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研究生: 陳慶益
Chen, Ching-Yi
論文名稱: 低壓系統的雷擊暫態過電壓保護抑制之研究
Study of Suppression of the Lightning Transient Voltage Protection in Low Voltage System
指導教授: 陳建富
Chen, Jiann-Fuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: ATP/EMTP模擬軟體突波保護器雷擊突波
外文關鍵詞: ATP / EMTP simulation software, Surge Protection Device, Lightning, Surge
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  • 為了避免雷擊時,家庭用戶的家電及電氣設備遭受破壞,裝設突波保護器(SPD)必須要能及時抑制突波電壓和電流,因而需要妥善的選用突波保護元件抑制電壓,並且保護電源設備。本實驗採用ATP/EMTP模擬軟體模擬台電系統供電給家庭用戶,以及對家庭用戶的配電線路進行雷擊放電模擬,先將其家庭用戶的電源配電線路上的配電箱不裝設突波保護器,藉以評估突波對負載產生高電壓和大電流,所造成的負載設備危害。
    本文參照IEC雷擊規範模擬設備驗證,經模擬分析結果,建議於用電於220V或者110V的台電用戶,在配電箱的電源端裝設Imax=20-40kA突波保護器,進而保護家庭內的設備。為了達到最佳的過電壓保護,在L1上的突波保護器引線端的連接導線,與等電位接地端距離長度盡可能短。因為連接導線的電感會產生較大的感應電壓,所引起的感應電壓將會影響原有突波保護器的箝制電壓,所以必須將突波保護器的引線與等電位接地端的距離縮短為50cm內。

    In order to protect home appliances and electrical equipment being destroyed by the lightning strike, an installation of Surge Protection Device (SPD) for promptly suppressing the surge voltages and currents is required, in which requires proper selection of the SPD to suppress voltage surge, and protect the power equipment. In this study, ATP / EMTP simulation software will simulate the lightning discharge striking the system power of Taipower which provides power to users, home users and distribution lines. First, a SPD will not be installed on the power distribution line of the home user distribution box to observe the damaged caused by the high voltage and high current load generated by lightning.
    This thesis refers to the simulation of the IEC standard for lightning experimental result verification. The result shows the suggestion of user using 220V or 110V to install a SPD of Imax = 20-40kA on the distribution box. Furthermore, in order to achieve an optimum overvoltage protection, the distance between the SPD on Line 1 and the PE line needs to be as short as possible. As the large inductive voltage generated by the inductance of the connector wire will affect the clamping voltage of the original SPD, the distance between the connecting leads of the SPD and the equipotential bonding bar should be shorten to 50 cm.

    摘要 I 英文摘要 II 誌謝 VII 目錄 VIII 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究背景 1 1.2研究動機與目的 2 1.3論文章節概要 3 第二章雷擊對電子設備之影響 5 2.1雷電與雷擊之形成 5 2.1.1雷電的原因 5 2.1.2雷擊的形成 7 2.2雷電對電子設備之破壞 9 2.2.1雷擊機率 9 2.2.2雷放電資料 11 2.3雷擊種類 11 2.3.1雷突波、其他突波的種類 11 2.3.2直接雷擊 12 2.3.3間接雷擊 (感應雷) 13 2.3.4雷擊衝擊電壓與雷擊衝擊電流 13 2.4逆閃絡 14 2.5雷電對人體的傷害 16 第三章 家庭配電系統型態與負載設備 17 3.1台電配電系統電壓層級簡介 17 3.1.1台電輸電系統 17 3.1.2變電所 18 3.2家庭之家電配線 19 3.3低壓配電線路阻抗 20 第四章 線路模型模擬 23 4.1 ATP/EMTP電磁暫態模擬程式簡介 23 4.1.1 ATP/EMTP軟體簡介 23 4.1.2 ATP/EMTP軟體操作功能 23 4.2配電線路模型之建立 25 4.2.1 模擬線路模型建立 25 4.2.2雷突波電流模型建立 25 4.3 SPD模型之建立 27 4.3.1 SPD介紹 27 4.3.2 放電間隙(又稱保護間隙) 27 4.3.3 氣體放電管(Gas Discharge Tubes, GDTs) 27 4.3.4 抑制二極體 28 4.3.5金屬氧化物變阻器(Metal Oxide Varistor, MOV) 28 4.3.6 SPD的選用建議 29 4.4實驗規劃 32 第五章 感應雷擊突波分析 34 5.1前言 34 5.2雷突波分析 35 5.2.1案例一分析條件說明 35 5.2.2雷電流20kA模擬分析 35 5.2.3雷電流30kA模擬分析 43 5.2.4雷電流40kA模擬分析 48 5.3 SPD的引線與等電位接地端的距離分析 56 5.3.1案例二分析條件說明 56 5.3.2在110V系統置入SPD引線適當長度的接地 57 5.4量測結果分析與討論 60 5.4.1電源110V的負載設備置入SPD抑制結果 60 5.4.2電源220V負載置入SPD抑制結果 61 5.4.3電源110V負載置入SPD的引線長度影響抑制結果 61 第六章 結論與未來研究方向 64 6.1結論 64 6.2未來研究方向 65 參考文獻 67 自述 70

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    下載圖示 校內:2017-09-03公開
    校外:2017-09-03公開
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