Nghiên cứu đặc tính, mô hình chống sét van và việc sử dụng trong bảo vệ chống quá điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Lưu Xn Thành

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH, MƠ HÌNH CHỐNG SÉT VAN VÀ VIỆC SỬ
DỤNG TRONG BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ
QUYỂN VÀ QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THỊ MINH CHƯỚC

Hà Nội – Năm 2013


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là luận văn của riêng tôi. Các số liệu có trong thuyết
minh được lấy từ các tài liệu tham khảo, công ty Thủy Điện Sơn La, công ty Truyền
Tải Điện I, công ty cổ phần Tư Vấn Xây Dựng Điện I … Thuyết minh và kết quả tính
tốn được bản thân tơi thực hiện.

Hà Nội, ngày

tháng 02 năm 2013
Học viên

LƯU XUÂN THÀNH
Khóa: CH 2010 - 2012

Học viên: Lưu Xuân Thành

1


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện
– trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội cùng bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận văn. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc tới cô giáo TS. Nguyễn Thị Minh Chước đã tận tình quan tâm hướng dẫn
giúp đỡ tác giả xây dựng và hoàn thành luận văn này.
Do thời gian và tài liệu tham khảo có hạn, cũng như kiến thức chuyên sâu về
lĩnh vực này còn hạn chế nên trong q trình làm luận văn tơi khơng thể trách khỏi
những thiếu sót. Do vậy rất mong nhận được sự góp ý của thầy cơ cùng các bạn để tơi
có thể sửa chữa và bổ sung kiến thức của mình.
Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên: Lưu Xuân Thành

2

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................. 2
MỤC LỤC ....................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................. 6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................... 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ......................................................................... 8
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 11
CHƯƠNG: CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỦA CHỐNG SÉT VAN ............................ 13
1.1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHỐNG SÉT VAN ............................................... 13

1.2.

CẤU TẠO CHỐNG SÉT VAN MOV .............................................................. 13

1.3.

TÍNH NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TRỞ ZnO ....................................... 16

1.4.

ĐẶC TÍNH V-I ................................................................................................. 18

1.5.

THỜI GIAN ĐÁP ỨNG .................................................................................... 19

1.6.

NĂNG LƯỢNG CHO PHÉP VÀ CƠNG SUẤT TIÊU TÁN TRUNG BÌNH..….20

1.6.1. Năng lượng cho phép ........................................................................................ 20
1.6.2. Công suất tiêu tán trung bình ............................................................................ 21
1.7.

TÍNH NĂNG KỸ THUẬT ................................................................................ 21

1.7.1. Điện áp định mức (Ur) ....................................................................................... 22
1.7.2. Dòng điện quy chuẩn (Iref) ................................................................................ 23
1.7.3. Điện áp quy chuẩn (Uref) ................................................................................... 24
1.7.4. QĐA tạm thời (TOV) ......................................................................................... 24
1.7.5. Điện áp vận hành liên tục (Uc) ........................................................................... 24
1.7.6. Hệ số độ bền chịu đựng quá áp tạm thời (T) ...................................................... 25
1.7.7. Điện áp dư (Uref) ............................................................................................... 27
1.7.8. Hệ số sự cố chạm đất (Ke) ................................................................................. 27
1.7.9. Năng lượng định mức ........................................................................................ 27
1.7.10. Biên hạn bảo vệ (PM) ........................................................................................ 28

Học viên: Lưu Xuân Thành

3

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

CHƯƠNG II: MƠ PHỎNG CHỐNG SÉT VAN TRONG TÍNH TỐN ................... 30
2.1.

CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ TRONG

HỆ THỐNG ĐIỆN ATP/EMTP ................................................................................... 30
2.1.1. Giới thiệu chung về chương trình ATP/EMTP ................................................. 30
2.1.2. Xác suất xuất hiện QĐA thao tác trong ATP/EMTP ........................................ 40
2.1.3. Một số điểm chú ý khi sử dụng chương trình ATP/EMTP ............................... 41
2.1.4. Kết luận ............................................................................................................. 41
2.2.

CÁC MƠ HÌNH CHỐNG SÉT VAN ............................................................... 41

2.2.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 41
2.2.2. Mơ hình điện trở phi tuyến ................................................................................ 41
2.2.3. Mơ hình điện trở phi tuyến kết hợp với điện cảm phi tuyến ............................. 43
2.2.4. Mơ hình của SCHMIDT .................................................................................... 46
2.2.5. Mơ hình của nhóm chun gia IEEE ................................................................. 48
2.2.6. Mơ hình của MARDIRA ................................................................................... 51
2.2.7. Kết luận ............................................................................................................. 53
CHƯƠNG III: SỬ DỤNG CHỐNG SÉT VAN ĐỂ HẠN CHẾ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ
QUYỂN TRUYỀN VÀO TRẠM BIẾN ÁP ................................................................ 55
3.1.

MƠ PHỎNG SĨNG TRUYỀN VÀO TRẠM BIẾN ÁP BẰNG CHƯƠNG

TRÌNH ATP/EMTP ...................................................................................................... 55
3.1.1. Mơ hình Trạm Biến Áp ..................................................................................... 55
3.1.2. Mơ phỏng TBA bằng chương trình ATP/EMTP ............................................... 56
3.1.3. Khảo sát phân bố QĐA tại các nút trong TBA khi có sét đánh trong trường hợp
không đặt CSV............................................................................................................... 64
3.1.4. Mô phỏng dùng CSV để hạn chế QĐA khí quyển bằng chương trình
ATP/EMTP ................................................................................................................... 66
3.1.5. Nhận xét ............................................................................................................. 74
CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG CHỐNG SÉT VAN ĐỂ HẠN CHẾ QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI
BỘ ................................................................................................................................. 75
4.1.

MƠ PHỎNG ĐĨNG ĐƯỜNG DÂY KHƠNG TẢI BẰNG CHƯƠNG TRÌNH

ATP/EMTP ................................................................................................................... 75
4.1.1. Mơ hình đường dây ........................................................................................... 75
Học viên: Lưu Xuân Thành

4


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

4.1.2. Nhập dữ liệu cho chương trình .......................................................................... 75
4.1.3. Khảo sát QĐA ở phía cuối đường dây khi đóng đường dây khơng tải ............. 83
4.2.

MÔ PHỎNG DÙNG CHỐNG SÉT VAN ĐỂ HẠN CHẾ QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI

BỘ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH ATP/EMTP ................................................................ 90
4.2.1. Phần tử mơ phỏng chống sét van trong chương trình ATP/EMTP ................... 90
4.2.2. Khảo sát sử dụng chống sét van hạn chế QĐA nội bộ ...................................... 91
4.2.3. Nhận xét ............................................................................................................. 93
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 95
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 96

Học viên: Lưu Xuân Thành

5


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Ý nghĩa

Chữ viết tắt

1

HTĐ

Hệ thống điện

2

CSV

3

IEC

4

ANSI

Chống sét van
International Electrotechnical
Commission
American National Standards
Institute

5

MOV

metal oxide varristor

6

TOV

7

MCOV

8

ATP

9

EMTP

10

TACS

11

IEEE

12

TBA

Transient Overvoltage
Maximum Continuous Operating
Voltage
Alternative Transients Programme
Electromagnetic Transients

Programme
Transient Analysis of Control
Systems
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Trạm biến áp

13

MBA

Máy biến áp

14

NMTĐ

Nhà máy thủy điện

15

QĐA

Quá điện áp

16

MC

Máy cắt

Học viên: Lưu Xuân Thành

Chú thích

Ủy ban kỹ thuật điện quốc
tế
Viện tiêu chuẩn quốc gia
Hoa Kỳ
Chống sét van chế tạo từ
ơxít kim loại
Quá điện áp tạm thời
Điện áp vận hành liên tục

Hệ thống điều khiển phân
tích thống qua
Viện kỹ nghệ điện và điện
tử

6


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1:

Kích thước biến trở………………………………………………….. 16

Bảng 1.2:

Độ gia tăng điện áp pha – đất trên pha không bị sự cố……………… 27

Bảng 2.1:

Khả năng mô phỏng của ATP……………………………………….. 31

Bảng 2.2:

Các loại nguồn trong ATP…………………………………………..

Bảng 2.3:

Các phần tử phi tuyến……………………………………………….. 35

Bảng 2.4:

Các dạng đường dây có thơng số tập trung………………………….

Bảng 2.5:

Các loại đường dây có thơng số dải (đường dây hốn vị) ………….. 36

Bảng 2.6:

Các loại đường dây có thơng số dải (đường dây khơng hốn vị)…… 36

Bảng 2.7:

Các phần tử “cable constants” hoặc “line constants”……………….. 36

Bảng 2.8:

Các loại máy biến áp………………………………………………...

Bảng 2.9:

Các loại công tắc…………………………………………………….. 38

Bảng 2.10: Các loại máy điện…………….……………………………………...

34

35

37

39

Bảng 2.11: Quan hệ dòng áp của A 0 và A 1 ……………………………………… 52
Bảng 3.1:

Thông số các thành phần dây dẫn trong mơ phỏng…………………

63

Bảng 3.2:

Biên độ và thời gian đầu sóng theo đặc tính của chuỗi sứ cách điện 64
của đường dây………………………………………………………..

Bảng 3.3:

Quá điện áp tại các điểm khi thay đổi giá trị dịng sét khi khơng đặt 65
CSV. ………………………………………………………………...

Bảng 3.4:

Thơng số đặc tính U-I của CSV Areva QE050P…………………….

Bảng 3.5:

Giá trị quá điện áp tại các điểm với các T f khác nhau………………. 69

Bảng 3.6:

Giá trị quá điện áp tại các điểm với các T f khác nhau………………. 71

Bảng 3.7:

Giá trị quá điện áp tại các điểm với các T f khác nhau………………. 73

Bảng 3.8:

Quá điện áp tại AT1 khi không đặt và đặt CSV tại các vị trí khác 73

66

nhau………………………………………………………………….
..
Bảng 4.1:

Thông số của dây dẫn và dây chống sét……………...……………..

75

Bảng 4.2:

Thông số kỹ thuật của MBA 500kV trong trạm Sơn La…………….

81

Bảng 4.3:

Phân bố QĐA dọc theo chiều dài đường dây……………………….

89

Bảng 4.4:

Quá điện áp dọc theo chiều dài đường dây trong các trường hợp.….

92

Học viên: Lưu Xuân Thành

7

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1:

Cấu trúc của biến trở và đặc tính V-I.……………………………..... 13

Hình 1.2:

Cấu trúc của ceramic.…………………………………………….....

Hình 1.3:

Vi cấu trúc của MOV……………………………………………...... 15

Hình 1.4:

Sơ đồ cấu trúc lớp biên tiếp giáp biến trở ZnO…………………......

Hình 1.5:

Sơ đồ năng lượng tiếp giáp ZnO-biên-ZnO..……………………...... 17

Hình 1.6:

Quan hệ điện thế rào với điện áp đặt vào……………………….......

18

Hình 1.7:

Đặc tính V-I của MOV..………………………………………….....

19

Hình 1.8:

Đáp ứng của biến trở ZnO ứng với xung tốc độ cao……………......

20

Hình 1.9:

Đáp ứng của biến trở tính đến điện cảm đầu dây nối với xung dịng.

20

Hình 1.10: Quan hệ cơng suất tiêu tán và điện áp…….…………………….......

21

Hình 1.11: Chức năng phối hợp cách điện của CSV……..…………………......

22

Hình 1.12: Hệ số chịu đựng quá điện áp tạm thời…..………………………......

25

14

15

Hình 1.13: Khả năng quá áp tạm thời của CSV McGraw-Edison Varistar loại 26
AZL8………………………………………………………………...
Hình 2.1:

Mơ hình ATP/EMTP.…………………………………………….....

31

Hình 2.2:

Mối tương quan giữa ATPDraw và các Module khác…..………......

32

Hình 2.3:

Cửa sổ giao diện của ATP Draw…...…………………………….....

32

Hình 2.4:

Xác suất xuất hiện quá điện áp thao tác...………………………....... 40

Hình 2.5:

Mơ hình điện trở phi tuyến……...………………………………......

42

Hình 2.6:

Đặc tính V-I mẫu của một sóng đóng cắt 36/90µs..…………….......

43

Hình 2.7:

Mơ hình và vịng trễ V-I...………………………………………......

44

Hình 2.8:

Đường cong V-I và vịng trễ……..……………………………….....

45

Hình 2.9:

Mơ hình CSV MOV…...…………………………………………..... 47

Hình 2.10: Đặc tính của phần tử A theo I và di/dt.………………………….......

47

Hình 2.11: Mơ hình phụ thuộc tần số của IEEE…………………………….......

49

Hình 2.12: Đặc tuyến đơn vị của phần tử phi tuyến A 0 và A 1 …..………….......

50

Hình 2.13: Mơ hình đề nghị của Mardira....………………………………….....

51

Hình 3.1:

Sơ đồ nhất thứ TBA 500kV Thường Tín.………………………....... 55

Hình 3.2:

Sơ đồ mơ phỏng TBA Thường Tín trong trường hợp nguy hiểm 57

Học viên: Lưu Xuân Thành

8


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

nhất………………………………………………………………….
Hình 3.3:

Sơ đồ mơ phỏng TBA bằng chương trình ATP-EMTP...……….......

58

Hình 3.4:

Hộp thoại simulation trong ATP settings.………………………......

59

Hình 3.5:

Hộp thoại Output trong ATP settings.….……………………….......

59

Hình 3.6:

Hộp thoại Format trong ATP settings..…………………………....... 60

Hình 3.7:

Hộp thoại Variables trong ATP settings..……………………….......

60

Hình 3.8:

Nhập số liệu cho dây dẫn trong trạm...………………………….......

63

Hình 3.9:

Nhập dữ liệu cho dịng sét.……………………………………….....

64

Hình 3.10: Phân bố QĐA tại các nút khi khơng đặt CSV (Tf=10-5s)……….......

65

Hình 3.11: Phân bố QĐA tại các nút khi khơng đặt CSV (Tf=10-6s)……….......

65

Hình 3.12: Nhập dữ liệu cho chống sét van …………………………………..... 66
Hình 3.13: Sơ đồ mơ phỏng trạm khi đặt 2 CSV …………………………….....

67

Hình 3.14: Đường cong QĐA tại các điểm khi đặt 1 CSV tại thanh cái (T f =10- 68
5

s)…………………………………………………………………....

Hình 3.15: Đường cong QĐA tại các điểm khi đặt 1 CSV tại thanh cái (T f =10- 68
6

s)...……………………………………………………………….....

Hình 3.16: Sơ đồ mơ phỏng trạm khi đặt 1 CSV trước AT1……………….......

69

Hình 3.17: Đường cong QĐA tại các điểm khi đặt 1 CSV tại thanh cái (T f =10- 70
5

s)…………………………………………………………………....

Hình 3.18: Đường cong QĐA tại các điểm khi đặt 1 CSV tại thanh cái (T f =10- 70
6

s)…………………………………………………………………....

Hình 3.19: Sơ đồ mơ phỏng trạm khi đặt 2 CSV tại thanh cái và trước AT1......

71

Hình 3.20: Đường cong QĐA tại các điểm khi đặt 1 CSV tại thanh cái (T f =10- 72
5

s)…………………………………………………………………....

Hình 3.21: Đường cong QĐA tại các điểm khi đặt 1 CSV tại thanh cái (T f =10- 72
6

s)…………………………………………………………………....

Hình 3.22: Điện áp tại MBA trong các trường hợp đặt và khơng đặt CSV.........
Hình 4.1:

73

Sơ đồ đơn giản hóa mơ phỏng đóng cắt thống kê trên đoạn đường 75
dây 500kV Sơn La – Hoà Bình …………………………………......

Hình 4.2:

Hộp thoại simulation trong ATP settings.………………………......

Học viên: Lưu Xuân Thành

76
9


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

Hình 4.3:

Hộp thoại Output trong ATP settings..………………………….......

76

Hình 4.4:

Hộp thoại Switch/UM trong ATP settings………………………...... 77

Hình 4.5:

Hộp thoại Format trong ATP settings…..………………………....... 78

Hình 4.6:

Hộp thoại Variables trong ATP settings…..…………………….......

78

Hình 4.7:

Nhập số liệu cho nguồn điện AC 3 pha…………………………......

79

Hình 4.8:

Nhập số liệu cho đường dây.……………………………………......

81

Hình 4.9:

Nhập số liệu cho điện cảm.……………………………………….....

82

Hình 4.10: Nhập số liệu cho MC phía Sơn La………………………………...... 83
Hình 4.11: Nhập số liệu cho MC phía Hịa Bình……………………………......

83

Hình 4.12: Đường cong QĐA của các pha tại nút Hịa Bình (trường hợp tiếp 85
điểm MC đóng đồng thời, góc đóng 00)………………………….....
Hình 4.13: Đường cong QĐA của các pha tại nút Hịa Bình (trường hợp tiếp 86
điểm MC đóng đồng thời, góc đóng 900)..……………………….....
Hình 4.14: Đường cong QĐA của các pha tại nút Hịa Bình (trường hợp tiếp 88
điểm MC đóng khơng đồng thời)..……………………………….....
Hình 4.15: Mơ hình mô phỏng sự phân bố QĐA dọc theo chiều dài đường dây 89
Sơn La – Hịa Bình.………………………………………………....
Hình 4.16: Phân bố quá áp dọc theo chiều dài đường dây Sơn La – Hịa Bình.... 90
Hình 4.17: Mơ hình đơn giản hóa có lắp chống sét van đường dây Sơn La – 91
Hịa Bình…………………………………………………………….
Hình 4.18: Nhập số liệu cho chống sét van….……………………………….....

91

Hình 4.19: Phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây khi đặt chống sét 93
van ở các vị trí khác nhau….………………………………………..

Học viên: Lưu Xuân Thành

10

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, đất nước ta đang trong thời kỳ đổi mới. Thời kỳ
cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa do đảng ta khởi xướng đã đem lại những thay đổi cơ
bản cho đất nước. Đưa đất nước ta thốt khỏi tình trạng đói nghèo, từng bước chuyển
mình phát triển và mục tiêu phấn đấu đến năm 2020 sẽ cơ bản trở thành một nước
cơng nghiệp. Đóng góp chung vào sự phát triển chung đó, ngành điện giữ một vai trị
hết sức quan trọng.
Sự phát triển của hệ thống điện (HTĐ) Việt Nam trong những năm gần đây là
rất nhanh chóng. Yêu cầu về phụ tải và chất lượng điện năng ngày càng cao. Chính từ
sự phát triển nhanh chóng và u cầu ngày càng cao đó, vấn đề nghiên cứu về bảo vệ
chống quá điện áp (QĐA) đã và đang được thúc đẩy trong nghiên cứu, do tính chất rất
cần thiết của nó đến việc vận hành an tồn, tin cậy của hệ thống cung cấp điện.
Để thực hiện bảo vệ chống sóng QĐA, trong HTĐ ta sử dụng các chống sét
van. Do thiết bị chống sét là thiết bị phi tuyến nên để đánh giá hiệu quả của các chống
sét van đối với bảo vệ chống QĐA, ta sử dụng phương pháp mơ hình hóa và tiến hành
mơ phỏng.
Hiện nay, nhiều nhà nghiên cứu và sản xuất thiết bị chống sét lan truyền trên
đường dây đã đi sâu nghiên cứu và đề ra các thiết bị chống sét với mức độ chi tiết, các
quan điểm xây dựng mơ hình cũng khác nhau. Mặt khác, các phần mềm mô phỏng
cũng hỗ trợ rất nhiều trong việc xây dựng mơ hình các thiết bị chống sét như phần
mềm ATP-EMTP, … Tuy nhiên, do đặc điểm của phương pháp mơ hình hóa và mơ
phỏng là có u cầu về mức độ chính xác, mức độ tương đồng cao giữa mơ hình và
ngun mẫu của đối tượng nên các phương pháp xây dựng mô hình và mơ phỏng các
phần tử chống sét lan truyền vẫn còn nhiều tranh cãi và được tiếp tục phát triển ứng
dụng vào thực tiễn. Xuất phát từ yêu cầu hạn chế QĐA thao tác cho đường dây 500kV,

và hạn chế QĐA khí quyển lan truyền vào trạm biến áp (TBA), tơi tiến hành triển khai
luận văn của mình theo hướng nghiên cứu QĐA khi đóng cắt khơng tải đường dây siêu
cao áp và q trình truyền sóng vào TBA.
Luận văn có tiêu đề: “Nghiên cứu đặc tính, mơ hình chống sét van và việc sử
dụng trong bảo vệ chống quá điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ”.
Luận văn được thực hiện theo bố cục sau:
Chương 1: Nghiên cứu cấu tạo và đặc tính chống sét van.
Học viên: Lưu Xuân Thành

11


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

Chương 2: Mơ phỏng chống sét van trong tính tốn
Chương 3: Sử dụng chống sét van trong bảo vệ chống sóng truyền vào trạm
biến áp.
Chương 4: Sử dụng chống sét van hạn chế quá điện áp thao tác.

Học viên: Lưu Xuân Thành

12


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

CHƯƠNG I
CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỦA CHỐNG SÉT VAN
1.1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHỐNG SÉT VAN.

Chống sét van (CSV) là thiết bị được lắp đặt trong mạng điện để bảo vệ QĐA,
hạn chế biên độ và thời gian tồn tại dòng điện kế tục gây nên bởi phóng điện, do đó
bảo vệ được cách điện của thiết bị lân cận. CSV làm việc theo hiệu ứng van và phần
chính của CSV chính là các điện trở phi tuyến. Hiệu ứng van cho phép thông qua nó
một dịng điện rất lớn ở điện áp cao nhưng lại chỉ có một dịng điện rất bé ở điện áp
thấp.
Cùng với q trình phát triển của cơng nghệ vật liệu, công nghệ CSV cũng ngày
càng phát triển. CSV thời kỳ đầu như CSV SiC được ứng dụng rất hạn chế, do chưa
đáp ứng được các yêu cầu thực tế. Đến giai đoạn sau các CSV ZnO đã khắc phục được
các nhược điểm của công nghệ cũ và khả năng ứng dụng đã cao hơn. Khi các vật liệu
mới như polyme, silicon được ứng dụng nhiều thì cơng nghệ CSV càng phát triển.
CSV có vỏ làm bằng các vật liệu mới này có khả năng chịu đựng các giá trị điện áp rất
cao (có thể đạt 800kV). Một trong những loại CSV hiện nay được sử dụng nhiều là
CSV dạng MOV. Nên trong nội dung luận văn, ta sẽ nghiên cứu về cấu tạo và đặc tính
CSV dạng MOV.
1.2. CẤU TẠO CHỐNG SÉT VAN MOV.
CSV MOV là thiết bị có điện trở phi tuyến, phụ thuộc vào điện áp đặt mà tính
chất về điện giống như hai diod đấu ngược lại (back to back). Với đặc tính đối xứng,
đặc tính vùng đánh thủng rất dốc cho phép MOV có tính năng khử xung quá độ đột
biến rất tốt. Trong điều kiện bình thường, biến trở là thành phần có trở kháng cao gần
như hở mạch. Khi xuất hiện xung đột biến quá áp cao, MOV sẽ nhanh chóng trở thành
đường dẫn trở kháng thấp để triệt tiêu xung đột biến.

Hình 1.1. Cấu trúc của biến trở và đặc tính V-I

Thành phần cơ bản của biến trở là ZnO với thêm một lượng nhỏ bismuth,
cobalt, mangases và các oxit kim loại khác. Cấu trúc của biến trở bao gồm một ma trận
Học viên: Lưu Xuân Thành

13


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

hạt dẫn ZnO nối qua vùng biên hạt cho đặc tính tiếp giáp p-n của bán dẫn. Các biên
này là nguyên nhân làm cho biến trở không dẫn ở điện áp thấp và là nguồn dẫn phi
tuyến khi điện áp cao.
Mỗi một hạt ZnO của ceramic hoạt động như tiếp giáp bán dẫn tại vùng biên
của các hạt. Các biên hạt ZnO có thể quan sát được qua hình ảnh vi cấu trúc của
ceramic như hình 1.1. Tính chất phi tuyến về điện xảy ra tại vùng biên tiếp giáp của
các hạt bán dẫn ZnO, biến trở có thể xem như là một thiết bị nhiều vùng tiếp giáp tạo
ra từ nhiều liên kết nối nối tiếp và song song của biên hạt. Tính chất của thiết bị có thể
phân tích từ vi cấu trúc của ceramic, kích thước hạt và phân bố kích thước hạt đóng vai
trị chính trong tính chất về điện.

Hình 1.2. Cấu trúc của ceramic
Hỗn hợp rắn oxit kẽm với oxit kim loại khác dưới điều kiện đặc biệt tạo nên
ceramic đa tinh thể, điện trở của chất này phụ thuộc vào điện áp. Hiện tượng này gọi là
hiệu ứng biến trở. Bản thân hạt oxit kẽm dẫn điện rất tốt, trong khi oxit kim loại khác
bao bên ngồi có điện trở rất cao. Tại điểm các oxit kẽm gặp nhau tạo nên “vi biến
trở”, tựa như hai diode zener đối xứng, với mức bảo vệ khoảng 3,5 V. Chúng có thể
nối nối tiếp hoặc song song. Việc nối nối tiếp hoặc song song các vi biến trở làm cho
MOV có khả năng tải được dịng điện cao hơn so với các chất bán dẫn, hấp thụ nhiệt

tốt và có khả năng chịu được dòng xung đột biến tăng cao.
MOV được chế tạo từ việc hình thành và tạo hạt ZnO dạng bột vào trong các
thành phần ceramic. Các hạt ZnO có kích thước trung bình là d, bề dày biến trở là D, ở
hai bề mặt khối MOV được áp chặt bằng hai phiến kim loại phẳng. Hai phiến kim loại
này được hàn chắc chắn với hai chân nối ra ngoài.

Học viên: Lưu Xuân Thành

14


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B
Current
Electrodes

ZnO
Grain
D

Hình 1.3. Vi cấu trúc của MOV
Điện áp của MOV được xác định bởi bề dày của MOV và kích thước của hạt
ZnO. Một đặc tính cơ bản của biến trở ZnO là điện áp rơi qua vùng biên tiếp giáp giữa
các hạt ZnO gần như hằng số, khoảng từ 2~3,5V. Mối liên hệ này được xác định như
sau:
Điện áp biến trở: V N =3,5.n
Bề dày của biến trở: D= (n+1)d=V N .

d

.
3,5

Trong đó: n là số tiếp giáp trung bình giữa các hạt ZnO.
V N là điện áp rơi trên MOV khi chuyển hồn tồn từ vùng dịng rị tuyến tính
sang vùng khơng tuyến tính cao, tại điểm trên đường đặc tính V-I với dòng điện 1mA.
Biên tiếp giáp hạt ZnO của vi cấu trúc rất phức tạp. Chúng gồm 3 vùng cấu trúc
như hình 1.2:
Vùng I: Biên có độ dày khoảng 100÷1000 nm và đây là lớp giàu bột Bi 2 O 3 .
Vùng II: Biên có độ dày khoảng 1÷100nm và đây là lớp giàu bột Bi 2 O 3 .
Vùng III: Biên này có đặc tính là tiếp xúc trực tiếp với các hạt ZnO.
Ngoài ra Bi, C o và một lượng các ion oxy cũng tìm thấy xen giữa biên này với
độ dày vài nm.
Type I
Type II
ZnO

ZnO
Type III

Bi2O3 - rich intergranular layer

Hình 1.4. Sơ đồ cấu trúc lớp biên tiếp giáp biến trở ZnO
Học viên: Lưu Xuân Thành

15


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

1.3.

KHĨA 2010B

TÍNH NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TRỞ ZnO.

Biến trở ZnO rất phức tạp, nhiều thành phần, tính chất về điện các oxit ceramic
đa tinh thể tùy vào vi cấu trúc của thiết bị này và chi tiết quá trình xảy ra tại các biên
tiếp giáp hạt ZnO. Thành phần chính của biến trở là ZnO chiếm tối thiểu 90%, còn lại
là các oxyt kim loại khác. Một hỗn hợp tiêu biểu như sau: 97mol-%ZnO, 1mol%Sb 2 O 3 , 0,5mol-% mỗi Bi 2 O 3 , C O O, MnO, Cr 2 O 3 .
Quá trình chế tạo biến trở ZnO theo tiêu chuẩn kỹ thuật ceramic. Các thành
phần được trộn thành hỗn hợp và xay thành bột. Hỗn hợp bột được làm khô và nén
thành hình dạng mong muốn. Sau đó, các viên được vón cục ở nhiệt độ cao từ
1000÷14000C. Hai phiến kim loại thường là bằng bạc tiếp xúc với các hạt được vón
cục bên ngồi làm điện cực và được hàn chắc chắn với hai chân nối ra ngoài. Thiết bị
được đóng gói bằng vật liệu trùng hợp. Sản phẩm hồn thành sau cùng được kiểm tra
đáp ứng các tính năng yêu cầu kỹ thuật.
Giá trị tiêu biểu kích thước biến trở oxit kim loại được cho trong bảng 1.1:
Bảng 1.1. Kích thước biến trở
Điện áp biến trở
(V RMS )

d
(nm)

N (hạt)

Điện trường
V/mm tại 1mA

Bề dày của MOV
(mm)

150

20

75

150

1,5

25

80

12

39

1,0

Cấu trúc biến trở oxit kim loại là đa tinh thể tự nhiên nên hoạt động vật lý của
biến trở là phức tạp hơn chất bán dẫn thơng thường. Giải thích ngun lý hoạt động
của biến trở ZnO dựa trên sự hiểu biết về hiện tượng điện xảy ra ở vùng biên tiếp giáp
của các hạt oxit kẽm. Có thể diễn tả bằng sự sắp xếp các diode bán dẫn nối tiếp – song
song. Cấu trúc cơ bản của khối biến trở ZnO là kết quả tạo hạt ZnO. Trong suốt quá
trình xử lý, sự biến đổi các thành phần hóa học làm cho vi cấu trúc vùng gần biên tiếp
giáp hạt ZnO có điện trở suất rất cao (1010 – 1012Ω.cm), bên trong các hạt tính dẫn

điện rất cao (0,1-10 Ω.cm). Điện trở suất giảm mạnh từ biên đến hạt với khoảng cách
50~100nm. Vùng này được biết như là vùng hẹp. Vì vậy, tại một biên hạt có sự tồn tại
vùng hẹp cả hai phía đến các hạt kế cận. Hoạt động của biến trở chính là do sự có mặt
của vùng hẹp này. Bởi vì vùng này thiếu hụt các điện tử tự do, trong hạt ZnO tại miền
gần các biên và tiếp giáp của các hạt. Điều này giống như ở tiếp giáp p-n của diode
bán dẫn và điện dung của lớp tiếp giáp này phụ thuộc vào điện áp đặt vào tiếp giáp
theo biểu thức:
2(Vb + V )
1
=
2
C
qε s N

Học viên: Lưu Xuân Thành

16


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

V b : Điện thế rào.
V: Điện áp đặt vào
q: Điện tích điện tử
ε s : Hằng số điện môi của chất bán dẫn.
N: Mật độ hạt dẫn được xác định khoảng 2.1017/cm3
Dòng rò được gây ra do các hạt dẫn trôi tự do qua điện trường rào thấp và được
kích hoạt bởi nhiệt độ ít nhất là 250C.

Trên hình 1.5, sơ đồ năng lượng của ZnO-biên tiếp giáp-ZnO. Điện áp phân cực
thuận V L phía bên trái của hạt, điện áp phân cực ngược V R phía bên phải của hạt. Độ
rộng vùng nghèo là X L và X R , độ lớn điện thế rào tương ứng là Φ L và Φ R . Điện thế
phân cực tại gốc là Φ 0 , khi điện áp phân cực gia tăng Φ L giảm, Φ R tăng dẫn đến điện
thế rào thấp hơn và sự dẫn điện được gia tăng.

Ec

VL

Ef

Ø0

ØL
XL

XR

EI

ØR

VR

ØF

EV
0

Hình 1.5. Sơ đồ năng lượng tiếp giáp ZnO-biên-ZnO
Độ lớn điện thế rào Φ L của biến trở là một hàm theo điện áp (hình 1.6). Sự
giảm nhanh của điện thế rào ở điện áp cao tương ứng với lúc bắt đầu vùng dẫn phi
tuyến.
Ở vùng dẫn cao, giá trị điện trở giới hạn tùy thuộc vào tính dẫn điện của các hạt
bán dẫn ZnO, ở vùng dẫn này mật độ hạt dẫn khoảng từ 1017÷1018/cm3. Điện trở suất

của ZnO có giá trị dưới 0,3Ωcm.

Học viên: Lưu Xuân Thành

17


Normalized Thermal Barrier

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

1.4.

4

8

12

Voltage (V)

16

Hình 1.6. Quan hệ điện thế rào với điện áp đặt vào
ĐẶC TÍNH V-I
Đặc tính V-I của MOV như hình 1.7 được biểu diễn bằng phương trình dạng
mũ:
I=K.Vα; ∝>1

(1.1)

Trong đó:
I là dòng qua biến trở
V là điện áp đặt lên biến trở
K là hệ số phụ thuộc vào loại biến trở
∝ là hệ số phi tuyến

Nguyên lý bảo vệ của biến trở thể hiện qua điện áp phụ thuộc giá trị điện trở:
R=

V
V
1 1−α
V
=
=
α
I KV
K

(1.2)

Từ (1.1) và (1.2) ta có:
LogI= LogK+∝LogV
LogR=Log(

1
)+(1-∝)logV
K

(1.3)
(1.4)

Theo đề nghị của Manfred Holzer và Willi Zapsky, xấp xỉ hóa đặc tính V-I của
biến trở được biểu diễn theo phương trình:
(1.5)
LogV = B 1 + B 2 logI + B 3 e-logI + B 4 e-logI
V = 10logV

Học viên: Lưu Xuân Thành

(1.6)

18


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

1.5.

KHĨA 2010B

Hình 1.7. Đặc tính V-I của MOV
THỜI GIAN ĐÁP ỨNG

Hoạt động của biến trở tùy thuộc vào cơ chế dẫn điện giống như các thiết bị bán
dẫn khác. Sự dẫn điện xảy ra rất nhanh với thời gian trễ tính bằng nano giây. Hình 1.8
đường cong (1) phía trên là trường hợp khơng có biến trở, đường cong (2) phía dưới là
trường hợp có biến trở và không đồng bộ với đường (1) đồng thời cho thấy ảnh hưởng
điện áp kẹp xảy ra rất nhanh.
Tuy nhiên thời gian đáp ứng của MOV bị thay đổi do một số lý do:
Điện áp cảm ứng đầu dây nối góp phần gia tăng đáng kể điện áp ngang qua đầu
cực của biến trở ở xung dòng cao và độ dốc sườn trước lớn.
Điện dung ký sinh của chính bản thân MOV.
Trở kháng ngồi mạch.
Đáp ứng của biến trở bị ảnh hưởng bởi dạng sóng dịng điện và độ vọt lố điện
áp cực đại xuất hiện tại đầu cực của biến trở trong suốt q trình tăng dịng điện như
hình 1.8.

Học viên: Lưu Xuân Thành

19


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

Trace 1 load voltage without varistor

Trace 2 load voltage clamped by varistor

500ps/DIV

Hình 1.8. Đáp ứng của biến trở ZnO ứng với xung tốc độ cao
1000
800
600

Clamping Voltage (V)

0,5/1,5µs
1/10µs
6/20µs

400

200

20

40 60

100
200 400 600 1000 2000
PEAK CURRENT (A)

Hình 1.9. Đáp ứng của biến trở tính đến điện cảm đầu dây nối với xung dòng
1.6. NĂNG LƯỢNG CHO PHÉP VÀ CƠNG SUẤT TIÊU TÁN TRUNG BÌNH
1.6.1. Năng lượng cho phép
Sự già hóa của biến trở liên quan đến năng lượng quá độ, được xác định bởi giá
trị điện áp dư cực đại V p với dòng điện đỉnh I p cũng như dạng xung. Đối với dạng
xung sét chuẩn, năng lượng cho phép được tính tốn theo cơng thức:
W=V p I p (1,4T 2 -0,88T 1 )10-6
(1.7)
Năng lượng cho phép của MOV phụ thuộc vào đường kính của MOV và năng
lượng vượt giá trị cho phép khi:
Dòng điện rò cao
Điện áp tại 1mA bị suy giảm (điện áp ngưỡng)
Hệ số phi tuyến ∝ bị suy giảm

Tuổi thọ của MOV còn thể hiện qua số lần xung tối đa mà MOV có thể chịu
đựng được với xung vng.
Học viên: Lưu Xuân Thành

20


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

1.6.2. Cơng suất tiêu tán trung bình
Giá trị cơng suất tiêu tán trung bình đặc biệt quan tâm trong trường hợp điện áp
thay đổi, hệ số phi tuyến cao. Từ công thức (1.1), công suất tiêu tán trung bình được
xác định:
P = K .V α +1

Với sự thay đổi nhỏ của điện áp vận hành có thể làm tăng cơng suất tiêu tán
trung bình vì sự tăng cao của hệ số phi tuyến ∝ (hình 1.10).

Nếu như MOV làm việc ở trạng thái quá độ tần số cao thì nhiệt độ trung bình

∆T sẽ gia tăng và được cho bởi công thức:
P
∆T =

δ
P là cơng suất tiêu tán trung bình, tùy thuộc vào năng lượng xung và tần số

xung lặp lại.
δ là hệ số tiêu tán

Nhiệt độ này phải luôn nhỏ hơn nhiệt độ cho phép của nhà sản xuất, nếu không
MOV sẽ bị phá hỏng do nhiệt.
P/Pn
5

10

=50

4

10

=30

3

10

10

2

=10

10

1

1.7.

1-1

1-2

1-3

V/Vn

Hình 1.10. Quan hệ cơng suất tiêu tán và điện áp (∝=10, 30, 50)

TÍNH NĂNG KỸ THUẬT

CSV là thiết bị dùng để bảo vệ quá áp. Theo ANSI, CSV là một “thiết bị bảo vệ
để hạn chế điện áp trên thiết bị bằng cách phóng hay dẫn dịng điện xung theo mạch
phân dịng”. Bên cạnh đó, dịng điện chạy qua CSV sẽ phải được ngắt càng nhanh
càng tốt để tránh tác động nhầm của máy cắt (MC) (sự cố chạm đất) và trở về chế độ
bình thường.
Theo tiêu chuẩn ANSI, CSV được chia thành ba loại cơ bản: cấp phân phối, cấp
trung gian và cấp dùng cho trạm. Sự khác nhau của các loại này được xác định bằng
Học viên: Lưu Xuân Thành

21


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHÓA 2010B

điện áp định mức, đặc tính bảo vệ và độ bền về mức chịu áp lực hay khả năng chịu
đựng dòng ngắn mạch.
CSV phân phối được sử dụng phổ biến nhất, xác định bởi tiêu chuẩn là chống
sét có định mức từ 1kV đến 30kV. So với các cấp khác, CSV cấp phân phối có điện áp
dư cao nhất do đó gây nên điện áp cao đặt lên thiết bị tương ứng với một xung đầu vào
cho trước.
Các CSV trung gian được xác định có điện áp định mức từ 3kV đến 120kV.

Loại CSV này có đặc tính bảo vệ tốt hơn CSV cấp phân phối. Tính năng an tồn áp lực
thực sự rất cần thiết dù rằng vài loại CSV trung gian đặc biệt dùng bảo vệ hệ thống cáp
ngầm khơng có thiết bị an tồn áp lực.
CSV dùng cho trạm có điện áp dư nhỏ nhất do đó điện áp đặt trên thiết bị khi
xảy ra phóng điện sẽ thấp và như thế sẽ cung cấp mức bảo vệ cao nhất. Theo tiêu
chuẩn, loại này có điện áp định mức từ 3kV đến 648kV và phải có tính năng an tồn
áp lực.
Đối với CSV dùng để ngăn ngừa không cho điện áp tăng lên quá cao ở các thiết
bị được bảo vệ, phải phối hợp với mức chịu đựng xung cơ bản BIL của biết bị đó.
Nghĩa là quy trình chọn CSV phải tính đến khả năng chịu quá áp của thiết bị và đảm
bảo cho CSV hoạt động tốt trong giới hạn cách điện của thiết bị.

Hình 1.11. Chức năng phối hợp cách điện của CSV
Hiện nay có hai tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến để thiết kế chống sét là IEC
và ANSI. Một số thuật ngữ cơ bản được sử dụng như sau:
1.7.1. Điện áp định mức (U r )

Học viên: Lưu Xuân Thành

22


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

Thơng thường điện áp định mức của một thiệt bị là giá trị điện áp đặt liên tục
trên thiết bị mà thiết bị vẫn đảm bảo tính năng của nó, tuy nhiên trong nhiều trường
hợp đối với CSV không phải là như vậy.
Theo IEC: Điện áp định mức của chống sét là giá trị hiệu dụng cho phép tối đa

của điện áp tần số công nghiệp đặt vào hai cực chống sét mà tại đó chống sét được
thiết kế để vận hành đúng ở các điều kiện được thiết lập trong các thí nghiệm chu kỳ
làm việc.
Một CSV đáp ứng tiêu chuẩn phải chịu được điện áp định mức của nó ít nhất
trong 10 giây, sau khi đã được gia nhiệt trước đến 600C và chịu tác động một xung
dòng cao hay hai xung dịng trong thời gian dài và sau đó được phối kiểm độ ổn định
nhiệt đối với điện áp vận hành liên tục trong khoảng thời gian 30 phút.
Theo ANSI: Điện áp chu kỳ làm việc cũng được định nghĩa là một chu kỳ thử
nghiệm khá phức tạp. Định mức chu kỳ làm việc là điện áp mà tại giá trị này các mẫu
thử nghiệm được nạp điện mà không gia nhiệt trước. Điện áp thử nghiệm này được giữ
khoảng 20 phút, trong thời gian đó 20 xung dịng phân loại (8/20μs -10kA) được sử
dụng với khoảng thời gian giữa các lần thao tác là 50÷60 giây.
Hiển nhiên, sự xác định định mức chống sét theo ANSI không thể đo trực tiếp
trên chống sét, cũng không liên quan đến các điều kiện làm việc gắn chặt với các đánh
giá thử nghiệm.
Mặc dầu các thử nghiệm là khác nhau giữa IEC và ANSI, trong thực tế các định
mức được xác định bởi các nhà sản xuất khác nhau, đối với các đặc tính chính thì hầu
như tương tự dù là được xác định theo IEC hay ANSI. Lí do là trong thực tế điện áp
định mức được sử dụng như là một thơng số tham khảo các đặc tính khác của chống
sét mà sẽ được xác định từ hệ thống hay các yêu cầu thử nghiệm. Do vậy trong lựa
chọn chống sét, điều quan trọng quyết định là các thông số đo được.
1.7.2. Dòng điện quy chuẩn (I ref )
Theo IEC: Dòng điện quy chuẩn là giá trị đỉnh (giá trị đỉnh của hai cực sẽ cao
hơn nếu dòng điện bất đối xứng) của thành phần điện trở ở dòng điện tần số công
nghiệp được sử dụng để xác định điện áp quy chuẩn của chống sét, dòng điện quy
chuẩn của chống sét. Dịng điện quy chuẩn phải đủ lớn để có thể bỏ qua các ảnh hưởng
của điện dung tản của chống sét tại giá trị điện áp quy chuẩn đo được và được quy
định bởi nhà sản xuất.
Theo tiêu chuẩn IEC 99-4 thì dịng điện quy chuẩn cho phép khi đặt điện áp
xoay chiều tần số công nghiệp vào hai cực của CSV là tương ứng với mật độ dòng

điện khoảng (0,05mA÷1,0mA)/cm2 của tiết diện đĩa MOV của các chống sét loại một
trụ.
Học viên: Lưu Xuân Thành

23


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KHĨA 2010B

Theo ANSI: Dịng điện quy chuẩn là giá trị đỉnh của thành phần điện trở của
dịng điện tần số cơng nghiệp đủ lớn để có thể bỏ qua các ảnh hưởng của các điện
dung tản của chống sét. Mức dòng điện này do nhà sản xuất quy định.
Theo tiêu chuẩn ANSI C62-11 thì khi nâng điện áp lên 1,25 lần điện áp làm
việc liên tục lớn nhất vào hai cực của chống sét thì dòng điện qua chống sét là dòng
điện quy chuẩn. Dòng điện quy chuẩn cho phép theo tiêu chuẩn này là
(0,05mA÷1,0mA)/cm2 của tiết diện đĩa MOV.
1.7.3. Điện áp quy chuẩn (U ref )
Theo IEC: Điện áp quy chuẩn là giá trị đỉnh của điện áp tần số công nghiệp chia
cho 2 được sử dụng cho chống sét để đạt dòng điện quy chuẩn.
Điện áp quy chuẩn của một tổ hợp gồm nhiều chống sét ghép lại là tổng số của
các điện áp quy chuẩn thành phần.
Theo ANSI: Điện áp quy chuẩn là giá trị đỉnh thấp nhất của điện áp tần số công
nghiệp của cực độc lập chia cho 2 , được yêu cầu tạo ra thành phần điện trở của dòng

điện bằng dòng quy chuẩn của chống sét. Điện áp quy chuẩn của một tổ hợp gồm
nhiều chống sét ghép nối tiếp là tổng số của các điện áp quy chuẩn của từng thành
phần. Mức điện áp này do nhà sản xuất quy định.
1.7.4. QĐA tạm thời (TOV)

QĐA với tần số vài Hz đến vài trăm Hz, thời gian kéo dài từ vài ms đến hàng
giờ. Các nguyên nhân của quá áp tạm thời có thể là chạm đất một pha, hai pha, cộng
hưởng sắt từ trong lưới điện, sa thải phụ tải. Thông thường xung này không gây nguy
hiểm trong vận hành lưới điện. Tuy nhiên, nó là yếu tố quyết định đến kích cỡ của
chống sét.
1.7.5. Điện áp vận hành liên tục (U c )
Theo IEC: U c là giá trị hiệu dụng của điện áp tần số công nghiệp tối đa được
thiết kế mà điện áp này có thể sử dụng liên tục giữa hai cực của chống sét.
Khi so sánh U c của các chống sét các nhà sản xuất khác nhau cần lưu ý là
không phải khi một chống sét có U c lớn hơn là đặc tính chống sét tốt hơn. Bởi vì giá
trị U c được thiết kế là có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất, nó phụ thuộc vào các
thơng số sau đây:
+ Sự phân bố điện áp phi tuyến đặc biệt là các chống sét có thân dài.
+ Các ứng suất xung thao tác và xung sét
+ Đặc tính lão hóa
+ Đặc tính ơ nhiễm
+ Các q áp tạm thời
Học viên: Lưu Xuân Thành

24