Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013

Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013 Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013 Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013 Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888 2013

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, có số ngày dông sét tương đối lớn, đặc biệt là trong mùa mưa với cường độ mạnh Sét gây ra nhiều thiệt hại cho đời sống con người và làm hư hỏng thiết bị điện, đặc biệt là thiết bị điện tử trong các công trình Mức độ thiệt hại do sét phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết và địa hình của từng vùng, cũng như trang bị kỹ thuật Do đó, mỗi quốc gia cần tiến hành nghiên cứu đặc tính hoạt động dông sét và các thông số phóng điện sét trên lãnh thổ của mình để áp dụng các biện pháp phòng chống hiệu quả Việc đề ra giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888:2013 là rất cần thiết.

Bài viết này nghiên cứu sâu về các biện pháp bảo vệ hệ thống điện và điện tử trước tác động của xung sét điện từ theo tiêu chuẩn TCVN 9888:2013 Nó bao gồm việc xây dựng mô hình máy phát xung tiêu chuẩn và thiết bị triệt xung sử dụng công nghệ MOV, đồng thời đánh giá hiệu quả bảo vệ của các kiểu phối hợp SPD khác nhau.

Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ cung cấp một công cụ mô phỏng hữu ích cho các nhà nghiên cứu, nghiên cứu sinh (NCS) và học viên cao học, giúp họ nghiên cứu hiệu quả các phản ứng của thiết bị triệt xung sét SPD khi chịu tác động của xung sét lan truyền trên đường nguồn hạ.

Các nghiên cứu trong và ngoài nước

 Tiêu chuẩn IEC 62305-4, bảo vệ chống sét cho thiết bị điện-điện tử bên trong tòa nhà

 Tiêu chuẩn ANSI/IEEE Std C62.41–199, hướng dẫn về thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp

 Tiêu chuẩn IEEE W.G 3.4.11, mô hình chống sét van dạng MOV

 Các nghiên cứu và mô hình chống sét van dạng MOV, mô hình máy pháy xung tiêu chuẩn

Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc phát triển mô hình chống sét van MOV cao áp, trong khi chưa xem xét sâu về mô hình SPD dạng SG và MOV hạ áp Hơn nữa, cần khảo sát hiệu quả bảo vệ của các kiểu phối hợp SPD khác nhau để nâng cao hiệu quả chống sét.

 Các nghiên cứu về các kiểu phối hợp SPD bảo vệ xung quá độ do sét nhưng chưa đầy đủ và mang tính hệ thống;

 Các nghiên cứu về xây dựng mô hình SPD dạng MOV trong môi trường Matlab nhưng chưa đề cập đến cấu trúc bảo vệ đa tầng;

 Nghiên cứu đến thiết kế lắp đặt các biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ (LEMP) thì chưa được quan tâm một cách đầy đủ ở Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu

 Nghiên cứu hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ: che chắn từ và cách thức đi dây, hệ thống tiếp đất và bao bọc

 Nghiên cứu các kiểu phối hợp SPD bảo vệ xung quá độ do sét lan truyền trên đường nguồn

 Xây dựng mô hình SG, và MOV trong Matlab

 Đánh giá hiệu quả bảo vệ chống xung sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp của các kiểu phối hợp SPD.

Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài

 Nghiên cứu tiêu chuẩn TCVN 9888:2013;

 Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ thiết bị điện - điện tử bên trong tòa nhà chống hư hỏng do tác hại của xung sét.

Phương pháp nghiên cứu

 Tham khảo tài liệu và ý kiến của chuyên gia;

 Phương pháp phân tích, tổng hợp;

 Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng.

Điểm mới của luận văn

 Đề xuất biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ cho thiết bị điện-điện tử bên trong tòa nhà theo khuyến cáo của TCVN 9888:2013;

 Xây dựng mô hình SPD có giao diện thân thiện, dễ sử dụng và độ chính xác đạt yêu cầu;

 Đánh giá hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp với các kiểu phối hợp SPD khác nhau.

Giá trị thực tiễn của luận văn

 Cung cấp các mô hình SPD phục vụ công tác nghiên cứu hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp;

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các biện pháp bảo vệ thiết bị điện và điện tử trong tòa nhà khỏi xung sét điện từ, đồng thời đánh giá hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn với các kiểu phối hợp SPD khác nhau.

BIỆN PHÁP BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN CHỐNG XUNG SÉT ĐIỆN TỪ

Giới thiệu tiêu chuẩn TCVN 9888-4:2013

Tiêu chuẩn này hướng dẫn thiết kế, lắp đặt, kiểm tra, bảo trì và thử nghiệm các biện pháp bảo vệ hệ thống điện và điện tử (SPM) nhằm giảm thiểu rủi ro hỏng hóc vĩnh viễn do xung sét điện từ (LEMP) trong các công trình xây dựng.

Tiêu chuẩn này không đề cập đến việc bảo vệ chống lại can nhiễu điện từ do sét, có thể gây ra sự cố cho các hệ thống bên trong Tuy nhiên, nó có thể được sử dụng để đánh giá các loại nhiễu này Các biện pháp bảo vệ chống can nhiễu điện từ được quy định trong TCVN 7447-4-44 (IEC 60364-4-44) và bộ tiêu chuẩn IEC 61000.

Tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn cho sự hợp tác giữa các nhà thiết kế hệ thống điện và điện tử với những người thiết kế biện pháp bảo vệ, nhằm đạt được hiệu quả bảo vệ tối ưu.

Tiêu chuẩn này không đề cập đến các thiết kế chi tiết của bản thân các hệ thống điện và điện tử.

Hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ

Các thiết bị điện và điện tử rất dễ bị tổn thương do xung sét điện từ (LEMP) Để bảo vệ các hệ thống bên trong khỏi hư hại, việc sử dụng SPM là cần thiết.

Thiết kế của SPM cần được thực hiện bởi các chuyên gia có chuyên môn trong lĩnh vực bảo vệ chống sét và bảo vệ chống đột biến, với kiến thức sâu rộng về tương thích điện từ (EMC) và kinh nghiệm thực tiễn trong lắp đặt.

Bảo vệ chống LEMP được thực hiện thông qua việc xác định các vùng bảo vệ chống sét (LPZ), trong đó các hệ thống cần bảo vệ sẽ được phân chia thành các LPZ riêng biệt Các vùng này được tổ chức theo không gian hoặc theo các hệ thống bên trong, nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho thiết bị và cơ sở hạ tầng.

LEMP có 5 mức độ khắc nghiệt tương ứng với khả năng chịu đựng của các hệ thống bên trong (Hình 2.1) Các khu vực nối tiếp nhau thể hiện sự thay đổi rõ rệt về mức độ khắc nghiệt của LEMP Ranh giới của một khu vực bảo vệ (LPZ) được xác định bởi các biện pháp bảo vệ được áp dụng (Hình 2.2).

Hình 2.1 Nguyên tắc chung của việc phân chia thành các LPZ khác nhau

 Liên kết các dịch vụ đi vào kết cấu một cách trực tiếp hoặc thông qua SPD thích hợp

Trong ví dụ về phân chia kết cấu thành các khu vực bảo vệ (LPZ), tất cả các dịch vụ kim loại được kết nối ở biên của LPZ 1 thông qua các thanh liên kết Đồng thời, các dịch vụ dẫn vào LPZ 2, chẳng hạn như phòng máy tính, cũng được liên kết ở biên của LPZ 2 qua các thanh liên kết.

2.2a SPM sử dụng màn chắn không gian và hệ thống SPD phối hợp – Thiết bị được bảo vệ tốt chống các đột biến dẫn ( U2