Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kv, ứng dụng bảo vệ đường dây 220kv yên bái lào cai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM ĐÌNH ĐẠO

NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT
CHO ĐƯỜNG DÂY 220 KV, ỨNG DỤNG BẢO VỆ
ĐƯỜNG DÂY 220 KV YÊN BÁI – LÀO CAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG

Hà nội - 2012


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn:" Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống sét
cho đường dây 220 kV, ứng dụng bảo vệ đường dây 220 kV Yên Bái – Lào
Cai" là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu, kết quả trình bầy trong
luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận văn nào trước
đây.

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2012
Tác giả luận văn

Phạm Đình Đạo

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY
1.1. Tình hình lưới truyền tải điện nước ta
1.2. Sét và ảnh hưởng của sét đến việc bảo vệ đường dây
1.2.1. Quá điện áp khí quyển
1.2.2. Sự nguy hiểm của quá điện áp khí quyển
1.2.3. Sự cố do sét đánh đối với đường dây truyền tải điện trên khơng

3
4
5
7
7
9
9
10
11

1.3. Tình hình sự cố trên đường dây 220kV truyền tải điện Tây Bắc
1.3.1. Lưới điện 220 kV truyền tải điện Tây Bắc
1.3.2. Thống kê sự cố và sự cố do sét trên đường dây 220kV
1.3.3. Các biện pháp áp dụng để giảm thiểu số lần cắt và thiệt hại do sét
1.3.4. Phân tích đánh giá các biện pháp
1.4. Kết luận và hướng nghiên cứu của đề tài
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 220 kV

2.1. Yêu cầu chung
2.2. Chỉ tiêu chống sét của đường dây
2.3. Tính tốn bảo vệ chống sét cho đường dây
2.3.1. Các tham số của đường dây
2.3.2. Các số liệu tính tốn khác
2.3.3. Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét với dây dẫn các pha
2.4. Xác định tổng số lần sét đánh vào đường dây hàng năm
2.4.1. Xác định suất cắt đường dây
2.4.1.1. Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn
2.4.1.2. Suất cắt của đường dây do sét đánh vào khoảng vượt
2.4.1.3. Suất cắt của đường dây do sét đánh vào đỉnh cột hoặc gần đỉnh cột
2.4.1.4. Suất cắt của đường dây
2.5. Kết luận
CHƯƠNG 3.MỘT SỐ BIỆN PHÁP BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY 220KV YÊN BÁILAO CAI

11
11
12
15
15
16
17
17
17
20
20
21
22
24
26

26
27
33
45
46

3.1. Hiện trạng đường dây 220kV Yên Bái- Lao Cai
3.1.1. Công tác quản lý vận hành đường dây 220kV Yên Bái- Lao Cai
3.1.2. Thông số kỹ thuật đường dây 220kV Yên Bái- Lao Cai
3.1.3. Quá trình quản lý vận hành đường dây 220kV Yên Bái- Lao Cai
3.1.4. Tình hình sự cố do sét đánh vào đường dây 220kV Yên Bái- Lao Cai

48
48
49
53
54

1

48


3.1.5. Nhận xét đánh giá tình hình sự cố do sét
3.2. Một số biện pháp khắc phục sự cố do sét đánh đường dây Yên Bái- Lao Cai
3.2.1. Đề cao công tác kiểm tra đường dây
3.2.2. Đảm bảo khoảng cách hành lang an toàn đường dây

66
68

68
68

3.2.3. Bổ sung dây nối đất cho hệ thống tiếp địa cột
3.2.4. Lắp đặt chống sét van đường dây
3.2.5. Bổ sung bát sứ dây dẫn
3.2.6. Kiểm tra và bổ sung tiếp địa cột

69
71
74
75

3.2.7. Tái hoàn thổ phục hồi điện trở suất của đất
3.3. Phân tích nguyên nhân giảm thiểu sự cố do sét đánh trên đường dây sau khi đã
áp dụng các biện pháp.
3.3.1. So sánh số vụ sự cố do sét đánh trên đường dây theo năm vận hành
3.3.2. Phân tích nguyên nhân tăng giảm số vụ sự cố do sét đánh trên đường dây
3.4. Nhận xét chung

78

CHƯƠNG 4. SO SÁNH KINH TẾ CÁC BIỆN PHÁP, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. So sánh kinh tế - kỹ thuật các biện pháp
4.1.1. Biện pháp tái hoàn thổ phục hồi điện trở suất của đất
4.1.2. Biện pháp nối dài dây tiếp địa
4.1.3. Biện pháp đóng bổ sung tiếp địa cột
4.1.4. Biện pháp bổ sung cách điện
4.1.5. Biện pháp lắp đặt chống sét van đường dây

4.2. Kết luận và kiến nghị
4.2.1. Kết luận
4.2.2. Kiến nghị
4.2.2.1. Đối với đường dây đang vận hành
4.2.2.2. Đối với dự án đầu tư xây dựng đường dây mới
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Phụ lục 1. Bảng theo dõi đo điện trở cột đường dây 220 kV Yên Bái – Lao Cai
Phụ lục 2. Bảng theo dõi bổ sung cách điện đường dây 220 kV Yên Bái – Lao Cai
Phụ lục3. Một số hình ảnh về đường dây 220 kV Yên Bái – Lao Cai

2

81
81
81

83
85

85
85
85
86
86
87
88
88
88
88
89

90
100
111
120


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU – HÌNH VẼ
Danh mục các bảng biểu
Bảng 1.1 : Tăng trưởng đường dây và dung lượng MBA truyền tải

7

Bảng 1.2 : Công suất vận hành lớn nhất của HTĐ

8

Bảng 1.3 : Điện năng truyền tải lớn nhất của HTĐ

8

Bảng 1.4 : Thống kê sự cố trên lưới 220 kV truyền tải điện Tây Bắc

12

Bảng 2.1: giá trị U cd với điện trở cột R C = 10 Ω

91

Bảng 2.2: giá trị U cd với điện trở cột R C = 15 Ω

92

Bảng 2.3: Giá trị U dcu với sự thay đổi a, t

93

Bảng 2.4: Tính toán giá trị i c (a,t) với R c = 10Ω

94

Bảng 2.5: Tính tốn các giá trị của

di c
(a, t) với R c = 10Ω
dt

95

Bảng 2.6: Điện áp đặt lên cách điện pha A với R c = 10Ω

96

Bảng 2.7: Giá trị của i c (a,t) với R c = 15Ω

97

Bảng 2.8 Giá trị của

di c
(a, t) với R c = 15Ω

dt

98

Bảng 2.9: Điện áp đặt lên cách điện pha A với R c = 15Ω

99

Bảng 3.1. Tổng hợp các loại cột trên đường dây Yên Bái – Lao Cai

50

Bảng 3.2. Tổng hợp các loại cách điện trên đường dây Yên Bái – Lao Cai
Bảng 3.3. Tổng hợp các loại móng trên đường dây Yên Bái – Lao Cai
Bảng 3.4. Tổng hợp các loại tiếp địa trên đường dây Yên Bái – Lao Cai
Bảng 3.5. Tổng hợp bổ xung cách điện trên đường dây Yên Bái – Lao Cai 1
Bảng 3.6. Tổng hợp bổ xung cách điện trên đường dây Yên Bái – Lao Cai 2
Bảng 3.7.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2007
Bảng 3.8.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2008
Bảng 3.9.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2009
Bảng 3.10.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2010
Bảng 3.11.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2011

3

51
51
52
54
54

54
55
60
61
63


Bảng 3.12.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2012
Bảng 3.13. Tổng hợp bố trí chống sét van trên đường dây Yên Bái – Lao Cai
Bảng 3.14. Đề xuất bố trí chống sét van trên đường dây Yên Bái – Lao Cai
Bảng 3.15. Điện trở nối đất của đường dây trên không.
Bảng 3.16. So sánh số vụ sự cố do sét đánh trên đường dây.
Bảng 4.1. Tổng hợp chi phí tái hồn thổ cho một vị trí móng cột
Bảng 4.2. Tổng hợp chi phí nối dài dây tiếp địa cho một vị trí cột
Bảng 4.3. Tổng hợp chi phí đóng bổ xung tiếp địa cho một vị trí cột
Bảng 4.4. Tổng hợp chi phí bổ xung cách điện cho một vị trí cột
Bảng 4.5. Tổng hợp chi phí lắp đặt chống sét van cho một pha

65
72
74
81
81
85
85
86
86
87

Danh mục các hình vẽ , đồ thị

Hình 2.1. Sơ đồ minh họa kết cấu cột lộ đơn
Hình 2.2. Sơ đồ xác định hệ số ngẫu hợp
Hình 2.3. Đồ thị phụ thuộc η(E lv )
Hình 2.4. Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét
Hình 2.5. Đặc tính vơn- giây của chuỗi sứ
Hình 2.6. Đường đặc tính nguy hiểm I = f(a)
Hình 2.7. Đồ thị U cđ (a,t) với giá trị điện trở cột R C = 10 Ω

21
23
27
29
30
31

Hình 2.8. Đồ thị U cđ (a,t) với giá trị điện trở cột R C = 15 Ω

32
33

Hình 2.9. Sét đánh vào đỉnh cột
Hình 2.10. Sơ đồ thay thế mạch dẫn dịng điện sét trước khi có sóng phản xạ
Hình 2.11. Sơ đồ thay thế mạch dẫn dịng điện sét sau khi có sóng phản xạ
Hình 2.12. Đồ thị mối quan hệ của U cđ với đặc tính V-S chuỗi sứ với R c = 10Ω
Hình 2.13. Đồ thị mối quan hệ của U cđ với đặc tính V-S chuỗi sứ với R c = 15Ω

34
36
37
43

45

4


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Điện năng là nguồn năng lượng hết sức quan trọng đối với mọi lĩnh vực của
mỗi quốc gia nhất là đối với các nước đang trong thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại
hố như nước ta.
Trong những thập niên qua ngành điện không ngừng phát triển cả về nguồn và
đường dây truyền tải nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện năng cho nền kinh tế
quốc dân.
Để đảm bảo an toàn cho thiết bị, vận hành hệ thống, cung cấp điện liên tục và
ổn định thì bảo vệ chống sét cho hệ thống điện có một vị trí rất quan trọng nhất là
với đường dây truyền tải điện cao áp, siêu cao áp.
Lưới điện truyền tải 220kV với đặc thù đường dây dài đi qua nhiều vùng miền
địa hình địa chất khác nhau cho nên nó là một trong các phần tử có nguy cơ chịu
ảnh hưởng nặng nề nhất sự cố do sét đánh.
Vận hành an toàn - kinh tế đường dây truyền tải 220kV là nhiệm vụ và chỉ tiêu
hàng đầu của đơn vị truyền tải, các biện pháp bảo vệ đường dây đặc biệt là bảo vệ
chống sét được đầu tư và hết sức coi trọng. Tuy nhiên sét là hiện tượng tự nhiên xẩy
ra một cách ngẫu nhiên nên việc phòng chống sét rất phức tạp và tốn kém trong đầu
tư.
Sự cố do sét đánh đối với đường dây 220 kV đang là mối quan tâm của các
đơn vị quản lý, của các chuyên gia trong việc nghiên cứu để giảm thiểu số lần cắt
điện và thiệt hại.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên tôi chọn đề tài: " Nghiên cứu các biện pháp
bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kV, ứng dụng bảo vệ đường dây 220 kV Yên

Bái – Lào Cai".

5


2. Mục đích, đối tượng , phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung tìm hiểu, phân tích đánh giá tình hình quản lý vận hành, tình
hình sự cố do sét trên đường dây 220 kV Yên Bái- Lao Cai từ đó đề xuất các biện
pháp hạn chế sự cố do sét đánh.
3. Phương pháp nghiên cứu
Dựa vào lý thuyết bảo vệ chống sét cho đường dây kinh điển, đánh giá phân
tích tình hình sự cố do sét trên đường dây cụ thể, cho sự cố cụ thể nhằm đưa ra các
biện pháp phù hợp hạn chế tối đa ảnh hưởng của sét đến vận hành đường dây, làm
giảm thiểu số vụ sự cố do sét đồng thời có sự so sánh kinh tế các biện pháp.
4. Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về bảo vệ chống sét đường dây.
Chương 2. Lý thuyết bảo vệ chống sét đường dây 220 kV.
Chương 3. Một số biện pháp bảo vệ chống sét đường dây 220 kV Yên Bái- Lào Cai.
Chương 4. So sánh kinh tế các biện pháp, kết luận và kiến nghị.
Quá trình nghiên cứu cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, sự quan tâm
tạo điều kiện của đơn vị Truyền tải điện Tây Bắc đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình
của PGS.TS Nguyễn Đình Thắng luận văn này đã được hồn thành. Nhưng do thời
gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên sẽ không tránh khỏi những thiếu
sót cần bổ sung, tham gia góp ý của thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện
trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ, hướng dẫn cho em hoàn thành bản
luận văn này.
Tác giả mong muốn sau luận văn này sẽ tiếp tục có những nghiên cứu sâu sắc
hơn về đề tài bảo vệ chống sét đường dây 220kV trên lưới truyền tải điện Tây Bắc

nói riêng và lưới truyền tải điện quốc gia nói chung.

6


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY
1.1.

Tình hình lưới truyền tải điện nước ta
Đứng trước nhu cầu và đòi hỏi về cung cấp điện của nền kinh tế quốc dân, năm

1992 Chính phủ đã ra quyết định đầu tư xây dựng tuyến đường dây 500 kV Bắc Nam mạch một. Sau thời gian thi công khẩn trương, đồng bộ cơng trình đã hồn
thành đóng điện năm 1994. Cơng trình là mốc lịch sử quan trọng đánh dấu một giai
đoạn phát triển mới của ngành điện nước ta đó là: chính thức ra đời đường dây siêu
cao áp Bắc – Nam và hệ thống truyền tải điện.
Kể từ đó đến nay lưới điện truyền tải phát triển khơng ngừng cả về đường dây
và trạm biến áp cũng như cơng suất vận hành và điện năng truyền tải. Tính đến năm
2011 nước ta đã có 4.318 km đường dây 500 kV, 10.828 km đường dây 220 kV. Số
trạm biến áp truyền tải 500kV là 17 TBA với tổng dung lượng là 13.950 MVA, 72
TBA 220 kV với tổng dung lượng là 22.476 MVA.
Dưới đây là các bảng số liệu về tình hình tăng trưởng hệ thống truyền tải các
năm qua [10].
Bảng 1.1 : tăng trưởng đường dây và dung lượng MBA truyền tải

Năm

Cấp điện áp 500 kV

Cấp điện áp 220 kV

( Km )

( MVA )

( Km )

( MVA )

2006

3286

6600

5650

15923

2007

3286

7050

6487

17513

2008

3286

7050

7101

18639

2009

3438

7050

8497

19094

2010

3890

10650

10015

22004

2011

4318

13950

10828

24476

7


Bảng 1.2 : Công suất vận hành lớn nhất của HTĐ.
HTĐ Miền Bắc

HTĐ Miền Trung

HTĐ Miền Nam

HTĐ Quốc qia

( MW )

( MW )

( MW )

( MW )

2006

4233

1056

5007

10187

2007

4480

1167

5794

11286

2008

5066

1259

6258

12636

2009

6207

1482

7001

13867

2010

6547

1648

7566

15416

2011

6746

1832

7698

15865

Năm

Bảng 1.3 : Điện năng truyền tải lớn nhất của HTĐ.
HTĐ Miền Bắc

HTĐ Miền Trung

HTĐ Miền Nam

HTĐ Quốc qia

( Triệu KWh )

( Triệu KWh )

( Triệu KWh )

( Triệu KWh )

2006

78.9

20.4

97.8

188.5

2007

89.3

22.5

112.4

217.2

2008

97

22.8

123.3

244.4

2009

115.3

27.7

139.2

275.9

2010

141.3

31

153.5

326.3

2011

153.5

34.2

175.5

359.6

Năm

Qua thông số ở các bảng trên chúng ta thấy hệ thống truyền tải điện trong
những năm qua phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu cho phụ tải của các vùng
miền trong cả nước và khu vực. Việc đảm bảo vận hành hệ thống truyền tải điện an
toàn – kinh tế là nhiệm vụ quan trọng bậc nhất của ngành truyền tải trong đó bảo vệ
đường dây để hạn chế tối thiểu sự cố do mọi nguyên nhân là một trong các chỉ tiêu,
yêu cầu quan trọng nhất.

8

1.2.

Sét và ảnh hưởng của sét đến việc bảo vệ đường dây

1.2.1. Quá điện áp khí quyển
Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây giơng mang
điện tích với đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Điện áp giữa đám
mây giơng và đất có thể đạt tới hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn kilơvơn. Chiều
dài trung bình của khe sét khoảng 3-5 km. Đa phần cú sét đánh xuống mặt đất mang
cực tính âm ( khoảng 80-90% ), chỉ có khoảng 10-20 % dịng sét mang cực dương
nhưng thường đó là những cú sét dữ dội nhất. Dịng sét có thời gian rất ngắn khoảng
vài chục microgiây với tốc độ biến thiên ban đầu rất lớn [6].
Q trình phóng điện sét giống như q trình phóng điện xẩy ra trong mơi
trường khơng đồng nhất. Khi các lớp mây được tích điện đủ lớn tới mức độ có thể
tạo nên cường độ trường lớn sẽ hình thành dịng phát triển về phía mặt đất, giai
đoạn này gọi là giai đoạn phóng tia tiên đạo và dòng gọi là tia tiên đạo. Tốc độ di
chuyển trung bình của tia tiên đạo ở lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.107 cm/s,
của các lần sau nhanh hơn và đạt tới 2.108 cm/s ( trong một đợt sét đánh có thể có
nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau, trung bình là ba lần điều này được giải thích bởi
vì trong cùng một lớp mây điện có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng
sẽ lần lượt phóng điện xuống đất ) [3] .
Tia tiên đạo là mơi trường plasma có điện dẫn rất lớn. Đầu tia nối với một
trong các trung tâm điện tích của lớp mây điện nên một phần điện tích của trung
tâm này đi vào trong tia tiên đạo và phân bố có thể xem như gần đều dọc theo chiều
dài tia. Dưới tác dụng của điện trường các tia tiên đạo sẽ có sự tập trung điện tích
khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tuỳ thuộc vào tình hình dẫn điện của đất.
Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì địa điểm này nằm ngay ở phía dưới đầu tia
tiên đạo, trường hợp mặt đất có điện dẫn khác nhau thì điện tích sẽ tập trung về nơi
có điện dẫn cao như các sơng, suối, ao, hồ... [3].
Nếu ở phía mặt đất điện tích khác dấu được tập trung dễ dàng và có điều kiện

thuận lợi để tạo nên khu vực trường mạnh ( như đỉnh các cột điện ) thì có thể đồng

9


thời xuất hiện tia tiên đạo từ phía mặt đất phát triển ngược chiều với tia tiên đạo từ
lớp mây điện.
Khi tia tiên đạo phát triển gần tới mặt đất thì trường trong khoảng khơng gian
giữa các điện cực sẽ có trị số rất lớn và bắt đầu có quá trình ion hố mãnh liệt dẫn
đến sự hình thành dịng plasma với mật độ ion lớn hơn nhiều so với của tia tiên đạo.
Do có điện dẫn bản thân rất cao nên đầu dịng sẽ có điện thế mặt đất và như vậy
toàn bộ hiệu số điện thế ( giữa đầu tia tiên đạo với mặt đất) được tập trung vào khu
vực giữa nó với đầu tia tiên đạo, trường trong khu vực này tăng cao và gây ion hoá
mãnh liệt, dòng plasma được kéo dài và di chuyển ngược lên phía trên. Giai đoạn
này gọi là giai đoạn phóng điện ngược, tốc độ phát triển của phóng điện ngược thay
đổi trong giới hạn 1,5.109 ÷ 1,5.1010 cm/s tức là 0,05 ÷ 0,5 tốc độ ánh sáng. Trong
giai đoạn này điện tích của lớp đám mây điện sẽ theo dịng plasma chuyển về phía
mặt đất tạo nên dịng điện ở nơi sét đánh [3].
1.2.2.

Sự nguy hiểm của quá điện áp khí quyển

Khi xẩy ra quá điện áp khí quyển tức là xẩy ra phóng điện sét thì tồn bộ năng
lượng của dòng điện sét sẽ tản vào trong lòng đất qua hệ thống nối đất của vật bị sét
đánh trực tiếp. Q điện áp khí quyển có thể là do sét đánh trực tiếp vào vật cần bảo
vệ hoặc do sét đánh xuống mặt đất gần đó gây nên quá điện áp cảm ứng lên vật cần
bảo vệ.
Khi sét đánh điện áp sét rất cao có thể chọc thủng cách điện của các thiết bị
gây thiệt hại về kinh tế và nguy hiểm cho người.
Đối với thiết bị điện quá điện áp khí quyển thường lớn hơn rất nhiều điện áp

thí nghiệm xung kích của cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện phá hỏng các
thiết bị quan trọng như máy biến áp, thiết bị bù... Đặc biệt đối với đường dây tải
điện khi bị sét đánh thường dẫn đến khả năng gián đoạn cấp điện cho phụ tải do sự
cố cắt điện gây thiệt hại và ảnh hưởng lớn về kinh tế - xã hội - an ninh - quốc
phòng.

10


1.2.3.

Sự cố do sét đánh đối với đường dây truyền tải điện trên không

Đường dây truyền tải điện cao áp hầu hết là đường dây trên khơng và có chiều
dài lớn chạy qua các vùng có địa hình, địa chất khác nhau nên xác suất bị sét đánh
là rất lớn. Khi bị sét đánh có thể gây ra phóng điện trên cách điện đường dây dẫn
đến sự cố cắt điện. Đối với đường dây chỉ cần một điểm sự cố cũng có thể gây nên
sự cố ngắn mạch và dẫn đến ngừng cấp điện. Trong thực tế vận hành cho thấy các
sự cố trong hệ thống điện do sét gây nên chủ yếu là xẩy ra trên đường dây và truyền
sóng quá điện áp vào trạm biến áp.
Để giảm bớt sự cố do sét gây ra người ta dùng các biện pháp chống sét trên
đường dây. Đa số những lần sét đánh lên đường dây được thoát xuống đất an tồn,
chỉ có một số ít trường hợp dịng điện sét q lớn gây phóng điện trên bề mặt cách
điện [6].
Vì sét là hiện tượng tự nhiên diễn biến rất phức tạp và có tính ngẫu nhiên nên
việc bảo vệ đường dây tuyệt đối không bị sự cố do sét đánh là khơng thể thực hiện
được. Do đó phương hướng đúng đắn trong việc tính tốn mức độ bảo vệ chống sét
của đường dây là phải xuất phát từ chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật có nghĩa là biện pháp
chống sét khả thi được thiết kế - thực thi làm cho đường dây có số lần cắt điện do
sét thấp nhất có thể đồng thời đảm bảo chi phí đầu tư hợp lý.

Trong tính tốn thiết kế bảo vệ cho đường dây thường người ta xem xét trường
hợp nguy hiểm và nặng nề nhất đó là sét đánh trực tiếp khi đó đường dây phải hứng
chịu tồn bộ năng lượng của phóng điện sét.
1.3.

Tình hình sự cố trên đường dây 220 kV truyền tải điện Tây Bắc

1.3.1. Lưới điện 220 kV truyền tải điện Tây Bắc
Truyền tải điện Tây Bắc hiện tại quản lý 604,97 km đường dây 220 kV. Các
đường dây đi trên địa phận của các tỉnh phía Bắc là Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Sơn La,
Tuyên Quang, Lào Cai, n Bái, Hà Giang, Thái Ngun, Hồ Bình. Hầu hết nằm
trên đồi núi cao hiểm trở, nằm trên khu vực có độ cao trên 1000 m so với mực nước
biển, đa số cột có chiều cao trên 40 m và đi qua nhiều khu công nghiệp khai thác
quặng nên bụi bẩn, ơ nhiễm nặng, đi qua vùng có mật độ sét lớn [11].

11


1.3.2. Thống kê sự cố và sự cố do sét trên đường dây 220 kV
Bảng 1.4: Thống kê sự cố trên lưới220 kV truyền tải điện Tây Bắc [11]
Năm

Số vụ sự cố do sét

Số vụ sự cố
( vụ )

( vụ )

( %)

2007

32

16

50

2008

42

36

85,71

2009

21

14

66,67

2010

22

21

95,45

2011

34

27

79,41

Đến 28/8/2012

26

19

73,08

Trong số các vụ sự cố do sét đánh trên có nhiều vụ nghiêm trọng gây ra sự cố
vĩnh cửa mất điện trong thời gian khá dài. Điển hình có các vụ sau:
1. Sự cố trên đường dây 220 kV Mã Quan - Hà Giang
- Thời gian xẩy ra sự cố: 04 giờ 30 phút ngày 09/7/2007. Thời gian vận hành
trở lại: 05 giờ 07 phút ngày 09/7/2007. Thời gian ngừng cấp điện: 37 phút.
- Vị trí sự cố: vị trí cột 27 pha C ( pha dưới ); Vị trí 28 pha C ( pha dưới )
- Hiện trạng điểm sự cố: vị trí cột 27 pha C ( pha dưới ):vịng và sừng đẳng thế
bị phóng bong mạ, chuỗi ngoài bát cách điện sát xà bị phóng vẹt củ sứ và bề mặt
cách điện phóng đổi màu. Vị trí 28 pha C ( pha dưới ):vịng và sừng đẳng thế bị
phóng xém bề mặt.
- Tóm tắt sự cố: bảo vệ so lệch dọc ĐZ tác động (RCS931) trạm Hà Giang.

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 9,3 km
- Nguyên nhân: trời mưa to, có giơng sét nhiều, sự cố do sét đánh.
2. Sự cố trên đường dây 220 kV Hà Giang – Thái Nguyên 1
- Thời gian xẩy ra sự cố: 02 giờ 51 phút ngày 23/10/2008. Thời gian vận hành
trở lại: 03 giờ 04 phút ngày 23/10/2008. Thời gian ngừng cấp điện: 13 phút.
- Vị trí sự cố: vị trí cột 39( Cột néo) pha A ( pha trên )
- Hiện trạng điểm sự cố: chuỗi cách điện phía cột 38 các cách điện số 6, 7, 8,
10, 11, 12, 13, 14 bị phóng rộp bề mặt diện tích khoảng 4-15 cm2, củ các cách điện
số 7, 8, 10, 11,12, 13, 14 bị phóng sáng trắng diện tích khoảng 1cm2 , vòng và sừng

12


đẳng thế bị phóng sáng trắng diện tích khoảng 1cm2, mỏ phóng sét bị cháy xám
dạng có đốm nhỏ.
- Tóm tắt sự cố: bảo vệ khoảng cách vùng 1 tác động (I A = 1,787 kA).
- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 19,2 km
- Ngun nhân: trời mưa to, có giơng sét nhiều, sự cố do sét đánh.
3. Sự cố trên đường dây 220 kV Hà Giang – Thái Nguyên 2
- Thời gian xẩy ra sự cố:

22 giờ 57 phút ngày 23/06/2009. Thời gian vận

hành trở lại: 01 giờ 02 phút ngày 24/06/2009. Thời gian ngừng cấp điện: 125 phút.
- Vị trí sự cố: vị trí cột 17 ( Cột đỡ) pha B ( pha dưới )
- Hiện trạng điểm sự cố: các cách điện số 11, 12, 13, 15, 16 bị phóng cháy rộp
bề mặt diện tích từ 2-6 cm2, mỏ phóng sét bị cháy xám diện tích khoảng 1cm2.
- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha B chạm đất, tại trạm 220 kV Hà Giang
bảo vệ khoảng cách vùng 1 tác động, tại trạm 220 kV Thái Nguyên không cắt, tự
động đóng lại ( AR ) tách khỏi vận hành, đóng lại bằng tay thành cơng .

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 13,7 km
- Ngun nhân: trời mưa to, có giơng sét nhiều, sự cố do sét đánh.
4. Sự cố trên đường dây 220 kV Hà Giang – Thái Nguyên 2
- Thời gian xẩy ra sự cố:

01 giờ 14 phút ngày 24/06/2010. Thời gian vận

hành trở lại: 01 giờ 26 phút ngày 24/06/2010. Thời gian ngừng cấp điện: 12 phút.
- Vị trí sự cố: vị trí cột 47 ( Cột néo) pha A ( pha trên ), pha C ( pha giữa )
- Hiện trạng điểm sự cố: pha A ( pha trên ) phía vị trí 46 sừng cân bằng điện
trường dây ngồi bị phóng cháy bong bề mặt 2 điểm kích thước khoảng 4 cm2, pha
C ( pha giữa ) phía vị trí 46 vịng và sừng cân bằng điện trường dây ngồi bị phóng
cháy bong bề mặt 2 điểm kích thước khoảng 6 cm2 .
- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha A, pha C chạm đất, tại trạm 220 kV Hà
Giang bảo vệ khoảng cách tác động, tại trạm 220 kV Thái Nguyên bảo vệ khoảng
cách tác động, AR khơng thành cơng, đóng lại bằng tay thành công.
- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 124 km, cách trạm
Thái Nguyên 104,4 km

13


- Ngun nhân: trời mưa to, có giơng sét nhiều, sự cố do sét đánh.
5. Sự cố trên đường dây 220 kV Hồ Bình – Việt Trì – Vĩnh n
- Thời gian xẩy ra sự cố:

18 giờ 32 phút ngày 23/07/2011. Thời gian vận

hành trở lại: 18 giờ 44 phút ngày 23/07/2011. Thời gian ngừng cấp điện: 12 phút.
- Vị trí sự cố: vị trí cột 41 ( Cột đỡ) pha A ( pha giữa ).

- Hiện trạng điểm sự cố: chuỗi cách điện kép ( 18 bát/ chuỗi ) loại U70BS/146
phía vị trí 40 các bát cách điện (2 ÷ 12) bị phóng loang thành vết dài trên bề mặt tán
cách điện rộng từ 1 đến 2 cm, chuỗi cách điện phía vị trí 42 bát cách điện ( 2 ÷ 12 )
bị phóng loang thành vết dài trên bề mặt tán cách điện rộng từ 1 đến 2 cm sừng cân
bằng điện trường bị phóng cháy sáng bề mặt kích thước khoảng 2 cm2 .
- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha A chạm đất, tại trạm 220 kV Hồ Bình
bảo vệ khoảng cách tác động, tại trạm 220 kV Vĩnh Yên bảo vệ khoảng cách tác
động, AR không làm việc.
- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hồ Bình 97,1 km, cách
trạm Vĩnh Yên 25,1 km
- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh.
6. Sự cố trên đường dây 220 kV Yên Bái – Lao Cai 1
- Thời gian xẩy ra sự cố:

04 giờ 03 phút ngày 06/08/2012. Thời gian vận

hành trở lại: 04 giờ 27 phút ngày 06/08/2012. Thời gian ngừng cấp điện: 24 phút.
- Vị trí sự cố: vị trí cột 179 pha C ( pha giữa ).
- Hiện trạng điểm sự cố: cách điện các bát cách điện số ( 9 ÷ 16) bị phóng cháy
xém bề mặt diện tích khoảng từ 1 đến 9 cm2 , củ sứ cách điện số 10, 12) bị phóng
cháy sáng diện tích khoảng 1 cm2 , vịng cân bằng điện trường bị phóng bong mạ
diện tích khoảng 3 cm2 .
- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha C chạm đất, tại trạm 220 kV Lào Cai
bảo vệ so lệch, bảo vệ khoảng cách tác động, AR thành công. Tại trạm 220 kV Yên
Bái bảo vệ so lệch, bảo vệ khoảng cách vùng 1 tác động, AR không làm việc.
- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Lào Cai 29,8 km, cách trạm
Yên Bái 72,1 km

14

- Ngun nhân: trời mưa to, có giơng sét nhiều, sự cố do sét đánh.
1.3.3. Các biện pháp áp dụng để giảm thiểu số lần cắt và thiệt hại do sét
Trước tình hình sự cố do sét trên đường dây xẩy ra khá thường xuyên, Truyền
tải điện Tây Bắc đã đưa ra nhiều biện pháp để áp dụng cho các đường dây. Trong đó
có một số biện pháp sau:
1. Các biện pháp không phải cắt điện
- Thực hiện xử lý hệ thống thoát sét từ dây chống sét xuống chân cột bằng
cách bổ sung thêm dây thu sét xuống chân cột, nối dài dây tản sét xuống vùng đất
thấp hơn, kiểm tra các mối hàn, mối nối dây thu sét.
- Giảm trị số điện trở nối đất bằng cách đóng bổ sung hệ thống tiếp địa, sử
dụng hoá chất để cải thiện điện trở suất của đất tạo cho dòng điện sét tản trong đất
được nhanh nhất.
2. Các biện pháp phải cắt điện
- Tăng cường cách điện tại nơi có điện trở nối đất cột cao, điện trở suất của đất
lớn, nơi địa hình khó áp dụng các biện pháp khác hiệu quả bằng cách tăng thêm
một, hai bát sứ cho chuỗi sứ.
- Thực hiện kiểm tra thay thế cách điện gốm bằng cách điện thuỷ tinh kết hợp
bổ sung bát sứ tại các khu vực có ơ nhiễm nặng về khói bụi, hố chất, khu vực khai
thác mỏ.
-Lắp đặt bổ sung chống sét van đường dây, thay đổi vị trí lắp chống sét van đường
dây từ cột này sang cột khác, từ pha này sang pha khác.
1.3.4. Phân tích đánh giá các biện pháp
- Đối với biện pháp xử lý hệ thống thoát sét từ dây chống sét xuống chân cột
và giảm trị số điện trở nối đất: đây là biện pháp tốt dựa trên kết quả nghiên cứu lý
thuyết và đánh giá trên thực nghiệm đó là khi khả năng thốt sét nhanh thì sẽ giảm
sự cố do sét gây ra. Song trên thực tế những tuyến đường dây đi qua nhiều địa hình,
địa chất khác nhau có các cột nằm ở vị trí địa hình hiểm trở, điện trở suất đất rất lớn
như khu vực Lao Cao, n Bái, Hà Giang, ... địi hỏi chi phí đầu tư lớn nên không
thể thực hiện giảm trị số điện trở nối đất cột bằng biện pháp đóng bổ sung tiếp địa

15


hoặc biện pháp nối dài dây dẫn sét vì khi dây dẫn sét q dài khơng cịn tác dụng
tản nhanh dòng sét.
- Đối với biện pháp tăng cường cách điện bằng cách lắp thêm chuỗi sứ hoặc
thay thế chuỗi sứ cần phải xem xét tính tốn cụ thể cho vị trí cột nào, pha nào để
mang lại hiệu quả ( tăng cách điện, giảm góc α ) mà khơng vi phạm khoảng cách an
toàn pha-pha, pha- đất. Trong trường hợp thay đổi kết cấu đầu đường dây gần phía
trạm biến áp phải xem xét đến khả năng ảnh hưởng của sóng sét lan truyền vào trạm
để thực hiện tính tốn chỉnh định cài đặt các bảo vệ cho trạm.
- Đối với biện pháp lắp đặt chống sét van đường dây: đây là biện pháp mới áp
dụng trong những năm gần đây. Kết quả cho thấy nhiều đường dây sau khi lắp đặt
số vụ sự cố đã giảm nhưng cũng có những đoạn đường dây sự cố không giảm. Vấn
đề cần lưu ý ở đây là tính tốn lựa chọn vị trí đặt chống sét sao cho phát huy được
tính năng bảo vệ của thiết bị trong điều kiện giá thành chống sét van còn cao.
1.4.

Kết luận và hướng nghiên cứu của đề tài
Để giảm thiểu sự cố trên lưới điện truyền tải 220 kV cần áp dụng nhiều biện

pháp kỹ thuật khác nhau. Đối với sự cố do sét cần phối hợp và thực hiện đồng bộ
các biện pháp trên cơ sở thu thập thông tin - tổng hợp- phân tích mới đem lại hiệu
quả.
Sét là hiện tượng ngẫu nhiên, với góc nhìn hệ thống thì việc phịng chống sét
mang tính chất cục bộ.
Vì vậy mà đề tài luận văn này đề cập là dựa vào lý thuyết mơ hình bảo vệ
chống sét cho đường dây kinh điển, xem xét tình hình quản lý vận hành và sự cố cụ
thể của đường dây trên địa bàn cụ thể, xác định nguyên nhân đưa ra đánh giá để tìm

ra biện pháp cụ thể phù hợp nhằm hạn chế tối đa ảnh hưởng của sét đến vận hành
đường dây, làm giảm thiểu số vụ sự cố do sét đồng thời có sự so sánh kinh tế các
biện pháp.

16


CHƯƠNG 2
LÝ THUYẾT BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 220 kV
2.1. Yêu cầu chung
Vì trị số của quá điện áp khí quyển rất lớn nên khơng thể chọn được mức cách
điện của đường dây đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển mà
chỉ chọn theo mức độ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ
chống sét đường dây khơng phải loại trừ hồn tồn khả năng sự cố do sét mà chỉ là
giảm sự cố tới mức giới hạn hợp lý (xuất phát từ yêu cầu và sơ đồ cung cấp điện của
phụ tải, số lần cắt dòng điện ngắn mạch cho phép của máy cắt điện, đường dây có
hoặc khơng có thiết bị tự đóng lại…), tức là phải có được phương thức bảo vệ
đường dây sao cho tổn hao do sét gây ra là thấp nhất.
Trong việc tính tốn của bảo vệ chống sét đường dây do sét đánh ta sẽ tính
tốn suất cắt điện cho một năm với chiều dài đường dây là 100 km.
2.2. Chỉ tiêu chống sét của đường dây
Xét đường dây có chiều dài L và độ treo cao trung bình của dây là h, đường
dây sẽ thu hút về phía mình các phóng điện sét trên dải đất có chiều rộng là 6h và
chiều dài bằng toàn bộ chiều dài đường dây L. Ta có số lần sét đánh xuống 1km2
trong một ngày sét là (0,1÷0,15) lần nên có thể tính được tổng số lần sét đánh trực
tiếp vào đường dây theo cơng thức:
N = (0,1÷0,15).6h.10-3.L.n ngs (lần/năm)
Trong đó:

(2-1)

h – độ treo cao trung bình của dây trên cùng (m)
L – chiều dài đường dây (km)
n ngs – số ngày sét trong một năm (khu vực đường dây đi qua)

Tùy theo vị trí sét đánh mà quá điện áp xuất hiện trên cách điện đường dây có
trị số khác nhau. Người ta phân biệt các trường hợp sét đánh trực tiếp vào đường
dây có treo dây chống sét như sau:
-

Số lần sét đánh vào đỉnh cột (kể cả số lần sét đánh vào đoạn dây chống sét
gần đỉnh cột):

17


N C ≈ N/2
-

(2-2)

Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:
N α =N.υ α

(2-3)

Với υ α là xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. Theo
kinh nghiệm vận hành cho thấy υ α khơng chỉ phụ thuộc vào góc bảo vệ α mà còn
tăng theo chiều cao cột điện, xác suất này được tính theo cơng thức:
lg=

υ
α

Trong đó:

α. h C
−4
90

(2-4)

α – góc bảo vệ của dây chống sét
h C – chiều cao của cột điện

-

Số lần sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt dây chống sét:
N KV = N – N C – N α ≈ N/2

-

(2-5)

Số lần xẩy ra phóng điện trên đường dây:
Vì tham số của phóng điện sét ( biên độ dòng điện sét I s và độ dốc của dịng

điện sét: a = di s /dt) có thể có nhiều trị số khác nhau. Do đó khơng phải tất cả số lần
sét đánh trên đường dây đều gây nên phóng điện trên cách điện đường dây. Để có
phóng điện thì q điện áp khí quyển phải có trị số lớn hơn mức cách điện xung
kích của đường dây, khả năng này được biểu thị bởi xác suất phóng điện υ pđ. Như

vậy số lần xảy ra phóng điện trên cách điện là:
N pđ = N.υ pđ = (0,6÷0,9).h.10-3.L.n ngs .υ pđ

(2-6)

Trong đó: υ pđ - xác suất phóng điện do quá điện áp đường dây khi có sét đánh
vào dây dẫn, tham số này được xác định như sau:
−
 −4U 50% 
26,1.Z
υpd= P  U qa ≥ U 50% = P  I ≥
= e
Zdd 


4.U50%
dd

(2.7)

Với: Z dd - tổng trở sóng của dây dẫn.
U 50% - điện áp phóng điện xung kích của cách điện đường dây = 1230 kV.
-

Số lần xẩy ra cắt điện đường dây:
Do thời gian tác dụng của quá điện áp khí quyển rất ngắn ( khoảng 100μs ),

trong khi thời gian làm việc của hệ thống bảo vệ rơle thường không nhỏ hơn một

18

nửa chu kỳ tần số công nghiệp ( 0,015s ) nên các rơle chưa kịp tác động. Vì vậy N pđ
chưa phải là số lần cắt điện đường dây. Phóng điện xung kích chỉ gây nên cắt điện
đường dây khi tia lửa phóng điện xung kích chuyển thành hồ quang duy trì bởi điện
áp làm việc của lưới điện. Xác suất chuyển từ tia lửa phóng điện xung kích thành hồ
quang phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong đó yếu tố quan trọng nhất là Gradien của
điện áp làm việc dọc theo đường phóng điện.
η = f(E)
Với E = U lv /L cs
Trong đó:

U lv – điện áp làm việc của đường dây
L cs – chiều dài phóng điện chuỗi sứ

Số lần cắt điện do sét đánh hàng năm là:
N cđ = (0,6÷0,9).h.10-3.L.n ngs .υ pđ .η

(2-8)

Để so sánh khả năng chịu sét của các đường dây có các tham số khác nhau qua
những vùng có cường độ hoạt động sét khác nhau, thường tính trị số suất cắt đường
dây, tức là số lần cắt đường dây có chiều dài 100km. Công thức xác định suất cắt
đường dây như sau:
n cđ = (0,6÷0,9).h.n ngs .υ pđ .η ( lần/100km.năm)

(2-9)

Từ đó ta xác định được chỉ tiêu chống sét cho đường dây là khoảng thời gian
giữa hai lần cắt điện của đường dây:

m=

1
(năm/lần cắt)
n cd

(2-10)

Nhận xét
Từ đây ta thấy có hai hướng khác nhau trong việc giảm thấp số lần cắt điện:
- Giảm υ pđ được thực hiện bằng cách treo dây chống sét và tăng cường cách
điện đường dây. Treo dây chống sét là biện pháp rất có hiệu quả trong việc giảm số
lần cắt điện đường dây, tuy nhiên cần lưu ý một số vấn đề sau:
+ Dây chống sét làm nhiệm vụ bảo vệ chống sét đánh thẳng cho dây dẫn,
nhưng chưa phải là an toàn tuyệt đối, mà vẫn còn khả năng sét đánh vào dây dẫn.

19


+ Dù khơng xét đến khả năng sét đánh vịng qua dây chống sét vào dây dẫn,
thì việc bảo vệ bằng dây chống sét sẽ gây nên điện áp tác dụng lên cách điện, mà
phần chủ yếu của nó là điện áp giáng trên bộ phận nối đất cột điện. Nếu dòng điện
sét và điện trở nối đất của cột điện lớn, thì điện áp tác dụng lên cách điện có khả
năng vượt q mức cách điện xung kích của nó, gây nên phóng điện ngược tới dây
dẫn. Như vậy dây chống sét chỉ phát huy tác dụng được nhiều hay ít cịn tùy thuộc
vào tình hình nối đất của cột điện.
- Giảm xác suất hình thành hồ quang η được thực hiện bằng cách giảm cường
độ điện trường dọc theo đường phóng điện.
2.3. Tính tốn bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kV

2.3.1. Các tham số của đường dây
Các tham số dưới đây qua kinh nghiệm thiết kế và vận hành đã được xác nhận mức
độ bảo vệ chống sét là hợp lý.
+ Cấp điện áp:220kV
+ Cột sắt.Chiều cao cột:

26,8m. Khoảng vượt: 300m

+ Độ cao treo dây dẫn pha A : 20,8m; pha B,C :16,8m
+Góc bảo vệ pha A: 25 o ; pha B, C:15,6 o
+ Dây dẫn: ACO-240

Độ võng:

5m

+ Dây chống sét:C-70.Số dây:1.Độ võng: 4m
+ Cách điện: sứ treo ∏ C-4,5.Số lượng:14 bát. chiều cao 1bát= 170mm
+ Điện trở nối đất cột điện tính cho hai trường hợp:10Ω, 15Ω.
+ Số ngày giơng sét :100 ngày/ năm.
Ta có: Dây ACO-240 có d = 21,6 mm, r = 10,8 mm
Dây C-70 có d = 10,5 mm, r = 5,25 mm
Cách điện của đường dây dùng loại sứ П-4,5 một chuỗi 14 bát sứ chiều dài
là:

l sứ = 14.0,17 = 2,38m.
Điện áp phóng điện xung kích U 50% của chuỗi sứ là 1230 kV.
Chiều dài xà đỡ pha A:

l A = (26,8 – 20,8).tg25o = 2,8 m

Chiều dài xà đỡ pha B, C : l B,C = (26,8 – 16,8).tg15,6o = 2,8 m

20


Cấp điện áp 220kV dùng 1 dây chống sét có hệ số hiệu chỉnh vầng quang λ = 1,4

6m
25

o

15,6

o

4m

26,8m

16,8m

Rc
Hình 2.1. Sơ đồ minh họa kết cấu cột lộ đơn
2.3.2. Các số liệu tính tốn khác
a. Độ treo cao trung bình của dây dẫn được tính theo cơng thức:

2
h tb= h − f

3
Trong đó:

(2-11)

htb – độ treo cao trung bình của dây dẫn
h – độ treo cao của dây dẫn
f – độ võng của dây dẫn

-

Độ treo cao trung bình của dây chống sét:
2
2
h cstb = h cs − f cs = 26,8 − 4 = 24,133 m
3
3

-

Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha A:

2
2
tb
h A = h A − .f dd = 20,8 − .5 = 17,5(m)
3
3
-

Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha B,C:

21


2
2
tb
h B,C = h B,C − .f dd = 16,8 − .5 = 13,5(m)
3
3
b. Tổng trở sóng của dây dẫn được tính theo cơng thức sau:
Z = 60.ln(

-

2h
)Ω
r

(2-12)

Tổng trở sóng của dây dẫn pha A là:
2h A
2.20,8
=
=
ZA 60.ln(
) 60.ln( =
) 495,379 Ω

rA
10,8.10−3

-

Tổng trở sóng của dây dẫn pha B,C là:
2h B,C
2.16,8
=
ZB,C 60.ln(=
) 60.ln( =
) 482,564 Ω
rB,C
10,8.10−3

-

Tổng trở sóng của dây chống sét khi chưa xét ảnh hưởng của vầng quang là:
2h CS
2.26,8
Z0CS 60.ln(
) 60.ln( =
) 553,865 Ω
=
=
rCS
5, 25.10−3

-

Tổng trở sóng của dây chống sét khi có xét đến vầng quang là:
vq
=
ZCS

Z0CS 553,865
=
= 395,618 Ω
λ
1, 4

2.3.3. Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét với dây dẫn các pha
a. Khi chưa xét đến ảnh hưởng của vầng quang thì hệ số ngẫu hợp hình học
được xác định theo cơng thức:

DCS− P
d CS− P
K0 =
2.h CS
ln
rCS
ln

Trong đó:

(2-13)

h CS – độ treo cao trung bình của dây chống sét, h CS = 24,133m
r CS – bán kính của dây chống sét r CS = 5,25.10-3 m
d CS-P – khoảng cách giữa dây chống sét và dây pha

D CS-P – khoảng cách giữa dây chống sét và ảnh của dây pha

22


CS
dCS-P
P

DCS-P

P'

CS'

Hình 2.2. Sơ đồ xác định hệ số ngẫu hợp
Ta có:

d CS− P = l2 + (h CS − h P ) 2
DCS− P = l2 + (h CS + h P ) 2
Với: l – độ dài xà treo dây pha
h CS – độ treo cao trung bình dây chống sét
h P – độ treo cao trung bình dây dẫn pha

- Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha A với dây chống sét:

d CS−A = l A + (h CS − h A ) 2 = 2,8 2 + (24,113 − 17,5) 2 = 7,199(m)
2

DCS − A =

l A 2 + (hCS + hA ) 2 =

2,82 + (24,113 + 17,5) 2 = 41, 727(m)

Thay vào công thức tính hệ số ngẫu hợp ta có:

41,727
7,199
K 0A =
= 0,193
2.24,113
ln
5,25.10 −3
ln

-

Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha B,C với dây chống sét:

d CS−B,C = l B,C + (h CS − h B,C ) 2 = 2,8 2 + (24,113 − 13,5) 2 = 10,995(m)
2

DCS − B ,C =

lB ,C 2 + (hCS + hB ,C ) 2 =

2,82 + (24,113 + 13,5) 2 = 37, 737(m)

23