Luận văn:NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ĐIỆN TRƯỜNG CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG CỘT NHIỀU MẠCH NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP pot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG




NGUYỄN TƯỜNG TUẤN




N
N
G
G
H
H
I
I
Ê
Ê
N
N


C
C
Ứ
Ứ
U

U


T
T
Í
Í
N
N
H
H


T
T
O
O
Á
Á
N
N


Đ
Đ
I
I
Ệ
Ệ
N

N


T
T
R
R
Ư
Ư
Ờ
Ờ
N
N
G
G


C
C
Ủ
Ủ
A
A


Đ
Đ
Ư
Ư
Ờ

Ờ
N
N
G
G


D
D
Â
Â
Y
Y


T
T
R
R
U
U
Y
Y
Ề
Ề
N
N


T

T
Ả
Ả
I
I


Đ
Đ
I
I
Ệ
Ệ
N
N


S
S
Ử
Ử


D
D
Ụ
Ụ
N
N
G

G


C
C
Ộ
Ộ
T
T


N
N
H
H
I
I
Ề
Ề
U
U


M
M
Ạ
Ạ
C
C
H

H


N
N
H
H
I
I
Ề
Ề
U
U


C
C
Ấ
Ấ
P
P


Đ
Đ
I
I
Ệ
Ệ
N

N


Á
Á
P
P






Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống điện
Mã số: 60.52.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT







Đà Nẵng – Năm 2011

Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Đoàn Anh Tuấn



Phản biện 1: TS. TRẦN VINH TỊNH

Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN HOÀNG VIỆT





Luận văn này sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ Ngành Mạng và Hệ thống Điện họp tại Học viện Hải Quân tp. Nha
Trang, vào ngày 06 tháng 8 năm 2011.


Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng.
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.

1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Theo Qui hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 –
2030 (Qui hoạch điện VII) đang trình chính phủ phê duyệt, dự kiến
tăng trưởng điện sản xuất bình quân của hệ thống điện Việt Nam
trong giai đoạn sắp tới khoảng 12,8 – 15,9%/năm (giai đoạn 2011-

2015); khoảng 8,9 – 11,4%/năm (giai đoạn 2016 – 2020) và khoảng
7,0 – 8,7%/năm (giai đoạn 2021 – 2030). Tương ứng nhu cầu điện
năng nêu trên, hệ thống điện Việt Nam sẽ phải bổ sung thêm một
lượng công suất nguồn rất lớn khoảng 22.890MW giai đoạn (2011 –
2015), 70.115MW giai đoạn (2016 – 2020); 97.430MW đến năm
2025 và 137.800MW đến năm 2030. Cũng theo báo cáo này giai
đoạn (2011-2030) khối lượng xây dựng đường dây truyền tải đến
500kV tăng 52,9% (năm 2020), đường dây 220kV tăng 59,2% (năm
2015);
Từ những dự báo trên việc xây dựng trạm biến áp 220kV, 500kV
nằm sâu vào tâm phụ tải mới giải quyết được bài toán cung cấp điện
thì việc xây dựng ĐDK liên kết cung cấp điện càng khó khăn gấp bội
do quỹ đất ngày càng hạn hẹp.
Xây dựng đường dây trên không truyền tải hỗn hợp nhiều mạch
trên không (ĐDKN) là giải pháp hữu ích trong giai đoạn đất nước
đang cần tiết kiệm nguồn quỹ đất và tài chính để phát triển đồng bộ
những lĩnh vực kinh tế khác.
2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu
Mục đích chính của luận văn này là phân tích ảnh hưởng cường
độ điện trường của đường dây nhiều mạch – nhiều cấp điện áp, từ đó
đề xuất phạm vi hành lang tiếp đất an toàn của các công trình được
phép tồn tại trong hành lang tuyến chưa được qui định trong Qui

2

phạm trang bị điện cũng như các thông tư nghị định Việt Nam.
3. Ý nghĩa khoa học và những đóng góp mới
a. Ý nghĩa khoa học của luận văn
Khảo sát, phân tích kết quả tính toán cường độ điện trường của
đường dây hỗn hợp 4 mạch 500 - 220kV đối với môi trường xung

quanh dựa vào phần mềm EMTP.
Khảo sát, kiểm tra ảnh hưởng điện áp giữa các mạch đi gần
nhau khác cấp điện áp trên cột nhiều mạch đường dây truyền tải siêu
cao áp.
b. Những đóng góp mới của luận văn
Đề xuất phạm vi tiếp đất loại trừ ảnh hưởng điện áp cảm ứng
đường dây truyền tải cao áp nhiều mạch, nhiều cấp điện áp trong điều
kiện hành lang chật hẹp. Nâng cao hiệu quả kinh tế đầu tư hệ thống
điện Việt Nam.
Tạo tiền đề trong yêu cầu thiết kế đối với đường dây truyền tải
siêu cao áp nhiều mạch đi trong khu vực dân cư.
4. Bố cục luận án
Luận án bao gồm 5 chương chính cùng với phần mở đầu và kết
luận
 Mở đầu
 Chương 1: Ảnh hưởng điện trường của các đường dây truyền
tải siêu cao áp và các tiêu chuẩn áp dụng.
 Chương 2: Các phương pháp tính toán cường độ điện trường.
 Chương 3: Tính toán phân bố cường độ điện trường của
đường dây hỗn hợp 4 mạch cấp điện áp 500kV và 220kV.
 Chương 4: Mô hình hóa lưới điện hỗn hợp siêu cao áp bằng
phần mềm EMTP - Tính toán ảnh hưởng điện áp.
 Kết luận và kiến nghị.

3

CHƯƠNG

1:

ẢNH

HƯỞNG

ĐIỆN

TRƯỜNG

CỦA

ĐƯỜNG

DÂY

TRUYỀN

CAO

ÁP

VÀ

CÁC

TIÊU

CHUẨN

ÁP

DỤNG
1.1. GIỚI THIỆU


Dây dẫn của đường dây tải điện đang làm việc tạo ra trong không
gian quanh nó điện trường và từ trường tần số công nghiệp. Khoảng
cách mà các trường này phân bổ kể từ dây dẫn đường dây ảnh hưởng
đến khoảng không gian lên đến hàng chục mét.
Độ phân bổ xa của điện trường phụ thuộc vào cấp điện áp của
đường dây tải điện, khi điện áp càng cao thì vùng điện trường tăng
cao càng lớn.
Độ phân bổ xa của từ trường phụ thuộc vào giá trị dòng điện
chạy trong dây dẫn hay là độ mang tải của đường dây. Bởi vì phụ tải
điện của hệ thông thay đổi trong ngày, trong tuần và theo mùa trong
năm, kích thước vùng ảnh hưởng tăng cao, tương ứng mức từ trường
cũng thay đổi.
1.2. CÁC TÁC ĐỘNG SINH HỌC CỦA ĐIỆN TRƯỜNG
VÀ TỪ TRƯỜNG
Điện trường và từ trường là các yếu tố ảnh hưởng mạnh đến
trạng thái của tất cả các đối tượng sinh học có mặt trong vùng tác
động của chúng.
Khi con người ở lâu (hàng tháng - hàng năm) trong điện từ
trường của đường dây truyền tải điện trên không có thể phát triển các
bệnh tim mạch và hệ thần kinh. Trong những năm sau cùng trong số
các hậu quả để lại thường rơi vào các bệnh ung thư.
1.3. KHÁI NIỆM AN TOÀN CHO DÂN CƯ ĐỐI VỚI
ẢNH HƯỞNG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG.
Hiện nay các tổ chức nghiên cứu về điện từ trường trên toàn thế

4

giới cho rằng điện từ trường có hại cho sức khỏe, nhưng giá trị cực
đại cho phép về điện từ trường đối với dân cư không quy định cụ thể
và phần lớn các đường dây truyền tải điện trên không đã xây dựng
không tính đến sự nguy hiểm này.
Bằng con đường thực nghiệm người ta cũng chưa xác định được
các tác động sinh học của từ trường ở các mức giá trị điển hình. Tuy
vậy, để bảo vệ cộng đồng dây cư người ta đã đưa ra các tiêu chuẩn
bảo vệ dân cư khỏi các tác động của điện trường, tạo bởi đường dây
truyền tải điện trên không xoay chiều tần số công nghiệp. Từ các tiêu
chuẩn này người ta thiết kế và xây dựng tất cả các công trình điện.
Theo Quyết định số 183/NL-KHKT của Bộ Năng lượng về “Mức
cho phép của cường độ điện trường tấn số công nghiệp và quy định
việc kiểm tra ở chỗ làm việc” quy định:
+ Mức cho phép của cường độ điện trường E phụ thuộc vào thời
gian t(h) mà con người chịu tác động trực tiếp của điện trường:
* Khi E > 25kV/m, t = 0 ;
* Khi 20< E ≤ 25kV/m, t = 1/6;
* Khi 5 ≤ E ≤ 20kV/m, t = (50/E)-2;
* Khi E < 5kV/m, không hạn chế thời gian
Trong đó, t (h) là thời gian cho phép làm việc trong một ngày
đêm dưới cường độ điện trường.
+ Không cho phép làm việc ở những nơi có cường độ điện
trường lớn hơn 25 kV/m nếu không có phương tiện bảo vệ.
+ Nếu đã làm việc trong điện trường hết thời gian quy định tại thì
thời gian còn lại trong ngày chỉ được phép làm việc ở những nơi có
cường độ điện trường dưới 5 kV.
So sánh với các tiêu chuẩn của các nước và các tổ chức quốc tế,
qui định của Việt Nam về cường độ điện trường là hợp lý và ở mức
an toàn cao.

5

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
ĐIỆN TRƯỜNG
2.1. GIỚI THIỆU
Phạm vi của đề tài chỉ nghiên cứu ảnh hưởng cường độ điện
trường được sinh ra bởi đường dây truyền tải điện trên không nên các
vấn đề liên quan đến từ trường bởi đường dây trên không sẽ được
nghiên cứu trong một đề tài khác.
2.2. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VỀ ĐIỆN TỪ TRƯỜNG
Tổng quát một số định luật và bài toán cơ bản trong Lý thuyết
trường điện từ, đặc biệt là định luật Culông và định luật Gaux thường
được tính toán đối với đường dây truyền tải điện trên không.
2.2.1. Định luật Culông
Định luật Culông được phát biểu như sau: Hai điện tích điểm
đứng yên ở hai điểm M
1
, M
2
trong một hệ qui chiếu quán tính đặt
trong chân không hình 2.1, tác dụng lực tĩnh điện với nhau (điện tích
nọ tác dụng với trường của điện tích kia) theo luật:
12
2
120
2
11
4
r

r
q
qF
πε
=

(2-1)

21
2
210
1
22
4
r
r
q
qF
πε
=

(2-2)
Hệ luận 1: Trong chân không cường độ trường tĩnh điện ở M
2

ứng với một điện tích điểm q
1
đặt yên ở M
1
bằng:

21
2
210
1
2
4
)( r
r
q
ME
πε
=

(2-3)
Khi đã qui ước rõ cách xác định vectơ vị trí, ta có :
2
0
4
)(
r
q
ME
πε
=

(2-4)
Hệ luận 2: Riêng đối với một môi trường tuyến tính theo
nguyên tắc xếp chồng, cường độ điện trường ứng với một số điện tích

6

im q
1
, q
2
, , q
n
bng s xp chng cỏc thnh phn ng vi mi
in tớch:

=
=
n
k
k
k
k
r
r
q
ME
1
2
0
4
1
)(


(2-5)

r
12
M
1
M
2
F
2
F
1
q > 0
1
q > 0
2
r
12
M
1
M
2
F
2
F
1
q < 0
1
q < 0
2
a) Hai ủieọn tớch cuứng daỏu
r

12
M
1
M
2
F
1
q > 0
1
q > 0
2
F
2
b) Hai ủieọn tớch khaực daỏu

Hỡnh 2.1: Lc tnh in gia hai in tớch im
2.2.2. nh lut Gaux
Thụng lng vect cng in trng E i ra khi mt kớn
S trong mt mụi trng, bng tng cỏc in tớch (t do v rng buc)
bc trong mt ú chia cho :


=
S
q
Eds


(2-6)
Hoc

==
S
td
S
qEdsDds


(2-7)
2.2.3. Bi toỏn in trng i xng xuyờn trc
Mt trc mang in hoc mt vt dn hỡnh tr trũn, thng, di
vụ hn t trong mụi trng in mụi, cú nhiu lp hỡnh tr, ng
trc, in trng s i xng qua trc v ch ph thuc riờng khong
cỏch r n trc.
Trong trng hp ny, , E, Dch ph thuc khong cỏch
n trc v E = E
r
, D = D
r
ch cú thnh phn xuyờn trc, vớ d trng
hp mt dõy hoc mt trc thng mang in.
tớnh D(r), E(r) ta ly mt mt tr trũn S cú bỏn kớnh r v
chiu di l, ng trc vi vt dn. Gi s, in tớch phõn b trờn trc

7

dn vi mt ng , tc in tớch bao trong mt S bng l. Vn
dng nh lut Gaux cho mt S ta cú:

====
S S S
r
lrlDdsDdsDDds

2.

(2-8a)
hoc :
r
rDrD
r


2
)()( ==
;

r
rErE
r


2
)()( ==

(2-8b)
Ly tớch phõn ta c hm th so vi mt tr bỏn kớnh r
o

chn
lm mc :

==
r
r
r
r
r
dr
r
drEr
0 0
2
)(




(2-9)
Trong trng hp mụi trng tuyn tớnh, tớch phõn ( 2-9 ) cho :
r
r
rr
r
0
ln
2
)ln(ln
2

)(
0





==

(2-10)
Bng cỏch vn dng cỏc nh lut v bi toỏn c bn núi trờn,
c bit l vn dng trc tip nh lut Gaux, ta cú th tớnh c
cng in trng di ng dõy siờu cao ỏp.
2.3. PHNG PHP TNH GIN TIP CNG IN
TRNG QUA HM TH

.
Trc ht ta xột bi toỏn in trng ca hai trc di thng
song song mang in v t kt qu nhn c s m rng cho
trng hp ng dõy ba pha.
in trng ca hai trc di thng song song mang in.
Xột hai trc di thng song song mang in trỏi du, t cỏch
nhau mt khong 2h nh trờn hỡnh 2.4.
Vn dng kt qu bi toỏn in trng i xng xuyờn trc
tỡm th im M(r
-
, r
+
) bt k. Khi ch cú riờng r trc + hoc trc -
, giỏ tr th th t bng:

+
+
+
=+
r
r
0
ln
2
)(




(2.11)



=
r
r
0
ln
2
)(




(2.12)

8

Trong đó:
+
0
r ,
−
0
r là những tọa độ các điểm mốc có thế bằng
zêrô. Xếp chồng lại, có thế ở M(r
+
, r
-
):








+=









−=
−
+
+
−
−
−
+
+
−+
0
000
lnln
2
lnln
2
),(
r
r
r
r
r
r
r
r
rrM
πε
τ

πε
τ
ϕ

(2.13)

Cũng nên chú ý
tính đối xứng của đường
dây, dễ thấy mặt phẳng
đối xứng Oy, tức tập
những điểm có r
+
= r
-
, đi
qua gốc và đi ra xa đến vô
cùng, là một mặt đẳng thế.
Chọn thế trên mặt đó bằng zêrô, suy ra phải chọn tỷ số (
+
0
r /
−
0
r ) = 1
và do đó có:









=
−
−
−+
r
r
rrM ln
2
),(
πε
τ
ϕ

(2.14)
Tiếp theo hãy chọn phân tích các đường đẳng thế. Từ (2.14)
đường đẳng thế có phương trình:
const
r
r
=
+
−
ln
hoặc r
-
=kr
+

hoặc (r
-
)
2
- k
2
(r
+
)
2

=0
(2.15)
Gọi x,y là tọa độ các điểm M trên mặt đẳng thế ấy và 2a = d là
khoảng cách giữa hai dây, ta có:
(r
-
)
2
= (x+a)
2
+y
2
, (r
-
)
2
= (x - a)
2
+ y

2
(2.16)
Thay vào (2.15) ta có phương trình:
0
1
1
2
22
2
2
2
=++
−
+
− ayx
k
k
ax

(2.17)
Đặt K = (k
2
+1)/(k
2
-1), phương trình 2.17 có dạng đường tròn
tâm (X,O) với:
1
1
2
2

−
+
==
k
k
aaKX
, và
22
aXR +=
.
(2.18)
M
y
x
r
y
−τ
+τ
+
r
-
a)
b)

9

Với những thế φ
1
, φ
2

,… đã cho, ta sẽ tìm được một họ thông số
k, K, R ứng với một họ những vòng R, X (mặt trụ tròn) đẳng thế tính
theo 2.15.
Từ (2.18) nếu R > R - a, tức
là họ những vòng tròn đẳng thế đều
ôm lấy trục mạng điện hình 2.3.
Do tính chất đối xứng của
trường qua mặt Oyz, có thể lập luận
họ những đẳng thế - φ
1
, - φ
2
,… là
những vòng tròn đối xứng với họ
những đẳng thế φ
1
, φ
2
,… qua trục y.
Trong thực tế các bài toán điện
trường một đường dây có hai dây dài thẳng song song, nạp những
điện tích bằng nhau trái dấu. Đối với các bài toán nhiều dây cũng
phân tích đưa về nhiều bài toán hai dây xếp chồng lại.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN
TRƯỜNG CỦA ĐƯỜNG DÂY HỖN HỢP 4 MẠCH CẤP ĐIỆN
ÁP 500kV VÀ 220kV
3.1. GIỚI THIỆU.
Một đường dây truyền tải điện trên không bao gồm một bộ dây
dẫn kích thước thích hợp được bố trí hợp lý trong không gian, được
cách điện và treo trên cột. Tùy theo cấp điện áp mà dây dẫn được treo

cách mặt đất với khoảng cách an toàn khác nhau cho người và các
phương tiện công cộng qua lại.
Đề tài sẽ trình bày và phân tích ảnh hưởng của cường độ điện
trường đối với đường dây 4 mạch (2 mạch 500kV và 2 mạch 220kV
đi chung cột). Tạo tiền đề trong yêu cầu thiết kế đối với đường dây
truyền tải siêu cao áp nhiều mạch đi trong khu vực dân cư.
3.2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN.
Hiện nay, việc thiết kế, xây dựng đường dây truyền tải điện
trên không được thực hiện trên cơ sở các văn bản quy phạm pháp luật
sau:
M
x
y
−τ
+τ
E
E
E
+
-
M
1
M
2
α
α
Hình 2.3


10

- Luật Điện lực ban hành ngày 3/12/2004;
- Nghị định 106/2005/NĐ-CP, ngày 17/8/2005 của Thủ tướng
Chính phủ về việc: Qui định chi tiết và hướng dẫn thi hành luật điện
lực về bảo vệ an toàn công trình lưới điện cao áp;
- Công văn 3146/CV-EVN-KTAT ngày 21/6/2007 của Tập
đoàn Điện lực Việt Nam về việc Quy định nối đất tạm thời cho kết
cấu kim loại của nhà và công trình gần đường dây cao áp và siêu cao
áp.
- Thông tư 03/2010/TT-BCT ngày 22/01/2010 của Bộ công
thương quy định về bảo vệ an toàn công trình lưới điện cao áp.
3.3. MỤC ĐÍCH.
Tính toán cường độ điện trường dưới đường dây siêu cao áp
nhằm đảm bảo cho người có thể sinh sống, làm việc trong điều kiện
có điện trường ở mức cho phép mà không ảnh hưởng đến sức khỏe
con người.
3.4. CÁC GIẢ THIẾT ÁP DỤNG TRONG TÍNH TOÁN ĐIỆN
TỪ TRƯỜNG TRONG PHẠM VI ĐỀ TÀI.
Đường dây truyền tải điện trên không (ĐDK) xoay chiều 3 pha
là đối xứng có tổng các véc tơ điện áp và dòng điện trên mỗi pha
bằng không;
Đường dây 4 mạch có cấp điện áp 500kV và 220kV đi chung
cột (trên một hàng cột);
Mặt đất dưới đường dây xem như bằng phẳng;
Các dây chống sét được nối đất trực tiếp;
Các đường dây đối xứng qua trục là những đường dây vận
hành song song ở mỗi pha tương ứng có cùng dòng điện và điện áp;
Trục phân bố thẳng đứng (y) là trục đối xứng của cột điện
(được xem như trung trực của đường dây) và mặt đất là trục x;
Phân bố điện trường là đường phân bố theo mặt cắt ngang

vuông góc với đường dây và cách mặt đất một độ cao y = E
h
không
đổi;
Trong thực tế có thể sử dụng nhiều dạng sơ đồ cột khác nhau,

11

đề tài chọn khoảng cách từ điểm thấp nhất của dây dẫn điện ở trạng
thái võng cực đại đến mặt đất tự nhiên các bước là E
h
=18m, E
h
=13m
và E
h
=8m đối với ĐDK 220kV; E
h
=16m và E
h
=14m đối với ĐDK
500kV; E
h
=18m, E
h
=14m và E
h
=8m đối với ĐDKN 4 mạch 220kV
và 500kV khảo sát từ tim tuyến đường dây ra mỗi bên 100(m). Dùng
phần mềm EMTP (Electro Magnetic Transients Programe) để tính

toán và lấy kết quả phân tích đánh giá.
3.5. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN.
Đường biểu diễn cường độ điện trường E(kV/m) với khoảng
cách x(m) trong hệ trục tọa độ xOy. Góc tọa độ được đặt tại tim
tuyến, trục Ox (m) biểu diễn chiều dài phạm vi ảnh hưởng điện
trường và trục Oy (kV/m) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường.
3.5.1. Khảo sát kết quả tính toán đối với đường dây 220kV mạch
kép (2 mạch đi chung một hàng cột).
P HÂN B
Ố
C
ƯỜ
NG
ĐỘ

Đ
I
Ệ
N TR
ƯỜ
NG T
Ạ
I CÁC
Đ
I
Ể
M CÁCH M
Ặ
T
ĐẤ

T X (m )
( 02 M
Ạ
CH 220 kV B
Ố
TRÍ THU
Ậ
N P HA)
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
-100 -90 -80 -70 -60 - 50 -40 -30 - 20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=13m Eh=18m
P HÂN B
Ố
C
ƯỜ
NG
ĐỘ

Đ
I
Ệ
N TR
ƯỜ
NG T
Ạ
I C ÁC
Đ
I
Ể
M C ÁC H M
Ặ
T
ĐẤ
T X( m)
( 02 M
Ạ
CH 2 2 0kV B
Ố
TRÍ N G
Ị
CH P HA )
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00

3.50
-100 - 90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=13m Eh=18m

Hình 3.1 Hình 3.2
Hình 3.1 và 3.2 là đường biểu diễn cường độ điện trường
đường dây 220kV, 2 mạch bố trí các pha dây dẫn thuận và nghịch.

Kết quả tính toán cường độ điện trường đối với đường dây 220kV
mạch kép có độ võng dây dẫn thấp nhất so với mặt đất h
f
=8m. Cường
độ điện trường E
max
=4,337kV/m (thuận) và E
max
=3,247kV/m
(nghịch).
Cường độ điện trường E được phân bố đối xứng theo trục tim
tuyến đường dây truyền tải đang khảo sát ra hai bên.
A

B

C

A

B

C

A
B
C
A
B

C
A
B
C
C

B

A

12

Phạm vi ảnh hưởng cường độ điện trường < 1kV/m là khoảng
cách ngoài tim tuyến x >±14m trong mọi trường hợp bố trí pha và độ
võng dây dẫn khảo sát.
Cường độ điện trường trong trường hợp bố trí dây dẫn nghịch
pha luôn có giá trị nhỏ hơn so với trường hợp bố trí dây dẫn thuận
pha.
3.5.2. Khảo sát kết quả tính toán đối với đường dây 500kV mạch
kép (2 mạch đi chung một hàng cột).

Quan sát tiếp kết quả tính toán đối với đường dây truyền tải
điện 500kV mạch kép độ võng thấp nhất so với mặt đất h
f
=16m;
14m, bố trí thuận pha (thuận). Kết quả được biểu diễn trên đồ thị
hình 3.3 cho thấy ở độ võng dây dẫn h
f
=14 m có cường độ điện
trường lớn nhất trong trường hợp này E
max
=8,013kV/m, tại điểm cách
tim tuyến x
max
=±5 m. Tương ứng ở độ võng treo dây dẫn E
h
=16 m,
cường độ E
max
=6,454kV/m, tại tim tuyến đường dây x
max=
0m. Cường
độ điện trường E ≤ 1kV đối với khoảng cách nằm ngoài phạm vi từ
tim tuyến x
(E≤1kV/m)
> ±27m ra hai bên.
P HÂ N B Ố C ƯỜNG ĐỘ ĐIỆN T RƯỜN G T ẠI C ÁC ĐIỂM C ÁC H M ẶT ĐẤT X(m)
(02 M ẠCH 220 k V B Ố TR Í T HUẬN P HA )
0.00
1.00
2.00

3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=14m Eh=16m
P HÂ N B Ố CƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T RƯỜN G T ẠI C Á C Đ IỂM CÁ CH M ẶT ĐẤT X(m)
(02 M ẠC H 220kV B Ố T R Í N GỊC H P HA )
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
-100 - 90 -80 -70 -6 0 - 50 -40 -30 - 20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=14m Eh=16m

Hình 3.3 Hình 3.4
Đường biểu diễn cường độ điện trường đối với đường dây
500kV mạch kép bố trí nghịch pha (nghịch) trên đồ thị hình 3.4 cho
thấy thấy ở độ võng dây dẫn h
f

=14 m có cường độ điện trường lớn
nhất trong trường hợp này E
max
=5,661kV/m, tại điểm cách tim tuyến
A
B
C
A
B

C
A
B
C
C

B

A

13

PHÂN BỐ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG TẠI CÁC ĐIỂM CÁCH MẶT ĐẤT X(m)
(04 MẠCH 500&220kV BỐ TRÍ NGỊCH PHA 500kV)
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00

6.00
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=14m Eh=18m
P HÂ N BỐ C ƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TR ƯỜN G T ẠI C ÁC ĐIỂM C Á CH M ẶT ĐẤT X(m )
(0 4 M ẠCH 5 00&2 20k V B Ố T RÍ N GỊ C H PH A 2 20 kV&500 kV B ÊN P HẢI)
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
-10
0
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=14m Eh=18m
x
max
=±9m. Tương ứng ở độ võng treo dây dẫn E
h
=16m, cường độ
E
max
=3,852kV/m, tại tim tuyến đường dây x

max=
=±10m. Cường độ
điện trường E ≤ 1kV đối với khoảng cách nằm ngoài phạm vi từ tim
tuyến x
(E≤1kV/m)
> ±27m ra hai bên.
3.5.3. Khảo sát kết quả tính toán đối với đường dây 220kV và
500kV 4 mạch (4mạch bố trí đối xứng đi một chung hàng cột).

Tiếp tục quan sát kết quả tính
toán đối với đường dây truyền tải
điện 220kV và 500kV hỗn hợp 4
mạch, độ võng thấp nhất so với mặt
đất lần lượt là h
f
=8m; 14m; 18m, bố
trí thuận và các trường hợp nghịch
pha.
Hình 3.5
P HÂ N B Ố C ƯỜN G Đ Ộ ĐIỆN TR ƯỜN G T ẠI CÁ C ĐIỂM C Á CH M ẶT ĐẤT X(m)
(04 M ẠCH 500&22 0kV B Ố T R Í N GỊC H P H A 500kV)
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00

4.50
5.00
-100 -90 -80 -70 - 60 -50 - 40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=14m Eh=18m

P HÂ N B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T RƯỜNG T ẠI CÁ C ĐIỂM C ÁC H M ẶT ĐẤT X(m)
(0 4 M ẠCH 5 0 0& 220k V BỐ TR Í NGỊCH P HA 220kV)
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=14m Eh=18m

Hình 3.6 Hình 3.7

PHÂ N B
Ố
C

ƯỜ
NG
ĐỘ

Đ
I
Ệ
N T R
ƯỜ
NG T
Ạ
I CÁC
Đ
I
Ể
M CÁC H M
Ặ
T
ĐẤ
T X(m)
(04 M
Ạ
CH 500&220kV B
Ố
TRÍ NG
Ị
CH P HA 220kVTRÁI &500kV BÊN P H
Ả
I)
0.00

0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
x[m]
E[kV/m]
Eh=8m Eh=14m Eh=18m

Hình 3.8 Hình 3.9
A
B
C
A
B

C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A

B

C
A
B
C
A
B

C
A
B
C
A
B

C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A

B
C
A
B
C
A
B

C
A
B

C
A
B
C
A
B

C

14

Bảng 3.1- Bảng Tổng hợp kết quả tính toán cường độ điện trường.
E
max

H
f
=8m

[kV/m]
H
f
=14m

[kV/m]
H
f
=18m
[kV/m]
Ghi chú
(1) 5,388 3,112 2,308
(2) 4,760 2,512 1,793
(3) 4,297 1,835 1,243
(4) 3,780 1,472 0,947
(5) 3,111 1,010 0,608
Tỷ lệ (5) so với (1) % 42.3 67.5 73.7
* Chú thích:
(1) – Trường hợp bố trí dây dẫn thuận pha
(2) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 500kV bên phải
(3) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 220kV bên phải
(4) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 220kV và 500kV bên phải
(5) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 220kV trái và 500kV phải
Kết quả tính toán cường độ điện trường đối với đường dây
trên không hỗn hợp nhiều mạch (ĐDKN - 4 mạch) với năm trường
hợp bố trí dây dẫn khác nhau, các trường hợp có thực hiện bố trí đảo
pha luôn có xu hướng cho kết quả cường độ điện trường giảm.
3.6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
Đường dây truyền tải điện trên không siêu cao áp sinh ra trong
không gian xung quanh nó một điện trường bao phủ dọc theo tuyến

đường dây truyền tải.
Các trường hợp chủ động bố trí đảo pha đối với đường dây hỗn
hợp nhiều mạch 220kV và 500kV luôn có xu hướng làm giảm cường
độ điện trường sinh ra bởi đường dây truyền tải điện.
Cường độ điện trường E≤ 5kV/m tại điểm bất kỳ ở ngoài nhà

15

cách mặt đất 1m. Cường độ điện trường E≤ 1kV/m tại điểm bất kỳ ở
trong nhà cách mặt đất 1m.
Đối với đường dây 500kV và 220kV hỗn hợp cần phải có qui
định cụ thể nhằm tránh lãng phí trong công tác tư vấn.
Đối với đường dây hỗn hợp 500kV&220kV đi chung cột phải
bố trí đảo pha mạch 500kV bên phải và 220kV bên trái hoặc ngược
lại nhằm mục đích hạn chế cường độ điện trường.
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HÓA LƯỚI ĐIỆN HỖN HỢP
SIÊU CAO ÁP BẰNG PHẦN MỀM EMTP
TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG ĐIỆN ÁP
4.1. TỔNG QUAN
Cần thiết phải kiểm tra tính đúng đắn về khoảng cách cho phép
giữa các mạch truyền tải điện siêu cao áp. Đặc biệt phải kiểm tra khả
năng phóng điện đối với đường dây bên cạnh trong các chế độ đóng
cắt vận hành đường dây 500kV.
4.2. MỤC ĐÍCH
Điện áp cảm ứng của mạch truyền tải nhiều mạch trong các
trường hợp vận hành bình thường, quá điện áp đóng cắt, cũng như
trường hợp sự cố.
4.3. CƠ SỞ TÍNH TOÁN
Theo Qui phạm trang bị điện 11TCN-19-2006.
Bảng 4.3: Thông số ĐDK cấp điện áp 500kV và 220kV.

Thông số 220kV 500kV Hỗn hợp 220-500kV
Điện áp max hệ thống [kV] 242 550 242 550
Thứ tự pha
Thông số dây dẫn 6 6 6 6
Loại dây AC330/42 AC330/42 AC330/42 AC330/42

16

Thông số 220kV 500kV Hỗn hợp 220-500kV
Ứng suất của dây dẫn daN/m
2
12,46 12,46 12,46 12,46
Đường kính dây đơn [m] 0,0253 0,0253 0,0253 0,0253
Số dây phân pha 1 4 1 4
Khoảng cách phân pha [m] 0,45 0,45
Thông số dây chống sét
Loại dây GSW GSW70 PhLox116 PhLox116
Đường kính [m] 0,014 0,014 0,014
Loại dây OPGW OPGW 70 OPGW 81 OPGW 81
Đường kính [m] 0,0132 0,0132 0,0132
Thông số hình học
Số mạch 2 2 2 2
Số dây chống sét 2 2 - 2
Bố trí dây dẫn Đối xứng Đối xứng Đối xứng Đối xứng
Khoảng cách pha [m] m m m m
Khoảng cột [m] 300 350 300 300
Độ võng fmax [m] >10 >10 >10 >10
Khoảng cách pha-pha [mm] 6500 10500 6500 10500
Khoảng cách pha - đất [mm] 1800 3200 1800 3200
K.cách giữa 2 cấp đ.áp[mm] - - 8500 8500

K.cách giữa các mạch [mm] 6000 8500 8500 8500
Khoảng cách DD-mặt đất 18 16 7 -
Khoảng cách DD-CS 3000 4500 - 4500
Mô phỏng tính toán bằng cách xây dựng mô hình sơ đồ vận
hành đường dây đi gần và hỗn hợp trên phần mềm tính toán EMTP-
RV;

17

Mô hình EMTP được trình bày tại hình 4.1.
Hình 4.1: Hình mô phỏng vận hành đường dây 220kV và 500kV
4.4. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN.
Kết quả tính toán khảo sát đối với các chế độ vận hành, quá
trình đóng cắt và các dạng sự cố khác nhau được chương trình EMPT
mô phỏng lại như sau:
4.4.1. Chế độ vận hành bình thường.
Đường dây 220kV vận hành 2 mạch bình thường, 2 mạch
đường dây 500kV chưa vận hành. Đường biểu diễn dạng sóng điện
áp trên hình 4.2
Hình 4.2: Đường 220kV vận hành bình thường.

220kV
500kV
+
F500
LF
LF1
MPLOT
+

+

2
3
1
B2
2
3
1
B1
+
VM
?v/?v/?v
54
CP
+
2 MACH 500kV
2MACH
220kV
CP
+
4 MACH HON HOP
4MACH
500_220kV
LF
LF2
CP
+
2 MACH 500kV
2MACH

500kV
LF
Load1
+
VM
23
?v
+
VM
24
?v
+
VM
21
?v
+
VM
22
?v
+
F220

+
VM
?v/?v/?v
53
+
VM
52
?v

+
VM
51
?v
+
SW1


0| 50ms| 0
+
SW2


0| 50ms| 0
+
SW3


-1|1E 15|0
+
SW4


-1ms| 1E15| 0
+
SW5


-1| 1E15| 0
+

SW6


-1|1E 15|0
+
SW7


-1| 1E15| 0
+
SW8


-1|1E 15|0
+
SW9


1E15|10us|0
+
SW11


-1| 1E15| 0
+
VM
26
?v
c
b

a a
b
c
bb
aa
cc
b
a
c
b
c
a
c c
a a
b b
c c
a a
b b
a
b
c
bb
aa
cc
b
c
a
a
b
c

a
b
c

18

Trường hợp đường dây 500kV vận hành 2 mạch, đường dây
220kV chưa vận hành. Đường biểu diễn dạng sóng điện áp trên hình
4.3.
Hình 4.3: Đường 500kV vận hành bình thường.
Trường hợp đường dây 500kV vận hành 2 mạch, đường dây
220kV vận hành 2 mạch xem hình 4.4.
Hình 4.4: Đường 500kV và 220kV vận hành bình thường.
4.4.2. Chế độ đóng cắt.
Giả thuyết khảo sát mạch điện trong các điều kiện sau:
- Đường dây 220kV mạch kép đang vận hành;
- Đường dây 500kV vận hành một mạch;
- Sau khoảng thời gian 80ms đóng mạch 500kV thứ 2, tiếp
theo 70ms sau cắt mạch 500kV mới đóng và thời gian 50ms sau đó
tiếp đất 3 pha đường dây 500kV để cắt điện áp duy trì trên mạch.
Thời gian khảo sát khoảng t=240ms.

19

Hình 4.4a: Chế độ đóng cắt một mạch 500kV trên ĐDK4.
Hình 4.4b: Chế độ đóng cắt một mạch 500kV trên ĐDK4
Nhận xét:
o Khi đã cắt 2 đầu đường dây 500kV, trên đường dây vẫn duy trì
điện áp rất lớn gần bằng một nửa với điện áp ban đầu về độ
lớn.

o Cảm ứng điện áp lên mạch đường dây 220kV đang vận hành
làm sóng điện áp của đường dây tăng lên so với điện áp vận
hành bình thường 7,8%, thời gian duy trì nhỏ < 2ms, không
gây ảnh hưởng đến quá trình vận hành đường dây điện áp
220kV.
4.4.3. Chế độ sự cố.
Đặt vấn đề khảo sát mạch điện trong các điều kiện sau:

20

- Đường dây 220kV và 500kV hỗn hợp 4 mạch đang vận hành;
- Thời gian khảo sát trong 240ms.
4.4.3.1. Trường hợp ngắn mạch chạm đất.
Giả thuyết 1: đường dây hỗn hợp 4 mạch đang vận hành. Cho
pha “a” của đường dây 500kV (thứ 2-VM53) ngắn mạch chạm đất
sau thời gian 50ms. Pha “b” và “c” ngắn mạch chạm đất lần lược sau
thời gian 50ms tiếp theo. Đồ thị biểu diễn quá trình khảo sát trên hình
4.5a.
Hình 4.5a: Chế sự cố L-G một mạch 500kV trên ĐDK4
Đường biểu diễn điện áp các pha đường dây 220kV của mạch
hỗn hợp 500kV-220kV trong trường hợp này được thể hiện trên hình
4.6b

Hình 4.5b: Chế sự cố L-L một mạch 500kV trên ĐDK4
Giả thuyết 2: Đường dây hỗn hợp 4 mạch đang vận hành. Cho
pha “a”, pha “b”, pha “c” của đường dây 500kV (thứ 2-VM53) cùng

21

ngắn mạch chạm đất sau thời gian 100ms. Đồ thị biểu diễn quá trình

khảo sát trên hình 4.5c.
Hình 4.5c: Chế sự cố L-G một mạch 500kV trên
ĐDK4
.
Đường biểu diễn điện áp các pha đường dây 220kV của mạch
hỗn hợp 500kV-220kV trong trường hợp này được thể hiện trên hình
4.5d.
Hình 4.5d: Chế sự cố L-G một mạch 500kV trên
ĐDK4
.
4.4.3.2. Trường hợp ngắn mạch không chạm đất.
Giả thuyết 1: Đường dây hỗn hợp 4 mạch đang vận hành. Sau
thời gian 100ms cho pha “a” và pha “b” của đường dây 500kV (thứ
2-VM53) ngắn mạch không chạm đất. Pha “c” tiếp tục ngắn mạch
cùng với pha “a” và pha “b”. Đồ thị biểu diễn quá trình khảo sát trên
hình 4.6a.

22

Hình 4.6a: Chế sự cố L-L một mạch 500kV
ĐDK4
Đường biểu diễn điện áp các pha đường dây 220kVtrong
trường hợp này được thể hiện trên hình 4.6b;
Hình 4.6b: Chế sự cố L-L một mạch 500kV trên ĐDK4.
Giả thuyết 2: Đường dây hỗn hợp 4 mạch đang vận hành. Sau
thời gian 100ms cho pha “a”, pha “b” và pha “c” của đường dây
500kV ngắn mạch không chạm đất. Đồ thị biểu diễn quá trình khảo
sát trên hình 4.6c.
Hình 4.6c: Chế sự cố L-L-L một mạch ĐDK4

23

4.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
Từ các kết quả mô phỏng tính toán trên phần mềm EMTP cho
thấy các đường dây 500kV và 220kV hỗn hợp được thiết kế với
khoảng cách 8,5m giữa 2 pha gần nhau khác cấp điện áp theo qui
phạm trang bị điện cho thấy:
- Trường hợp vận hành mạch điện cấp điện áp 220kV, điện áp
cảm ứng từ đường dây vận hành 220kV sang đường dây 500kV
không vận hành là rất lớn 23,9kV. Khi vận hành cấp điện áp 500kV
điện áp ảnh hưởng lên mạch 220kV là 108,369kV.
- Khi vận hành bình thường, dạng sóng và độ lớn điện áp trên
các đường dây đang vận hành gần như không đổi.
- Điện áp của đường dây cấp điện áp 220kV ảnh hưởng do
đường dây cấp điện áp 500kV trong trường hợp sự cố tăng từ 12,21-
17,84% so với điện áp vận hành bình thường. Điện áp tăng cao nhất
rơi vào trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha 500kV không chạm đất
(U
max220hd
=17,8%U
bt
). Thời gian duy trì xung điện áp đỉnh xảy ra
trong các trường hợp rất bé < 1ms, vì vậy không đủ thời gian để thiết
bị bảo vệ của hệ thống 220kV hoạt động. Lưới điện hoạt động bình
thường.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua những nghiên cứu đã trình bày trong luận văn có thể rút ra
những kết luận như sau:
Dây dẫn của đường dây tải điện đang làm việc tạo ra trong
không gian quanh nó điện trường và từ trường tần số công nghiệp.

Khoảng cách mà các trường này phân bổ kể từ dây dẫn đường dây
ảnh hưởng đến khoảng không gian lên đến hàng chục mét.
Độ phân bổ xa của điện trường phụ thuộc vào cấp điện áp của
đường dây tải điện, khi điện áp càng cao thì vùng ảnh hưởng điện
trường tăng cao càng lớn.
Đường dây truyền tải điện trên không siêu cao áp sinh ra trong

24

không gian xung quanh nó một điện trường bao phủ dọc theo tuyến
đường dây truyền tải. Độ lớn của cường độ điện trường này ngoài
những phụ thuộc vào thông số kỹ thuật dây dẫn còn phụ thuộc vào độ
cao treo dây và cách bố trí các pha trên cột.
Các trường hợp chủ động bố trí đảo pha đối với đường dây hỗn
hợp nhiều mạch 220kV và 500kV luôn có xu hướng làm giảm cường
độ điện trường sinh ra bởi đường dây truyền tải điện.
Để nâng cao hiệu quả trong công tác tư vấn thiết kế cũng như
đầu tư xây dựng các công trình điện truyền tải điện siêu cao áp kiến
nghị:
- Phải đảo pha dây dẫn theo đối xứng chéo qua trục tim tuyến.
Nghĩa là đảo pha 500kV bên phải và 220kV bên trái hoặc ngược lại.
- Không cần thiết phải nối đất an toàn các công trình trong và
ngoài hành lang tuyến đối với các yêu cầu chỉ định đặc biệt.
Hướng phát triển của đề tài
Phạm vi nghiên cứu của luận văn chỉ mới tính toán ảnh hưởng
cường độ điện trường của đường dây truyền tải điện trên không hỗn
hợp 4 mạch (220kV và 500kV) trên cơ sở lý thuyết. Để kết quả được
ứng dụng phổ biến rộng rãi và hiệu quả, cần phải xây dựng mô hình
thực nghiệm, đo đạc thí nghiệm cụ thể đối với tất cả các trường hợp
từ đó kiến nghị Bộ Công thương ra qui định về phạm vi hành lang

nhà cửa được phép tồn tại trong hành lang tuyến đường dây truyền tải
điện.
Đối với các nghiên cứu cảm ứng điện áp giữa các mạch đi
chung cột cũng phải khảo sát thí nghiệm qua mô hình thực tế. Từ đó,
đưa ra khoảng cách tối thiểu giữa các mạch khác cấp điện áp nhằm
nâng cao hiệu quả đầu tư trong công tác tư vấn thiết kế xây dựng
công trình đường dây tải điện.
Trong tương lai cần thiết phải khảo sát mức độ ảnh hưởng
cường điện trường của đường dây truyền tải điện hỗn hợp 4 mạch
500kV, góp phần thúc đẩy sự phát triển hệ thống điện Việt Nam
trong giai đoạn tới.