Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng Thiết Bị Bảo Vệ Chống Sét Lan Truyền Trên Đường Điện Thoại.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUT
THNH PH H CH MINH

/81917+&6
1*8<19148$1*




0é+ẻ1++ẽ$9ơ0é3+1*7+,7%%29



&+1*6e7/$1758<175ầ11*,17+2,




1*ơ1+.7+87,1

SKC007513

Tp. H Chớ Minh, WKiQJ


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGUYỄN VĂN QUANG

MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG THIẾT BỊ
BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRÊN ĐƯỜNG ĐIỆN THOẠI
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017










Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Nguyễn Văn Quang

Giới tính: Nam

Ngày sinh: 10/9/1979

Nơi sinh: Hải Dương

Quê quán: Thanh Hà, tỉnh Hải Dương

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 937A đường Nguyễn Trung Trực, khu phố 5,
phường An bình, Thành phố Rạch Giá tỉnh Kiên Giang.
Điện thoại cơ quan: 02973. 863522

Điện thoại nhà riêng: 02973.910051.

Fax: 02973.863522

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: Chính Quy

Thời gian đào tạo: 1999 - 2001

Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Kiên Giang
Ngành học: Điện công nghiệp và Dân dụng
2. Đại học: Trường đại học Sư phạm kỹ thuật, thành phố Hồ Chí Minh
Hệ đào tạo: Hệ khơng chính quy

Thời gian đào tạo: 2004-2009

Nơi học: Cơ sở liên kết.Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Kiên Giang –
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
Ngành học: Điện khí hóa & cung cấp điện.
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Cung Cấp Điện.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tại Trường Cao đẳng
kinh tế kỹ thuật Kiên Giang.
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
2002- đến nay

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Nhà Thiếu nhi Kiên Giang

i

Cán bộ kỹ thuật


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 10 năm 2017
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Quang

ii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

LỜI CẢM ƠN
Điều trước tiên, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Quyền Huy Ánh,
người Thầy đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, cung cấp những tài liệu vô cùng q giá
và dìu dắt tơi thực hiện hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Xin chân thành cám ơn đến tất cả Q Thầy, Cơ đã giảng dạy, trang bị cho tơi
những kiến thức rất bổ ích và q báu trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên
cứu sau này.
Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm học tập tốt trong
suốt thời gian vừa qua.
Xin cảm ơn Ban giám hiệu, q thầy cơ cùng các bạn đã động viên, tạo điều
kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tơi rất nhiều trong q trình học tập, công tác cũng như
trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn các Anh Chị em học viên cao học khóa (2016 - 2018), những
người ln dành những tình cảm sâu sắc nhất, ln bên cạnh, động viên và khuyến
khích tơi vượt qua những khó khăn trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
TP.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017
Người thực hiện

Nguyễn Văng Quang

iii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

TÓM TẮT
Luận văn “Mơ hình hóa và mơ phỏng thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền
trên đường điện thoại” đi sâu vào nghiên cứu và lập mơ hình các máy phát xung áp
sét dạng sóng 1.2/50us, 10/700us, và xung dịng sét dạng sóng 8/20us phù hợp với các
tiêu chuẩn viễn thơng; mơ hình các phần tử bảo vệ được sử dụng trong thiết bị chống
sét lan truyền trên đường điện thoại như: GDT, TVS Zener Diode, và mơ hình các thiết
bị bảo vệ như: UTB, SLP.
Mức tương thích của các mơ hình so với nguyên mẫu, được kiểm nghiệm bằng
cách phân tích kết quả mô phỏng với các số liệu thử nghiệm được cung cấp bởi các nhà
sản xuất. Độ chính xác của mơ hình các phần tử bảo vệ: GDT thấp hơn 1%, TVS Zener
Diode thấp hơn 4%, và của mô hình thiết bị bảo vệ: UTB thấp hơn 7%, SLP1RJ thấp
hơn 4%.
Luận văn cũng phân tích và có các nhận xét cụ thể về hiệu quả bảo vệ chống sét
của từng mơ hình cụ thể trên đường thoại.
Luận văn cung cấp cơng cụ mơ hình hố và mơ phỏng hữu ích trong môi trường
Matlab cho các nhà nghiên cứu, các NCS, và các học viên cao học ngành Kỹ thuật điện
trong việc nghiên cứu các hành vi và đáp ứng của thiết bị chống sét lan truyền trên
đường thoại dưới tác động của xung sét lan truyền trong điều kiện không thể đo thử
thực tế.

iv


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

ABSTRACT
Thesis "Modeling and simulation equipment protection against lightning
spreading over the telephone line" going into the study and modeling of the pulse
generator voltage lightning waveforms 1.2 / 50us, 10 / 700us, and lightning current
pulse waveform 8 / 20us accordance with telecommunications standards; model
protection elements used in lightning protection devices spread over the phone line
like: GDT, TVS Zener Diode, and models of protective equipment such as: UTB,
SLP.
Compatibility level of the model than the prototype, tested by analyzing the
simulation results with the experimental data provided by the manufacturers. The
accuracy of the model elements of protection: GDT lower than 1%, TVS Zener
Diode 4% lower, and the protective device model: UTB lower than 7%, 4% lower
SLP1RJ.
Thesis also analyzes and specific comments on the effectiveness of lightning
protection each specific model on the phone line.
Thesis provides tools to model and simulate useful in Matlab environment for
the researchers, PhD student, and graduate students in Electrical Engineering in the
study of the behavior and response of the equipment Surge protection on telephone
lines under the impact of surge propagation conditions can not practical test.

v

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

MỤC LỤC
Trang
LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... iii
TĨM TẮT ................................................................................................................ iv
MỤC LỤC ................................................................................................................ vi
DANH SÁCH HÌNH .............................................................................................. ix
DANH SÁCH BẢNG .............................................................................................. xi
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ xii
Chương: 1...................................................................................................................1
TỔNG QUAN ............................................................................................................1
1.1. Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài .............................................................1
1.2. Mục tiêu và nhiện vụ của luận văn ...................................................................3
1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................3
1.4. Các bước tiến hành ............................................................................................3
1.5. Điểm mới của luận văn ......................................................................................3
1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài .................................................................................4
1.7. Nội dung của luận văn .......................................................................................4
Chương 2 ....................................................................................................................5
CÁC TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG THOẠI ..............................5
2.1. Tiêu chuẩn TIA-968-A, TIA-968-B ..................................................................5
2.2. Tiêu chuẩn GR 1089...........................................................................................6
2.3. Tiêu chuẩn ITU-T K.20 và K.21 .....................................................................10
2.4. Tiêu chuẩn UL 60950 .......................................................................................11
Chương 3 ..................................................................................................................13

MƠ HÌNH MÁY PHÁT XUNG CHUẨN .............................................................13
3.1. Các dạng xung sét tiêu chuẩn..........................................................................13
vi


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

3.1.1. Các thông số của xung áp sét tiêu chuẩn .................................................13
3.1.2. Các thông số của xung dịng sét tiêu chuẩn .............................................14
3.2. Mơ hình máy phát xung sét .............................................................................15
3.2.1. Mơ hình máy phát xung dịng ..................................................................15
3.2.2. Mơ hình máy phát xung áp ......................................................................18
3.3. Mơ phỏng các dạng xung sét tiêu chuẩn ........................................................20
3.3.1. Máy phát xung dịng 8/20 us và dạng sóng mơ phỏng............................20
3.3.2. Máy phát xung áp 1.2/50 us và dạng sóng mơ phỏng .............................22
3.3.3. Máy phát xung áp 10/700us và dạng sóng mơ phỏng .............................23
Chương: 4.................................................................................................................24
THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG DÂY THOẠI ........24
4.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.........................................................................24
4.1.1. Thiết bị chống sét trên đường dây thoại kiểu kết nối vặn vít (UTB-TA)
...............................................................................................................................24
4.1.2. Thiết bị chống sét trên đường Modem kiểu kết nối vặn vít (UTB-SA) 25
4.1.3. Thiết bị chống sét cho 1 cặp dây thoại (SLP1K2) và 10 cặp dây thoại
(SLP10-K1F) kiểu kết nối giá Krone .................................................................25
4.1.4.Thiết bị chống sét cho đường dây thoại kiểu kết nối RJ11 .....................26
4.2. Yêu cầu kỹ thuật và điều kiện lựa chọn .........................................................27
4.2.1.Yêu cầu kỹ thuật .........................................................................................27
4.2.2. Điều kiện lựa chọn .....................................................................................28

Chương 5 ..................................................................................................................30
XÂY DỰNG MƠ HÌNH THIẾT BỊ CHỐNG SÉT TRÊN ĐƯỜNG THOẠI ...30
5.1. Mơ hình ống phóng điện khí GDT ..................................................................30
5.1.1. Tổng quan về ống phóng điện khí ............................................................30
5.1.2. Các loại mơ hình ống phóng khí ...............................................................31
5.2. Mơ hình TVS Zener Diode ..............................................................................40
5.3. Mơ hình thiết bị chống sét lan truyền trên đường thoại (UTB, SLP) .........48
vii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

5.4. Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường thoại. ............................51
5.4.1. Vị trí lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền. .............................................52
5.4.2. Chọn thiết bị cho một vị trí chỉ định. .......................................................52
Chương 6 ..................................................................................................................54
KẾT LUẬN ..............................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 55

viii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

DANH SÁCH HÌNH
Trang

Hình 2.1. Sơ đồ nối dây máy phát kiểm tra thiết bị ................................................... 8
Hình 3.1. Dạng xung điện áp sét tiêu chuẩn ............................................................. 14
Hình 3.2. Dạng xung dịng sét tiêu chuẩn ................................................................ 15
Hình 3.3. Mơ hình máy phát xung dịng sét ............................................................. 15
Hình 3.4. Sơ đồ mạch phát xung áp ....................................................................... 18
Hình 3.5.Giai đoạn đầu sóng của dạng sóng áp ....................................................... 19
Hình 3.6.Thời gian tồn sóng ................................................................................... 20
Hình 3.7. Sơ đồ máy phát xung dịng 8/20us ........................................................... 21
Hình 3.8. Giao diện máy phát xung dịng 3kA 8/20us ............................................. 21
Hình 3.9. Dạng sóng mơ phỏng ................................................................................ 21
Hình 3.10. Sơ đồ máy phát xung áp 5kV 1.2/50us .................................................. 22
Hình 3.11. Giao diện máy phát xung áp 5kV 1.2/50us ............................................ 22
Hỉnh 3.12. Dạng sóng mơ phỏng máy phát xung áp 5kV 1.2/50us ......................... 22
Hình 3.13. Sơ đồ máy phat xung áp 5kA 10/700us ................................................. 23
Hình 3. 14. Giao diện máy phát 5kv 10/700us ......................................................... 23
Hình 3.15. Dạng sóng mơ phỏng máy phát 5kv 10/700us ....................................... 23
Hình 4.1. Cấu tạo thiết bị chống sét lan truyền trên đường dây thoại ...................... 25
Hình 4.2. Cấu tạo thiết bị chống sét lan truyền trên đường Modem ........................ 25
Hình 4.3. Cấu tạo thiết bị chống sét cho 1 cặp/10 cặp dây thoại ............................. 26
Hình 4.4. Cấu tạo thiết bị chống sét cho đường dây thoại kiểu kết nối RJ11 .......... 27
Hình 5.1. Mặt cắt ngang của ống phóng khí ............................................................ 30
Hình 5.2. Thời gian đáp ứng của ống phóng khí ...................................................... 31
Hình 5.3. Mơ hình ống phóng khí SPICE của Kraft ................................................ 32
Hình 5.4. Mơ hình ống phóng khí bằng SPICE của Larsson ................................... 33
Hình 5.5. Mơ hình ống phóng điện khí đề nghị ...................................................... 34
Hình 5.6. Sơ đồ khối điều khiển SC ......................................................................... 35
Hình 5.7. Giao diện khối Breaker............................................................................. 36
Hình 5.8. Sơ đồ mơ phỏng phóng điện khí trong MATLAB ................................... 36
Hình 5.9. Giao diện Mask Editor trong MATLAB .................................................. 37
Hình 5.10. Tạo biểu tượng cho mơ hình trong MatLab ........................................... 37

Hình 5.11. Biểu tượng ống phóng khí đơn ............................................................... 37
Hình 5.12. Mơ hình ống phóng khí đơi .................................................................... 38
Hình 5.13. Sơ đồ mạch thiết bị chống sét SLP10-K1F ............................................ 38
Hình 5.14. Dạng sóng điện áp dư của thiết bị chống sét SLP110K1Fứng với xung
ngõ vào 5kV 10/700us ..............................................................................................39
Hình 5.15. Mơ hình thiết bị chống sét SLP10K1F ................................................... 39
Hình 5.16. Dạng sóng điện áp dư của mơ hình thiết bị chống sét SLP10K1F ........ 40
Hình 5.17. Mặt cắt ngang của Diode Zener ............................................................. 41
ix


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

Hình 5.18. Các dạng khn mẫu TVS Zener Diode ................................................ 41
Hình 5.19. Ghép Zener Diode với 2 diode ............................................................... 43
Hình 5.20. Biểu tượng mơ hình Zener Diode ........................................................... 43
Hình 5.21. Giao diện nhập thơng số Zener Diode .................................................... 44
Hình 5.22. Sơ đồ mơ phỏng đáp ứng của TVS Zener Diode ................................... 45
Hình 5.23. Điện áp ổn áp của P4KE30 với xung áp 5kV 10/700us ......................... 46
Hình 5.24. Điện áp ổn áp của P4KE20 với xung áp 5kV 10/700us ........................ 46
Hình 5.25. Điện áp ổn áp của BZY91C68với xung áp 5kV 10/700us .................... 47
Hình 5.26. Điện áp ổn áp của BZY91C39 với xung áp 5kV 10/700us ................... 47
Hình 5.27. Sơ đồ mơ phỏng đáp ứng của UTB TA 3kA 8/20us ............................. 48
Hình 5.28. Dạng sóng điện áp dư của UTB -TA 3kA 8/20us ................................. 49
Hình 5.29. Sơ đồ mơ phỏng đáp ứng của UTB - SA 3kA 8/20us ............................ 49
Hình 5.30. Dạng sóng điện áp dư của UTB -SA 3kA 8/20us ................................. 50
Hình 5.31. Dạng sóng điện áp dư của SLP1RJ11 0.5KA 8/20us ............................ 50
Hình 5.32. Dạng sóng điện áp dư của SLP1RJ11A 0.5kA 8/20us .......................... 51

Hình 5.33. Giải pháp chống sét tổng thể cho các đường thoại................................. 52

x


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1. Các dạng xung thử theo TIA-968-A, TIA-968-B ..................................... 6
Bảng 2.2. Cách kết nối các điều kiện thử nghiệm ...................................................... 8
Bảng 2.3. Cách kết nối tới máy phát kiểm tra ........................................................... 8
Bảng 2.4. Thông số thử nghiệm kiểm tra xung sét cấp thứ nhất ................................ 9
Bảng 2.5. Thông số thử nghiệm kiểm tra xung sét cấp thứ hai .................................. 9
Bảng 2.6. Các điều kiện kiểm tra giới hạn dòng ........................................................ 9
Bảng 2.7. Các thử nghiệm theo ITU-T K.20 ........................................................... 10
Bảng 2.8. Các thử nghiệm theo ITU-T K.21 ........................................................... 10
Bảng 2.9. Các kiểm tra quá áp theo UL 60950 ........................................................ 12
Bảng 3.1. Thông số các phần tử trong mạch phát xung dịng sét dạng sóng 8/20us 18
Bảng 3.2.Thơng số các phần tử trong máy phát xung áp với các dạng khác nhau... 19
Bảng 5.1. Kết quả so sánh điện áp dư của mơ hình thiết bị chống sét SLP10K1F
ứng với xung áp 5kV 10/700us. ................................................................................40
Bảng 5.2. Thông số kỹ thuật TVS Zener Diode của Hãng Vishay .......................... 45
Bảng 5.3. Kết quả so sánh khi mô TVS Zener Diode của Hãng Vishay ................. 46
Bảng 5.4. Thông số kỹ thuật TVS Zener Diode của Hãng Crydrom ...................... 47
Bảng 5.5. Kết quả so sánh khi mô phỏng Zener Diode của Hãng Crydom .......... 48
Bảng 5.6. Kết quả so sánh điện áp dư của mô hình thiết bị chống sét UTB -TA ứng
với xung dịng 3kA 8/20us. ....................................................................................... 49
Bảng 5.7. Kết quả so sánh điện áp dư của mơ hình thiết bị chống sét UTB -SA ứng

với xung dòng 3kA 8/20us. ....................................................................................... 50
Bảng 5.8. Kết quả so sánh điện áp dư của mơ hình thiết bị chống sét SLP1RJ11ứng
với xung dòng 0.5kA 8/20us. .................................................................................... 51
Bảng 5.9. Kết quả so sánh điện áp dư của mô hình thiết bị chống sét SLP1RJ11A
ứng với xung dịng 0.5kA 8/20us. .............................................................................51

xi


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
GDT: Gas Discharge Tube. Ống phóng khí.
UTB – SA: Thiết bị chống sét trên đường Modem.
UTB – TA: Thiết bị chống sét trên đường dây thoại.
SLP1K2: Thiết bị chống sét cho 1 cặp dây thoại.
SLP10K1F:Thiết bị chống sét cho 10 cặp dây thoại.
SLP1 RJ11: Subscriber Line Protector.Thiết bị chống sét cho đường dây
thoại, kiểu kết nối RJ11.
TVS Zener Diode : Transient Voltage Suppression Zener Diode. Zener
Diode triệt xung quá áp.
ITU - T K20, 21: International Telecommunication Union. Chống sét theo
tiêu chuẩn Châu Âu.
TIA – 968, GR 1089, UL 60950: Các tiêu chuẩn chống sét theo Bắc Mỹ.
EUT: Equipment Under Test. Thiết bị thử.
ISDN (Integrated Services Digital Network) – Mạng số tích hợp đa dịch vụ,
cho phép truyền dữ liệu số hóa từ một hệ thống cuối (máy chủ) gia đình qua đường
điện thoại ISDN tới một cơng ty điện thoại.

xii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

Chương: 1
TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài
Sét là một hiện tượng trong tự nhiên, được tạo nên do sự phóng điện giữa các

đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa các đám mây và một điểm trên mặt đất
hoặc trong nội bộ một đám mây khi điện trường khí quyển đạt đến một giá trị nhất
định.Việt Nam nằm ở tâm dông Châu Á [1], một trong ba tâm dơng trên thế giới có
hoạt động dơng sét mạnh. Mùa dông ở Việt Nam tương đối dài bắt đầu từ tháng 4
và kết thúc vào tháng 10. Số ngày dông trung bình khoảng 100 ngày/năm và số giờ
dơng trung bình là 250 giờ/năm. Trên nền hoạt động dông tương đối mạnh này có
độ chênh lệch khá lớn về mức độ hoạt động dơng ở các vùng. Có những nơi có số
giờ dông nhỏ như Cam Ranh (55 giờ/năm), bên cạnh đó lại có khu vực đạt số giờ
dơng tới 489 giờ/năm như ở A Lưới (Huế). Sự chênh lệch này do nhiều yếu tố khác
nhau gây ra, trong đó có yếu tố phân chia lãnh thổ bởi những dãy núi cao có hướng
khác nhau, làm tăng cường hoạt động dơng ở vùng này và hạn chế hoạt động dông ở
vùng khác. Những vùng hoạt động dông mạnh là những vùng có nhiễu động khí
quyển mạnh mẽ và có địa hình thuận lợi cho việc hình thành các dịng thăng ln có
nguy cơ về sét cao hơn các vùng khác.
Ở Việt Nam có thể có tới 2 triệu cú sét đánh xuống đất trong vòng một năm.

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Viện Vật lý Địa cầu thực hiện năm 2004, cả
nước có 820 vụ sét đánh trong 10 năm trở lại đây gây thiệt hại nhiều tỷ đồng, làm
gián đoạn dịch vụ viễn thơng nói riêng và một số ngành khác có liên quan nói
chung... Tại một số khu vực như Cổ Dũng (Hải Dương), Sơn Lộc (Hà Tĩnh), đồng
bằng sông Cửu Long, xảy ra nhiều vụ sét đánh làm thiệt hại mùa màng và tính
mạng con người, gây tâm lý hoang mang trong nhân dân.
Dông sét gây ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế - xã hội. Ngồi
những tác dụng có lợi của dơng như mang lại lượng nước mưa, khả năng cung cấp
nitrat của phóng điện sét, đem lại cho nơng nghiệp nguồn đạm phong phú, dông sét

HVTH: Nguyễn Văn Quang

1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

còn gây ảnh hưởng tiêu cực đến kinh tế xã hội. Dơng có thể gây lụt lội (những đợt
dông kéo dài), sét thường xuyên là hiểm họa gây thiệt hại về người và của.
Mọi thiết bị điện khi lắp đặt vào lưới điện đều được lựa chọn dựa vào điện áp
định mức của lưới điện mà thiết bị được đấu vào. Tuy nhiên, trong thực tế vận hành,
đôi lúc xảy ra quá điện áp tạm thời do nhiều nguyên nhân gây ra, có thể do các sự
cố chạm đất, do thao tác đóng cắt, hoặc do sét đánh trực tiếp hay lan truyền. Trong
đó quá điện áp do sét là nguy hiểm nhất, chúng dễ dàng gây ra phóng điện đánh
thủng cách điện và phá hủy thiết bị. Tuy nhiên, việc trang bị các thiết bị chống sét
lan truyền ở Việt Nam chưa được quan tâm một cách đầy đủ, chủ yếu người sử
dụng chỉ quan tâm bảo vệ chống sét đánh trực tiếp mà ít hoặc chưa quan tâm đến
việc trang bị các thiết bị chống sét lan truyền. Một thực tế nữa là ở Việt Nam các

mơ hình thử nghiệm hay máy phát xung sét chưa có hoặc có nhưng được giữ bản
quyền bởi các hãng sản xuất thiết bị chống sét nước ngoài nên việc đánh giá các
thiết bị chống sét lan truyền trên đường tín hiệu điện thoại nói riêng cịn hạn chế.
Hiện nay, cũng có nhiều nhà nghiên cứu và một số nhà sản xuất thiết bị
chống sét trên đường thoại đã đi sâu nghiên cứu và đưa ra những mơ hình thiết bị
chống sét với mức độ chi tiết và quan điểm xây dựng mơ hình khác nhau. Tuy
nhiên, tùy thuộc vào phạm vi ứng dụng của mỗi mơ hình, và các u cầu về mức độ
tương đồng giữa mơ hình và ngun mẫu mà các phương pháp xây dựng mơ hình
và mơ phỏng các phần tử chống sét trên đường điện thoại vẫn còn tiếp tục nghiên
cứu và phát triển. Hơn nữa, vấn đề khó khăn trong xây dựng mơ hình là xác định
các thơng số của mơ hình và các thơng số được cho trong catalogue của nhà chế tạo
thường khơng đầy đủ.
Vì vậy, việc đề ra các giải pháp phòng chống sét và lựa chọn các thiết bị
chống sét phù hợp. Vị trí lắp đặt và khả năng cắt giảm biên độ lọc dòng sét trên
đường điện thoại được thực hiện bằng cách lắp đặt thiết bị cắt sét và thiết bị lọc sét
ở điểm dẫn vào tịa nhà. Do đó giảm được sự phá hoại các trang thiết bị, giảm tổn
thất trong vận hành và kinh tế. Từ đó, người thực hiện quyết định lựa chọn đề tài:

HVTH: Nguyễn Văn Quang

2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh

“Mơ hình hóa và mô phỏng thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường
điện thoại”.
1.2.

Mục tiêu và nhiện vụ của luận văn
 Nghiên cứu các tiêu chuẩn chống sét trên đường dây thoại.
 Lập mơ hình các máy phát xung áp sét chuẩn và máy phát xung dịng

chuẩn trong mơi trường Matlab.
 Xây dựng mơ hình GDT, TVS Zener Diode, UTB, SLP.
 Xây dựng mơ hình thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường điện
thoại.
 Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường thoại.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu, xây dựng mơ hình nguồn phát xung áp sét tiêu chuẩn dạng
sóng chuẩn 1.2/50us, 10/700us, và máy phát xung dịng sét chuẩn 8/20us trong mơi
trường Matlab.
 Xây dựng mơ hình thiết bị chống sét lan truyền trên đường điện thoại.
 Sử dụng phần mềm Matlab xây dựng mơ hình hóa mơ phỏng.
 Giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường thoại.
1.4. Các bước tiến hành
 Thu thập, chọn lọc tài liệu liên quan cần thiết.
 Tổng hợp và phân tích các tài liệu sau khi đã chọn lọc.
 Khảo sát các ứng dụng bổ trợ của phần mềm dự kiến thực hiện.
 Nghiên cứu các tiêu chuẩn chống sét trong và ngoài nước.
 Nghiên cứu mơ hình (GDT, TVS Zener Diode, UTB, SLP).
 Nghiên cứu thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường điện thoại.
 Đánh giá, kết luận, đưa ra giải pháp chống sét lan truyền trên đường điện
thoại.
1.5. Điểm mới của luận văn
 Xây dựng trong mơi trường Matlab mơ hình các phần tử bảo vệ GDT,
TVS Zener Diode, UTB, SLP được sử dụng trong thiết bị chống sét lan truyền trên
HVTH: Nguyễn Văn Quang

3