Chuong mo dau hiện tợng dông sét và ảnh hởngcủa dông sét đến hệ thống điện việt nam

đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp
Chơng mở đầu :

hiện tợng dông sét và ảnh hởng
của dông sét đến hệ thống điện việt nam
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng bao gồm NMĐ - đờng
dây - TBA và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó có phần tử có số lợng lớn và khá
quan trọng đó là các TBA, đờng dây. Trong quá trình vận hành các phần tử này
chịu ảnh hởng rất nhiều sự tác động của thiên nhiên nh ma, gió, bão và đặc biệt
nguy hiểm khi bị ảnh hởng của sét. Khi có sự cố sét đánh vào TBA, hoặc đờng
dây nó sẽ gây h hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn tới việc ngừng cung cấp
điện và gây thiệt hại lớn tới nền kinh tế quốc dân.
Để nâng cao mức độ cung cấp điện, giảm chi phí thiệt hại và nâng cao độ an
toàn khi vận hành chúng ta phải tính toán và bố trí bảo vệ chống sét cho HTĐ.

1.1 - Hiện tợng dông sét
1.1.1 - Khái niệm chung:
Dông sét là một hiện tợng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi
khoảng cách giữa các điện cực khá lớn (trung bình khoảng 5km).
Hiện tợng phóng điện của dông sét gồm hai loại chính đó là phóng điện giữa
các đám mây tích điện và phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất.
Trong phạm vi đồ án này ta chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mây
tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất). Với hiện tợng phóng điện này gây
nhiều trở ngại cho đời sống con ngời.
Các đám mây đợc tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cờng độ
điện trờng lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là
giai đoạn phóng điện tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của
lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.10 7cm/s, các lần phóng điện sau thì tốc độ
tăng lên khoảng 2.108 cm/s (trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng

Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang 1


đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp

điện kế tiếp nhau bởi vì trong cùng một đám mây thì có thể hình thành nhiều
trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lợt phóng điện xuống đất).
Tia tiên đạo là môi trờng Plasma có điện tích rất lớn. Đầu tia đợc nối với một
trong các trung tâm điện tích của đám mây nên một phần điện tích của trung tâm
này đi vào trong tia tiên đạo. Phần điện tích này đợc phân bố khá đều dọc theo
chiều dài tia xuống mặt đất. Dới tác dụng của điện trờng của tia tiên đạo, sẽ có
sự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào
tình hình dẫn điện của đất. Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì điểm này
nằm ngay ở phía dới đầu tia tiên đạo. Còn nếu vùng đất có điện dẫn không đồng
nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) thì điện tích trong đất sẽ tập trung về
nơi có điện dẫn cao.
Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đờng sức nối liền giữa đầu tia
tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất và nh vậy địa điểm sét đánh trên
mặt đất đã đợc định sẵn.
Do vậy để định hớng cho các phóng điện sét thì ta phải tạo ra nơi có mật độ
tập trung điện diện tích lớn. Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các
công trình đợc dựa trên tính chọn lọc này của phóng điện sét.
Nếu tốc độ phát triển của phóng điện ngợc là và mật độ điện trờng của điện
tích trong tia tiên đạo là thì trong một đơn vị thời gian thì điện tích đi và trong
đất sẽ là:

is = .
Công thức này tính toán cho trờng hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị
số điện trở nhỏ không đáng kể).
Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dòng điện sét, dòng điện này có biên
độ và độ dốc phân bố theo hàng biến thiên trong phạm vi rộng (từ vài kA đến vài
trăm kA) dạng sóng của dòng điện sét là dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt của
sét ứng với giai đoạn phóng điện ngợc (hình 1-1)
- Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trong trạm sẽ gây quá điện áp khí
quyển và gây hậu quả nghiêm trọng nh đã trình bày ở trên.

Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang 2


đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp


.S

.S min


.S min



.S

Hình 1-1 : Sự biến thiên của dòng diện sét theo thời gian

1.1.2 - Tình hình dông sét ở Việt Nam:
Việt Nam là một trong những nớc khí hậu nhiệt đới, có cờng độ dông sét khá
mạnh. Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nớc Việt nam có một
đặc điểm dông sét khác nhau :
+ ỏ miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70 ữ 110 ngày trong một năm và số
lần dông từ 150 ữ 300 lần nh vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 ữ 3 cơn
dông.
+ Vùng dông nhiều nhất trên miền Bắc là Móng Cái. Tại đây hàng năm có từ
250 ữ300 lần dông tập trung trong khoảng 100 ữ 110 ngày. Tháng nhiều dông
nhất là các tháng 7, tháng 8.
+ Một số vùng có địa hình thuận lợi thờng là khu vực chuyển tiếp giữa vùng
núi và vùng đồng bằng, số trờng hợp dông cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên
đến 100 ngày trong một năm. Các vùng còn lại có từ 150 ữ 200 cơn dông mỗi
năm, tập trung trong khoảng 90 ữ 100 ngày.
+ Nơi ít dông nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có dới 80
ngày dông.

Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang 3


đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp

Xét dạng diễn biến của dông trong năm, ta có thể nhận thấy mùa dông không
hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nhìn chung ở Bắc Bộ mùa dông tập chung
trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9. Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, ở phần

phía Bắc (đến Quảng Ngãi) là khu vực tơng đối nhiều dông trong tháng 4, từ
tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/ tháng, tháng nhiều dông nhất
(tháng 5) quan sát đợc 12 ữ 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/ tháng, Bồng Sơn 16
ngày/tháng ...), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10)
dông còn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ

2 ữ 5 ngày dông.

Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dông nhất,
thờng chỉ có trong tháng 5 số ngày dông khoảng 10/tháng nh Tuy Hoà
10ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng.
ở miền Nam khu vực nhiều dông nhất ở đồng bằng Nam Bộ từ 120 ữ 140
ngày/năm, nh ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm.
Mùa dông ở miền Nam dài hơn mùa dông ở miền Bắc đó là từ tháng 4 đến tháng
11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông
đều quan sát đợc trung bình có từ 15 ữ 20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiều
dông nhất trung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng nh ở thành phố Hồ Chí Minh
22 ngày, Hà Tiên 23 ngày.
ở khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn hơn và số lần dông cũng ít hơn,
tháng nhiều dông nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát đợc khoảng 15 ngày dông ở
Bắc Tây Nguyên, 10 ữ 12 ở Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10
ngày, PLâycu 17 ngày.
Số ngày dông trên các tháng ở một số vùng trên lãnh thổ Việt Nam xem bảng
1-1.
Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nớc phải chịu nhiều ảnh hởng của dông sét,
đây là điều bất lợi cho H.T.Đ Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu t nhiều vào
các thiết bị chống sét. Đặc biệt hơn nữa nó đòi hỏi các nhà thiết kế phải chú
trọng khi tính toán thiết kế các công trình điện sao cho HTĐ vận hành kinh tế,
hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41

Trang 4


đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp

Bảng 1-1 : Số ngày dông trong tháng:
Tháng
Địa điểm
Phía Bắc
Cao bằng
Bắc Cạn
Lạng Sơn
Bắc Ninh
Móng Cái
Hồng Gai
Hà Giang
Sa Pa
Lào Cai
Yên Bái
Tuyên Quang
Phú Thọ
Thái Nguyên
Hà Nội
Hải Phòng
Ninh Bình
Lai Châu
Điện Biên
Sơn La

Nghĩa Lộ
Thanh Hoá
Vinh
Con Cuông
Đồng Hới
Cửa Tùng
Phía Nam
Huế
Đà Nẵng
Quảng Ngãi
Quy Nhơn
Nha Trang
Phan Thiết
Kon Tum
Playcu
Đà Lạt
Blao
Sài Gòn
Sóc Trăng
Hà Tiên

1

2

3

4

5

0,2
0,1
0,2
0,2
0,0
0,1
0,1
0,6
0,4
0,2
0,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,4
0,2
0,0
0,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0

0,6
0,3
0,4

0,4
0,4
0,0
0,6
2,6
1,8
0,6
0,0
0,6
0,3
0,3
0,1
0,4
1,8
2,7
1,0
0,5
0,2
0,5
0,2
0,3
0,2

4,2
3,0
2,6
2,6
3,9
1,7
5,1

6,6
7,0
4,1
4,0
4,2
3,0
2,9
7,0
8,4
13
12
14
9,2
7,3
6,9
13
6,3
7,8

5,9
7,0
6,9
6,9
6,6
1,3
8,4
12
10
9,1
9,2

9,4
7,7
7,9
7,0
8,4
12
12
14
9,2
7,3
6,9
13
6,3
7,8

12
12
12
10
14
10
15
13
12
15
15
16
13
16
13

16
15
17
16
14
16
17
17
15
18

0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,2
0,2
0,3
0,6
1,8
1,4
0,2

0,2
0,3
0,3
0,3
0,1
0,0

1,2
1,7
1,6
3,4
1,0
0,0

2,7

1,3

9

10

11

12 Cả năm

10
10
10
9
13
15
9,2
7,3
8,1
11
11

11
12
11
17
14
5,8
8,3
6,2
10
13
15
14
11
12

11
2,8
2,8
2,8
4,2
2,2
2,8
3,0
2,5
4,2
4,2
3,4
3,3
3,1
4,4

5,0
3,4
5,3
6,2
5,2
3,3
5,6
5,2
5,3
5,3

0,5
0,2
0,1
0,1
0,2
0,2
0,9
0,9
0,7
0,2
0,5
0,5
0,1
0,6
1,0
0,7
1,9
1,1
1,0

0,0
0,7
0,2
0,2
0,3
0,3

0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,3
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,9
0,0
0,0
0,3
0,0
0,2
0,0
0,0
0,0
0,0

0,0
0,0

94
97
90
80
112
87
102
97
93
104
106
107
97
99
111
112
93
112
99
99
100
95
103
70
85

1,9

2,5
1,2
0,6
0,6
0,2
6,8
5,7
3,2
11
2,5
0,7

4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3
6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5
5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0
3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6
3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6
4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8
10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2
12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0
6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8
13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0
10 22 19 17 16 19 15 11
7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7

0,0
0,0
0,0
0,0
0,1

0,2
0,0
0,1
0,1
0,0
2,4
0,7

41,8
69,5
59,1
43,3
39,2
59,0
58,2
90,7
52,1
70,2
138
104

10

20

4,3

128

23

6

7

8

17 20 19
18 20 21
14 18 21
12 16 18
19 24 24
15 16 20
17 22 20
15 16 18
13 17 19
17 21 20
17 22 21
17 22 21
17 17 22
16 20 20
19 21 23
21 20 21
16 14 14
21 17 18
18 15 16
15 19 18
16 18 18
13 13 19
14 13 20

7,7 9,6 9,6
10 12 12

9,7

Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang 5

7,4

9,0

9,7

15

15


đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp

1.2- ảnh hởng của dông sét đến h.t.đ việt nam:
- Nh đã trình bày ở phần trớc biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA,
đây là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua vật nào đó. Thực tế
đã có dây tiếp địa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị
nóng chảy và đứt, thậm chí có những cách điện bằng sứ khi bị dòng điện sét tác
dụng đã bị vỡ và chảy ra nh nhũ thạch, phóng điện sét còn kèm theo việc di
chuyển trong không gian lợng điện tích lớn, do đó tạo ra điện từ trờng rất mạnh,

đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị điện tử, ảnh hởng của nó rất
rộng, ở cả những nơi cách xa hàng trăm Km.
- Khi sét đánh thẳng vào đờng dây hoặc xuống mặt đất gần đờng dây sẽ sinh
ra sóng điện từ truyền theo dọc đờng dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách
điện của đờng dây. Khi cách điện của đờng dây bị phá hỏng sẽ gây nên ngắn
mạch pha - đất hoặc ngắn mạch pha pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đờng
dây phải làm việc. Với những đờng dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt
nhảy có thể gây mất ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tự động ở các nhà máy
điện làm việc không nhanh có thể dẫn đến rã lới. Sóng sét còn có thể truyền từ đờng dây vào trạm biến áp hoặc sét đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên
phóng điện trên cách điện của trạm biến áp , điều này rất nguy hiểm vì nó tơng
đơng với việc ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng. Mặt khác,
khi có phóng điện sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp
làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt
hại vô cùng lớn.
Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố
lới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe dọa hoạt động của lới
điện.
*Kết luận:
Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hởng của dông sét
tới hoạt động của lới điện. Ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho lới điện và
trạm biến áp là rất cần thiết để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lới điện.

Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang 6


®å ¸n tèt nghiÖp

Ng« Gia Phïng - HT§.K41
Trang 7

Kü thuËt ®iÖn cao ¸p