét van (CSV) trong việcbảo vệ thiết bị điện khi xảy ra quá điện áp. Các mô phỏng dùng phương pháp mô hình hóa trongcông cụ Simulink để thể hiện rõ quá trình hoạt động, các đặc tính và khả năng bảo vệ của CSVtrong việc hạn chế quá điện áp trên tụ bù dọc, kháng bù ngang và các cuộn dây của máy điện. Kếtquả nghiên cứu cho thấy sự cần thiết phải trang bị CSV cho các thiết bị quan trọng, từ đó nghiêncứu việc tính toán lựa chọn loại CSV cũng như số lượng CSV cần lắp đ ặt để đảm bảo sự làm việcđộ tin cậy của CSV trong việc bảo vệ thiết bị điện. ABSTRACT Overvoltage in power system is harmful for insulator of electrical equipments, especially forimportant equipments.The report presents the effect of surge arrester on pr otecting electricalequipment during overvoltage.The simulations that used the modeling method in Simulink toolpresent clearly the operation, characteristics and protective capability of the surge arrester inlimiting the overvoltage on the the series capacitor,the impedance compensator and the windingsof a electrical machine.The results of this research show the need for setting surge arrester withimportant equipments, the research is also useful for calculating to select the class and the numberof 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 điệnáp do các sự cố trong hệ thống điện có thể lớn hơn điện áp thí nghiệm xung của cách điệncủa các thiết bị điện, dẫn đến gây chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị quan trọng như tụbù dọc, kháng bù ngang và máy biến áp. Thiết bị CSV được sử dụng để bảo vệ các thiết bịnói trên với mục đích là luôn giới hạn điện áp trên các đầu cực thiết bị được bảo vệ ở dướimức điện áp an toàn của thiết bị. Đề tài này đề xuất việc sử dụng mô hình CSV trongMatlab-Simulink để nghiên cứu sự làm việc của CSV bảo vệ cho các thiết bị điện, đồngthời đề xuất việc lựa chọn các thông số, số lượng của CSV cần đặt nhằm bảo vệ cho cácthiết bị điện và cả CSV. Đồng thời đề tài cũng đề xuất việc mô hình hóa thiết bị CSV đểphục 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 chotụ bù dọc và kháng bù ngang 130 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 20102.1. Mô hình mô phỏng Xét hệ thống đường dây cung cấp điện cho phụ tải dài 200km có cấp điện áp500kV. Sự cố chạm đất trong mô phỏng xảy ra ở cuối đường dây và được loại trừ khi máycắt tải cắt. Đường dây được bù với hệ số bù 40%. Kháng bù ngang được đặt tại cuối đườngdây có công suất 110Mvar. Đặt CSV MOV1 bảo vệ cho tụ bù dọc, dựa vào mức cách điệndọc của tụ, điện áp phóng điện yêu cầu của CSV là 2,5 lần điện áp định mức của tụ. Từ đóta 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 điệngấp 1,5 lần điện áp pha. Điện áp bảo vệ tương ứng cài đặt cho MOV2 là Uprot =612,238kV. Hình 1. Mô hình được sử dụng cho mô phỏng2.2. Quá trình mô phỏng Tại thời điểm sự cố chạm đất xảy ra (thời điểm t= 0,02s), điện áp đặt lên tụ bù tănglên. Khi đạt tới điện áp bảo vệ tương ứng Vprot của MOV1 thì MOV1 bắt đầu phóng điện.Dòng phóng điện qua MOV1 đạt đến 8kA sau 0,026s kể từ thời điểm sự cố, điện áp đặt lênMOV1 là 150,3kV. Giá trị này thấp hơn điện áp chịu đựng của cách điện của tụ. Do đóCSV MOV1 đã thực hiện chức năng bảo vệ chống quá điện áp cho tụ bù khi có ngắn mạchcuối đường dây. Hình 2. Điện áp và dòng trên chống sét van MOV1 Tại thời điểm sự cố được loại trừ (lúc máy cắt tải Load CB cắt vào thời điểm t=0,1s) thì tại thanh góp B2 xuất hiện quá điện áp và CSV MOV2 có nhiệm ...