Nghien cuu anh huong duong day 220 kv den duong day thong tin duong sat

- 1-

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Thực trạng của đường dây thông tin tín hiệu đường sắt đoạn từ Đà Nẵng
-Quảng Ngãi là tổ chức thông tin phục vụ nhu cầu chỉ đạo sản xuất và chạy tàu trên
đoạn tuyến đường sắt Đà Nẵng - Quảng Ngãi. Bao gồm các hệ thống thông tin
đường dài, hệ thống thông tin khu đoạn, hệ thống thông tin tín hiệu đóng đường, hệ
thống thông tin khu vực, hệ thống thông tin vô tuyến. Các đối tượng sử dụng dịch
vụ thông tin là 13 ga từ Đà Nẵng đến Quảng Ngãi. Hệ thống thông tin đường sắt
này dùng dây trần có tổng chiều dài lài 137Km dây dẫn dùng loại lưỡng kim đồng
nhôm bao gồm 6 đôi dây.
Hiện tại đường thông tin tín hiệu đường sắt giao chéo với đường dây 220kV
Đà Nẵng - Dốc Sỏi 3 lần. Ngoài các đoạn giao chéo nêu trên tuyến đường dây
220kV đi gần hệ thống thông tin đường sắt gây ra ảnh hưởng nguy hiểm khi có
ngắn mạch 1 pha trên đường dây điện lực. Do cảm ứng từ của đường dây điện lực
sang đường dây thông tin tín hiệu đường sắt (dây trần), có thể gây ra hậu quả
nghiêm trọng ảnh hưởng trực tiếp đến các hệ thống thiết bị nối với các đường dây
thông tin. Đồng thời, việc tồn tại sức điện động cảm ứng lớn trên đường dây thông
tin tín hiệu đường sắt có thể không an toàn cho nhân viên đường sắt đang làm
nhiệm vụ (vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống thông tin đường sắt).
Ngoài ra tuyến đường dây 220kV còn gây ra nhiễu thoại âm tần làm ảnh
hưởng không nhỏ đến hoạt động của hệ thống thông tin tín hiệu đường sắt. Nhiễu
thoại âm tần làm ảnh hưởng đến chất lượng thông tin trong hệ thống mà hậu quả
làm ảnh hưởng đến việc an toàn chạy tàu có thể gây ra tai nạn.
Việc khắc phục sự ảnh hưởng của đường dây 220kV Đà Nẵng- Dốc Sỏi sang
đường dây thông tin tín hiệu đường sắt là một vấn đề cần được nghiên cứu và xem
xét nhằm đảm bảo an toàn cho việc vận hành hệ thống thông tin tín hiệu đường sắt
được tốt hơn.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên và an toàn cho nhân viên vận hành thông
tin đường sắt, đảm bảo chất lượng thông tin chạy tàu, không xảy ra tai nạn là đều rất

cần thiết. Đó chính là lý do để tác giả chọn đề tài: ”Nghiên cứu tính toán ảnh hưởng
của đường dây 220kV Đà Nẵng- Dốc Sỏi sang đường dây thông tin tín hiệu đường


- 2-

sắt Đà Nẵng- Quảng Ngãi”
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Xem xét sự hưởng ảnh của đường dây 220kV Đà Nẵng- Dốc Sỏi sang
đường dây thông tin tín hiệu đường sắt Đà Nẵng- Quảng Ngãi.
- Lựa chọn vị trí và lắp đặt các bộ phóng điện trên đường dây thông tin Đà
Nẵng- Quảng Ngãi để giảm thiểu sự ảnh hưởng của đường dây 220kV Đà NẵngDốc Sỏi.
- Đề xuất các giải pháp chống ảnh hưởng để nâng cao chất lượng thông tin,
an toàn cho con người và vật tư thiết bị thông tin khi vận hành.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đường dây 220kV Đà Nẵng - Dốc Sỏi
- Đường dây thông tin tín hiệu đường sắt Đà Nẵng - Quảng Ngãi
- Tính toán ảnh hưởng nguy hiểm của Đường dây 220kV Đà Nẵng - Dốc Sỏi
sang đường dây thông tin tín hiệu đường sắt Đà Nẵng - Quảng Ngãi khi xảy ra ngắn
mạch 1 pha
- Tính toán ảnh hưởng nhiễu của Đường dây 220kV Đà Nẵng - Dốc Sỏi sang
đường dây thông tin tín hiệu đường sắt Đà Nẵng - Quảng Ngãi.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu về lý thuyết từ trường
- Lý thuyết về đường dây thông tin tín hiệu đường sắt
- Kết hợp số liệu thực tế và lý thuyết cảm ứng từ để tính toán đi đến một kết
quả hợp lý cho việc vận hành đường dây Đường dây 220kV Đà Nẵng - Dốc Sỏi và
Đường dây thông tin tín hiệu đường sắt Đà Nẵng - Quảng Ngãi
- Kết hợp giữa lý thuyết với Quy phạm và Tiêu chuẩn ngành phòng chống
ảnh hưởng của đường dây điện lực sang đường dây thông tin tín hiệu đường sắt để

vận dụng phù hợp với thực tế.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài nghiên cứu, ảnh hưởng của đường dây 220kV Đà Nẵng Dốc Sỏi sang
đường dây thông tin tín hiệu đường sắt Đà Nẵng- Quảng Ngãi để xem xét, sự ảnh
hưởng nguy hiểm và ảnh hưởng nhiễu.
Ảnh hưởng nguy hiểm là do tồn tại sức điện động cảm ứng lớn trên đường
dây thông tin tín hiệu đường sắt khi có ngắn mạch 1 pha trên đường dây 220kV Đà
Nẵng - Dốc Sỏi, có thể không an toàn cho nhân viên đường sắt đang làm nhiệm vụ,


- 3-

gây ra hậu quả nghiêm trọng ảnh hưởng trực tiếp đến các hệ thống thiết bị nối vào
đường dây thông tin
Nhiễu thoại âm tần làm ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động của hệ thống
thông tin tín hiệu đường sắt. Nhiễu thoại âm tần làm ảnh hưởng đến chất lượng
thông tin trong hệ thống mà hậu quả làm ảnh hưởng đến việc an toàn chạy tàu có
thể gây ra tai nạn.
Việc khắc phục sự ảnh hưởng của đường dây 220kV Đà Nẵng- Dốc Sỏi sang
đường dây thông tin tín hiệu đường sắt là một vấn đề cần được nghiên cứu và xem
xét nhằm đảm bảo an toàn cho việc vận hành hệ thống thông tin tín hiệu đường sắt
được tốt hơn.
6. BỐ CỤC LUẬN VĂN:
Mở đầu
Chương 1: CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG ĐƯỜNG
DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT.
Chương 2: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ LIÊN QUAN ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA
ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU
ĐƯỜNG SẮT.
Chương 3: TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG

ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT.
Chương 4: CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY
ĐIỆN LỰC SANG ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT.
Chương 5: TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY 220kV ĐÀ NẴNG DỐC SỎI SANG ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT
ĐÀ NẴNG - QUẢNG NGÃI.
Kết luận.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


- 4-

CHƯƠNG 1
CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG ĐƯỜNG
DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT
1.1. CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG ĐƯỜNG DÂY
THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT
1.1.1. Ảnh hưởng nguy hiểm
Ảnh hưởng nguy hiểm là ảnh hưởng làm xuất hiện điện thế hay dòng điện
lớn trên dây thông tin và có thể:
- Gây tác hại nguy hiểm đối với sức khỏe và tính mạng của người phục vụ
hoặc sử dụng thiết bị thông tin
- Làm hư hỏng trang thiết bị nối với đường dây thông tin
- Làm sai lạc tín hiệu của hệ thống điều khiển và tín hiệu đường sắt và dẫn
đến tai nạn chạy tàu.


- 5-

1.1.2. Ảnh hưởng nhiễu

Ảnh hưởng nhiễu là ảnh hưởng làm xuất hiện điện áp hay dòng điện nhiễu
trên mạch thông tin và có thể gây trở ngại đối với sự hoạt động bình thường của
thiết bị thông tin
1.1.3. Ảnh hưởng điện
Ảnh hưởng điện là ảnh hưởng làm xuất hiện điện thế cảm ứng trên đường
dây thông tin, do điện trường của đường dây điện lực gây nên.
1.1.4. Ảnh hưởng từ
Ảnh hưởng từ là ảnh hưởng làm xuất hiện sức điện động cảm ứng trên đường
dây thông tin, do từ trường của đường dây điện lực gây nên.
1.2. CÁC GIÁ TRỊ ẢNH HƯỞNG CHO PHÉP
Đường dây thông tin tín hiệu đường sắt cũng như đường dây điện lực khi
thiết kế xây dựng mới, cải tạo, nâng cấp khi đi gần nhau vận hành phải đảm các tiêu
chuẩn quy định. Ngoài ra còn phải tuân thủ theo tiêu chuẩn TCN68-161: 2006, quy
phạm QPVN12-78. Các giá trị quy định theo quy phạm QPVN12-78 cụ thể như sau.
1.2.1. Sức điện động cảm ứng cho phép trên đường dây thông tin trần do ngắn
mạch 1 pha gây nên
Bảng 1.1: Sức điện động cảm ứng cho phép trên đường dây thông tin
dùng cột gỗ ghép chân bê tông
STT
1
2
3
4

Thời gian cắt ngắn mạch (s)
Không lớn hơn 0,15
Không lớn hơn 0,3
Không lớn hơn 0,6
Lớn hơn
0,6

Sức điện động cho phép (V)
2000
1500
1000
750

Bảng 1.2 Sức điện động cảm ứng cho phép trên đường dây thông tin
dùng cột bê tông cốt thép hay kim loại
STT
1
2
3
4

Thời gian cắt ngắn mạch (s)
Không lớn hơn 0,15
Không lớn hơn 0,3
Không lớn hơn 0,6
Lớn hơn
0,6

Sức điện động cho phép (V)
320
240
160
120


- 6-

- Tiêu chuẩn ngành TCN68-161: 2006 thời gian cắt ngắn mạch không lớn
hơn 0,15s: Sức điện động cho phép 430V
1.2.2. Sức điện động cảm ứng cho phép trên đường dây thông tin trần do
đường dây điện lực không đối xứng gây nên
Bảng 1.3 Sức điện động cảm ứng cho phép trên đường dây thông tin
dùng cột gỗ ghép chân bê tông
STT
1
2

Thời gian (giờ)
Thời gian lớn hơn 2 giờ
Thời gian không quá 2 giờ

Sức điện động cho phép (V)
60
120

Bảng 1.4 Sức điện động cảm ứng cho phép trên đường dây thông tin
cột bê tông cốt thép hay kim loại

STT
1
2

Thời gian (giờ)
Thời gian lớn hơn 2 giờ
Thời gian không quá 2 giờ

Sức điện động cho phép (V)
36
70

1.2.3. Điện thế cho phép trên đường dây thông tin khi bộ phóng điện đã làm
việc
Bảng 1.5: Điện thế cho phép trên đường dây thông tin dùng cột
gỗ ghép chân bê tông
STT
1
2
3
4

Thời gian cắt ngắn mạch(s)
Không lớn hơn 0,15
Không lớn hơn 0,3
Không lớn hơn 0,6
Lớn hơn
0,6

Điện thế cho phép (V)
1300
1000
700
500

Bảng 1.6 Điện thế cho phép trên đường dây thông tin dùng cột
bê tông cốt thép hay kim loại

STT
1
2
3

Thời gian cắt ngắn mạch (s)
Không lớn hơn 0,15
Không lớn hơn 0,3
Không lớn hơn 0,6

Điện thế cho phép (V)
320
240
160


- 7-

4

Lớn hơn
0,6
120
- Tiêu chuẩn ngành TCN68-161: 2006 thời gian cắt ngắn mạch không lớn

hơn 0,15s: Điện thế cho phép 430V
1.2.4. Dòng điện nhiễu
Dòng điện nhiễu là do ảnh hưởng từ và ảnh hưởng điện của đường dây điện
lực gây nên trên đường dây thông tin
- Dòng điện nhiễu giữa các ga của đường sắt Incp= 2,25 mA.

1.2.5. Điện áp nhiễu
Điện áp nhiễu là do ảnh hưởng từ và ảnh hưởng điện của đường dây điện lực
gây nên trên đường dây thông tin
- Điện áp nhiễu giữa các ga của đường sắt V ncp= 2,25 mV (tiêu chuẩn ngành
TCN68-161: 2006 cho phép 1mV)
1.3. KẾT LUẬN
Trên cơ sở các ảnh hưởng nêu trên và các giá trị cho phép theo tiêu chuẩn
ngành TCN68-161:2006 và quy phạm QPVN12-78 là cơ sở lý thiết cơ bản cho việc
nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của đường dây điện lực sang đường dây thông
tin tín hiệu đường sắt cho các chương tiếp theo.


- 8-

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ LIÊN QUAN ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA
ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN TÍN
HIỆU ĐƯỜNG SẮT
2.1. XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH ĐI GẦN [1]
Đường dây điện lực và đường dây thông tin được xem là đi gần nhau khi
đường dây điện lực vận hành bình thường, cũng như khi xảy ra sự cố có thể gây ảnh
hưởng nhiễu và ảnh hưởng nguy hiểm trên đường dây thông tin vượt quá các giới
hạn cho phép và được xem là đi song song với nhau, nếu khoảng cách giữa các
đường dây trên suốt cả đoạn đi gần không nhỏ hơn quá 10% trị số trung bình
khoảng cách ở hai đầu đoạn đó
2.1.1. Trường hợp địa hình bằng phẳng
Khoảng cách giữa đường dây thông tin và đường dây điện lực (ký hiệu là a)
là khoảng cách ngang ngắn nhất tính từ trục đường dây thông tin đến trục đường
dây điện lực trên Hình 2-1
Đường dây điện lực

Đường dây thông tin

Mặt đất tự nhiên
a

Hình 2-1: Khoảng cách ngang giữa đường dây điện lực và
đường dây thông tin
2.1.2. Trường hợp trên địa hình nghiêng một góc α
Trong trường hợp cột giữa hai đường dây chôn ở mặt đất có độ cao khác
nhau với độ nghiêng một góc α lớn hơn 30% như Hình 2-2 thì khoảng cách a’ giữa
hai đường dây được tính bằng công thức:


- 9-

a, 

a
cos 

(m)

(2-1)

Đường dây điện lực

Đường dây thông tin

a
α

a’
Mặt đất tự nhiên

Hình 2-2: Khoảng cách ngang giữa đường dây điện lực và đường
dây thông tin trên địa hình nghiêng
2.1.3. Tính khoảng cách tương đương
Khoảng cách tương đương giữa hai đường dây thông tin và đường dây điện
lực trong mỗi đoạn tính toán được tính bằng công thức atđ
Nếu như

a max 3 a min
atđ  a max1 a min

Nếu như

(m)

(2-2)

(m)

(2-3)

a min  a max 5 a min
atđ 

a max  2.a min
3

Trong đó: amin và amax là khoảng cách ngang nhỏ nhất và lớn nhất trong mỗi

đoạn tính toán đi gần.
Khi chia các đoạn để tính toán ảnh hưởng của đường dây điện lực đối với
đường dây thông tin, khoảng cách lớn nhất không được lớn hơn 5 lần khoảng cách
nhỏ nhất trong đoạn đi gần đó ( amax < 5.amin )


- 10 -

2.1.4. Xác định chiều dài các đoạn đi gần lg
Chiều dài các đoạn đi gần của đường dây điện lực và đường dây thông tin tín
hiệu đường sắt (lg) được tính bằng đoạn chiếu của đoạn đường dây thông tin lên
đường dây điện lực cụ thể như trên Hình: 2-3, Hình: 2-4, Hình: 2-5.
Đường dây thông tin
2
1

Đường dây điện lực
lg12

Hình 2-3: Chiều dài đoạn đi gần lg12
1

2

3

4
Đường dây thông tin

lg12

Đường dây điện lực

lg34

Hình 2-4: Chiều dài đoạn đi gần lg12 và lg34
13

2 4

Đường dây thông tin

Đường dây điện lực
lg12

lg34

Hình 2-5: Chiều dài đoạn đi gần lg12 và lg34


- 11 -

2.1.5. Xác định chiều dài các đoạn giao chéo (lg)
Đoạn giao chéo không tính toán ảnh hưởng của đường dây điện lực với
đường dây thông tin là đoạn có khoảng cách ngang giữa hai đường dây nhỏ hơn
10m như Hình 2-6

Đường dây thông tin
a=10m
Đường dây Điện lực

a=10m

l0

Hình 2-6: Đoạn giao chéo đường dây điện lực và dây thông tin
2.2. XÁC ĐỊNH THAM SỐ ẢNH HƯỞNG TỪ
Khi tính toán ảnh hưởng nguy hiểm do cảm ứng từ của đường dây điện lực
gây nên trên đường dây thông tin phải tính đối với tần số 50Hz hệ số hỗ cảm hay hỗ
kháng được xác định bằng toán đồ hình P3.1 trang 73 (Phụ lục V: quy phạm QPVN12-78) hay các công thức sau
- Mô đun hỗ cảm giữa 2 đường dây
 65,5.  đ

M (1 A) 2.ln
 i .10  4 (H/Km)
atd
4


(2-4)

- Mô đun hỗ kháng giữa 2 đường dây

đ 
1
Z (1 A)  . ln 1 

14  78.atđ 

(Ω/Km)

(2-5)

Trong đó ρđ (Ω.m) là điện trở suất của đất tính đối với tần số 50Hz
2.2.1 Ảnh hưởng nhiễu do cảm ứng từ của dòng thứ tự không
2.2.1.1 Tính ảnh hưởng nhiễu đối với mạch điện báo
a. Hỗ kháng tính trong trường hợp đường dây thông tin đi song song với nhau có
khoảng cách a1


- 12 -

Z (1 A)50  50 .M (1 A)50 0,0723. lg(1  x 21 ) (Ω/Km)
x1 

(2-10)

2.h1
a1

Trong đó:
- h1 là độ sâu của mức điện thế không
h1 10.(1  5,56.  d ) (57.  d )

(m)

(2-11)

- ρđ (Ω.m) là điện trở suất của đất tính với tần số 50Hz
b. Hỗ kháng trong trường hợp nhiều đoạn đi gần không song song với khoảng cách
ngang tương khác nhau

Nếu

atđ 4.h1
Z (1 A) 50 0,13.(

h1 2
) (Ω/Km)
a1

(2-12)

2.2.1.2 Tính hỗ kháng đối với mạch điện thoại âm tần
a. Hỗ kháng trong trường hợp đường dây thông tin đi song song với nhau có khoảng
cách là a2
Z (1 A)800 800 .M (1 A)800 1,17. lg(1  x 2 2 ) (Ω/Km)

(2-13)

Trong đó:
x2 

2.h2
a2

- h2 là độ sâu của mức điện thế không
h 2 10.(1  1,42.  d ) (15.  d )

(m)

(2-15)

-  đ là điện trở suất của đất tính với tần số 800 Hz.
b. Hỗ kháng trong trường hợp nhiều đoạn đi gần đi gần không song song với
khoảng cách ngang tương khác nhau
Nếu

atd 4.h2
Z (1 A)800 2,02.(

h2 2
)
a1

(Ω/Km)

(2-16)


- 13 -

2.2.2 Ảnh hưởng nhiễu do cảm ứng từ dòng pha
2.2.2.1.Tính ảnh hưởng nhiễu đối với mạch điện báo
a. Hỗ kháng trong trường hợp đường dây thông tin đi song song với nhau có khoảng
cách là a1
Z (123 A) 50  50 .M (123 A) 50 

0,056. .x1
2

3

h1 .(1  x1 )

(Ω/Km)

(2-17)

Trong đó x1 vẫn tính theo công thức (2-10) và (2-13)  là khoảng cách trung bình
giữa các dây điện lực tính theo công thức sau:
 3  1  2  3

Nếu

(m)

(2-18)

a1 5,5.h1
Z (123 A) 50 0,44.(

 h 21
) (Ω/Km)
3
a1

(2-19)

b. Hỗ cảm trong trường hợp đoạn đi gần không song song
Z (123 A)50  3  .(

Z (1 A)50 min  Z (1 A)50 max
a max  a min

)2

(Ω/Km)

(2-20)

Z max và Z min ứng với a max và a min ở hai đầu đoạn đi gần tính toán

Nếu a min 4.h1
a  a min
2
Z (123 A) 50 0,23  h1  min
( a min a min ) 2

(Ω/Km)

(2-21)

2.2.2.2. Tính ảnh hưởng nhiễu đối với mạch điện thoại âm tần
a. Hỗ kháng trong trường hợp đường dây thông tin đi song song với nhau có khoảng
cách là a1
Z (123 A) 50  50 .M (123 A)800 0,88.

 .x 3 2
h1 .(1  x 2 2 )

(Ω/Km)

(2-22)

Trong đó x2 vẫn tính theo công thức (2-18) và (2-19)
 3  1  2  3

(m)

là khoảng cách trung bình giữa các dây điện lực
Nếu a1 5,5.h1 thì

(2-23)


- 14 -

2

h
7  . 13
a1

Z (123 A)800

(Ω/Km)

(2-24)

b. Hỗ kháng trong trường hợp đoạn đi gần không song song :
Z (123 A)800  3  (

Z (123 A)800 min  Z (123 A)800 max
a max  a min

)

(Ω/Km)

(2-25)

Z max và Z min ứng với a max và a min ở hai đầu đoạn đi gần

 3  1  2  3

(m)

(2-26)

là khoảng cách trung bình giữa các dây điện lực
Nếu a1 5,5.h1 thì
a  a min
2
Z (123 A)800 3,5  h1  min
(a min a min ) 2

(Ω/Km)

(2-27)

2.3. XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ ẢNH HƯỞNG ĐIỆN

Khi tính toán ảnh hưởng điện do đường dây điện lực gây nên trên đường dây
thông tin, điện dung giữa đường dây điện lực và đường dây thông tin được tính
bằng các công thức sau đây
2.3.1. Điện dung giữa đường dây 3 pha trung tính nối đất vận hành bình
thường với mạch thông tin 1 dây
- Khi 3 pha bố trí nằm ngang
C (123 A) 

16,6.10  9 atd .b.c.
2

(m  2).(atd  b 2  c 2 ) 2

(F/Km)

(2-28)

(F/km)

(2-29)

(F/Km)

(2-30)

- Khi 3 pha bố trí theo chiều thẳng đứng
C (123 A) 

8,3.10  9 c  (a 2 td  b 2  c 2 )
2

( m  2) (atd  b 2  c 2 ) 2

- Khi 3 pha bố trí theo kiểu tam giác

C (123  A) 

16,6.10  9 b c 
2

(m  2) (atd  b 2  c 2 ) 2


- 15 -

2.3.2. Đường dây điện lực trung tính cách đất có 1 pha chạm đất với mạch thông
tin 1 dây
C (120 A) 

4,5.10  9.b.c.

(F/Km)

2

(m  2).(atd  b 2  c 2 ) 2

(2-31)

Trong đó:

- b và c lần lượt là độ cao trung bình của đường dây điện lực và đường dây
thông tin.
- m là số dây có nối đất trên đường dây thông tin
2.4. XÁC ĐỊNH THAM SỐ ẢNH HƯỞNG ĐIỆN VÀ TỪ MẠCH CAO TẦN
Hỗ cảm và điện dung và giữa mạch điện lực “dây pha - đất” “dây pha - dây
pha”với mạch thông tin cao tần “một dây - đất” tính theo công thức dưới đây:
- Giữa mạch điện lực “dây pha - đất” với mạch thông tin cao tần “một dây
-đất”
M (1 A) 
C (1 A) 

4.10  4
( K .atd ) 2
4.2.10  9 b c 
2

( m  2) (atd  b 2  c 2 ) 2

(H/Km)

(2-32)

(F/Km)

(2-33)

- Giữa mạch điện lực “dây pha –dây pha” với mạch thông tin cao tần “một
dây-đất”
M (1 A) 

8.10  4
( K 2 .atd ) 2

(H/Km)

(2-34)

(F/Km)

(2-35)

K  i   0  d

(1/km)

(2-36)

 0 4  10  7

(H/Km)

(2-37)

C (1 A) 

36.10  9 b c 
2

( m  2) (atd  b 2  c 2 ) 2

Trong các công thức trên

ρđ là điện dẫn xuất của đất, s/m


- 16 -

2.5. XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ LIÊN QUAN KHÁC
2.5.1. Dòng điện pha tạp âm kế (Iptak)
Dòng điện pha tạp âm kế (Iptak) của đường dây điện lực là dòng điện pha được
quy về tần số 800Hz do xét đến hệ số tác dụng âm thanh của tần số cơ bản và sóng
hài
n

 I

I ptak 

phdk

.Pk 

2

(A)

(2-38)

k 1

2.5.2. Dòng thứ tự không tạp âm kế (Iotak)
Dòng thứ tự không tạp âm kế (I otak) của đường dây điện lực là dòng thứ tự
không được quy về tần số 800Hz do xét đến hệ số tác dụng âm thanh của tần số cơ
bản và sóng hài
I ptak 

n

 I

ohdk

.Pk 

2

(A)

(2-39)

k 1

2.5.3. Điện áp pha tạp âm kế (Uptak)
Điện áp pha tạp âm kế (U ptak) của đường dây điện lực là điện áp pha được
quy về tần số 800Hz do xét đến hệ số tác dụng âm thanh của tần số cơ bản và sóng
hài
U ptak 

n

 U

phdk

.Pk 

2

(V)

(2-40)

k 1

2.5.4. Hệ số hình sóng của dòng điện Fi
Hệ số hình sóng điện thoại của dòng điện (F i) trên đường dây điện lực là tỷ
số giữa dòng tạp âm kế của dòng điện với trị số hiệu dụng của dòng điện đó
Fi 

I ptak
I phd

(2-41)

2.5.5. Hệ số hình sóng của điện áp Fu
Hệ số hình sóng điện thoại của điện áp (F u) trên đường dây điện lực là là tỷ
số giữa trị số điện áp tạp âm kế của điện áp pha với trị số hiệu dụng của điện áp đó
Fu 

U ptak

U phd

(2-42)


- 17 -

Uphdk và Uohdk là trị số hiệu dụng của hài thứ k của điện áp pha và điện áp thứ
tự không trên đường dây điện lực (V)
2.5.6. Dòng điện gây nhiễu tương đương Itđ
Dòng điện gây nhiễu tương đương I tđ là dòng điện có tần số 800Hz trên
đường dây điện lực gây nên trên mạch thông tin một mức điện áp nhiễu tương
đương với dòng điện nhiễu thực tế (bao gồm tần số cơ bản và sóng hài) gây nên
được biểu thị bằng các công thức
I ptđ I ptak .K1 p

(A)

(2-43)

I otđ  I otak .K1o (A)

(2-44)

Trong đó:
- Iptak và Iotak là trị số hiệu dụng của hài thứ k của dòng diện pha và dòng điện
thứ tự không trên đường dây điện lực
- K1p và Kop là hệ số hiệu chỉnh khi tính toán ảnh hưởng từ do dòng điện pha
và dòng thứ tự không gây nên trên mạch điện thoại do xét đến các thành phần sóng
hài trên đường dây điện lực và điều kiện đi gần giữa hai đường dây

2.5.7. Hệ số hiệu chỉnh xét đến sự giảm bớt điện áp nhiễu λ
Hệ số hiệu chỉnh xét đến sự giảm bớt điện áp nhiễu do chiều dài đường dây thông
tin dài hơn đoạn đi gần gây nên
lk
k 1
g 2

n
lk
l' A
l' ' A


m1  2 k 1 m g  2 m2  2
n

m

(2-45)

- l’A và l’’A là đoạn đường dây không đi gần đường dây điện lực phía trước và
phía sau tính bằng (Km)
- mg; m1; m2 là số dây thông tin có nối đất trong đoạn đi gần và trong đoạn
không đi gần ở phía trước và phía sau
2.5.8. Hệ số che chắn S
Hệ số che chắn tổng hợp của các vật che chắn tính bằng tích số của các hệ số
che chắn của mỗi vật che chắn


- 18 -

S th S c .S r .S t

(2-46)

Trong đó:
- Sc Hệ số che chắn của vỏ cáp
- Sr Hệ số che chắn của đường sắt
- St Hệ số che chắn của dây chống sét
2.5.9. Tính toán trở kháng của nhóm dây Zn
Khi tính điện trở nối đất của các bộ phóng điện, cần biết trở kháng của nhóm
dây. Trở kháng của nhóm dây phụ thuộc số dây, chất, cỡ dây, dòng điện chạy qua
dây, khoảng cách dây và điện trở suất của đất ...
- Trường hợp đường dây thông tin chỉ có toàn là dây thép, trở kháng của mỗi
dây tính bằng công thức:
2
Z Fe  R Fe
. 2 . LFe  M .(n Fe  1)

2

(2-47)

(K/m)

Và trở kháng của nhóm dây bằng
Zn 

Z Fe
n Fe

(Ω/Km)

(2-48)

Trong đó:
- R là điện trở thuần, /km
-  = 2 f mà f là tần số tính toán, Hz ở đây là 50Hz
- L là điện cảm của dây, H/km
- M là hỗ cảm giữa các dây, H/km
- n là số dây
Trường hợp đường dây vừa có dây đồng và dây thép, trở kháng của mỗi dây
thép và dây đồng tính bằng các công thức
Z Fe  R

2
Fe



n
  . LFe  M . n Fe  1  Cu
k12



2







2






2
Z Cu  RCu
  2 . LCu  M .(nCu  1  k12 .n Fe 

2

(Ω/Km)

(2-49)

(Ω/Km)

(2-50)


- 19 -

Trong đó
k12 

2
RCu
  2 .( LCu  M ) 2
2
R Fe
  2 .( LFe  M ) 2

(2-51)

LFe ( 2. ln

c
 0,5.k 2 . ).10  4 (H/km)
d

(2-52)

LCu (2 ln

c
 0,5).10  4
d

(H/km)

(2-53)

(H/km)

(2-54)



2
M  2 ln
 1.10  4


1,78.K .a



Trong đó:
- c là chiều cao trung bình của dây thông tin, cm
- d là đường kính của dây thông tin, cm
- là hệ số từ thẩm, đối với dây thép lấy bằng 120
- k2 là hệ số tính toán, đối với tần số 50Hz lấy bằng 0,99; đối với tần số
800Hz lấy bằng 0,55.
- K là hệ số xét tác dụng lấn ra ngoài mặt đất, tính bằng
K  4. . đ .

- đ là điện điện dẫn suất của đất.
- a là khoảng cách trung bình giữa các dây dẫn, cm ; tính bằng
a n  1 a 2 .a3 ...a n và ai là khoảng cách từ dây thứ nhất đối với dây thứ i

Trường hợp có cả hai loại dây, trở kháng của nhóm dây tính bằng công thức
Z 

2
RCu

  2 . LCu  M .(nCu  1  k12 .n Fe )

nCu  k12 .n Fe

2

(Ω/Km)

(2-55)

2.6. KẾT LUẬN
Xác định các tham số tính toán này là cơ sở bước đầu cho việc nghiên cứu và
tính toán các tham số có liên quan đến sự ảnh hưởng của đường dây điện lực sang
đường dây thông tin tín hiệu đường sắt. Các tham số cơ bản này là tiền đề để tính
toán ảnh hưỡng nhiễu và ảnh hưởng nguy hiểm cho các chương tiếp theo.


- 20 -

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC SANG
ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT
3.1. TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG NGUY HIỂM[1]
3.1.1. Tính sức điện động cảm ứng
Sức điện động cảm ứng trên đường dây thông tin được tính trong trường hợp
đường dây điện lực có pha ngắn mạch qua đất. Có thể cho dòng điện ngắn mạch có
tần số 50Hz chạy trên dây điện lực không biến đổi về biên độ cũng như pha
Để dẫn đến kết quả mà đường dây điện lực đi gần đường dây thông tin gây
ảnh hưởng nguy hiểm ta xét xem mô hình dưới đây
I

Đường dây điện lực

atđ
dx
A

B
l1

x

ZV1

Đường dây thông tin

ZV2

C

D
lg

lg’

E
l2

lA
Hình 3.1: Sơ đồ đi gần dùng để tính toán sức điện động cảm ứng

trên đường dây thông tin.
Trên đoạn dây rất ngắn, xét phần tử dx cách đều đường dây thông tin một cự ly x
mô đun sức điện động cảm ứng từ do đường dây điện lực gây nên là
dE x  M (1 A) I dx

(3-1)

Trong đó:
- ω = 2πf là tần số góc của đường dây điện lực gây ảnh hưởng rad/s
- M(1-A) là hệ số hổ cảm (H/km), tính đối với khoảng cách ngang tương đương
atđ giữa hai đường dây tính bằng (m)

- I là dòng điện gây ảnh hưởng tính bằng (A)


- 21 -

Như vậy sức điện động cảm ứng trên cả chiều dài của đường dây đi gần ( l g )
song song bằng phương pháp tích phân ta được
E  M (1 A) I 1x l g  Z (1 A) I 1x l g

(V)

(3-2)

- Z(1-A) là môdun hỗ kháng giữa hai đường dây Ω/km
 M (1 A)  Z (1 A)

(3-3)

- l g là chiều dài đi gần của đường dây điện lực và đường dây thông tin
Như vậy sức điện động cảm ứng trên toàn tuyến đối với nhiều đoạn có đường
dây thông tin đi gần đường dây điện lực
n

E  I  Z (1 A) k l k (V)

(3-4)

k 1

- Z(1-A)k là môdun hỗ kháng giữa 2 đường dây trong đoạn đi gần thứ k
- lk chiều dài đoạn đi gần thứ k tính bằng (Km)
Trong trường hợp ta xét thêm hệ số che chắn thì công thức tính sức điện
động cảm ứng là
n

E  I  Z (1 A) k l k S ttk

(V)

(3-5)

k 1

- S ttk là hệ số che chắn
Thường chiều dài đường dây thông tin cần tính toán dài hơn chiều dài đoạn
đi gần trong trường hợp này cần tính lại điện thế đối với đất ở một đầu thông tin
trong khi đầu kia có nối đất
Căn cứ theo mô hình trên thì môdun của phần tử dòng điện do môdun của

phần tử sức điện động dEx gây nên bằng
di x 

 dE x
Z v1  Z v 2

(m)

(3-6)

Trong đó Zv1 và Zv2 là trở kháng vào của mạch thông tin 1 dây ở hai bên điểm x
 dE x di x Z v1  di x Z V 2

(m)

(3-7)

Nếu điểm E nối đất, căn cứ lý luận thông tin (phuơng trình điện báo) có thể tính
được điện thế do dEx gây nên điểm A trên mặt dây thông tin bằng


- 22 -

dU 

di x Z v1
ch A X

(3-8)

Trong đó:
- γA hệ số truyền dẫn của mạch thông tin 1 dây 1/km.
Trở kháng vào về phía cuối mạch dây thông tin không nối đất.
ZV 1 

ZC
th A X

(3-9)

Trở kháng vào phía cuối mạch dây thông tin có nối đất.
Z V 2 Z c th A (l A  X )

(3-10)

Trong đó:
- Zc trở kháng đặc tính của mạch thông tin 1 dây, Ω
- lA chiều dài đường dây thông tin, km thay vào (3-8) và sau khi biến đổi ta
được
dU 

i. .M 1 A  I .dx
Zc
 Z C .th A .(l A  X )
th A . X

.

i. .M 1 A  .I .dx
Zc


.ch A .(l A  X )
th A . X .ch A . X
ch A .l A

(3-11)
Nếu đoạn đi gần (BD) là song song, điện thế ở đầu A do sức điện động cảm
ứng trên toàn đoạn đi gần gây nên
UA 

i. .M 1 A  .I
ch A .l A

l1 l g

. ch A .(l A  X ).dx 
l1

i. .M 1 A  .I

 A .ch A .l A

. ch A .(l A  l1 )  sh A .l 2 

(3-12)

Căn cứ vào Hình 3-1, cho lA-l1 = lg + lg/2 và l2 = lg’- lg/2 bỏ dấu âm ta được.
UA 

2. .M 1 A  .I   A .l g


. sh
.ch A .l ' g 
 A .ch A .l A 
2


(3-13)

Nếu có nhiều đoạn đi gần với khoảng cách ngang khác nhau, ta có.
UA 

n
 .l
2. .I
. M 1 A  k .sh A k .ch A .l ' k
 A .ch A .l A k  1
2

Để đơn giản hóa, cho
sh

 A .l k  A .l k

và ch A .l ' k ch A .l ' g
2
2

Nếu xét thêm hệ số che chắn ta có

(3-14)


- 23 -

 .I .ch A .l ' g n
UA 
. M 1 A  k ..stk .l k
ch A .l A k  1

(3-15)

Nếu chiều dài mạch thông tin bằng chiều dài đoạn đi gần, tức là l 1=0, l2=0;
lA=lg thì công thức (3-13) có dạng đơn giản hơn
UA 

2. .M 1 A  .I

A

. th A .l A 

(3-16)

Thay các trị số vào và biến đổi đưa về công thức, đối với dây trần không tính
đến chiều dài. Đối với dây cáp ngắn hơn 40km với sẽ có thγ A.lA ≈ γA.lA khi đó có
thể viết lại dưới dạng sau
U A  .M (1 A) I l A

(3-17)

Nếu có nhiều đoạn đi gần có xét đến hệ số che chắn
n

U A I . Z (1 A) l k S tk

(V)

(3-18)

k 1

Trong trường hợp này điện thế ở điểm A sẽ bằng sức điện động cảm ứng trên
đường dây thông tin như công thức (3-5)
3.1.2. Tính toán ảnh hưởng nguy hiểm
- Sức điện động cảm ứng và điện thế cảm ứng nguy hiểm do đường dây điện
lực gây nên trên đường dây thông tin phải được xét và tính theo các quy định ở
chương I. Dòng điện gây ảnh hưởng của đường dây diện lực dùng trong tính toán
lấy như sau
- Dòng điện ngắn mạch (Inm) lấy bằng 70% trị số hiệu dụng dòng điện ngắn
mạch lúc ban đầu của đường dây điện lực
- Dòng công tác của đường dây điện lực không đối xứng (I ct) lấy bằng 100%
dòng điện công tác lớn nhất theo thiết kế
- Sức điện động và điện thế cảm ứng nguy hiểm do đường dây điện lực 3 pha
trung tính nối đất, lúc có 1 pha chập đất, gây nên trên đường dây thông tin phải
được tính với trường hợp ngắn mạch bất lợi nhất
- Dòng điện phóng qua người khi chạm vào dây thông tin chỉ tính trong
trường hợp đường dây điện lực trung tính không nối đất xảy ra chập đất 1 pha

- 24 -

3.1.2.1 Sức điện động cảm ứng trên dây trần và cáp thông tin do đường dây điện
lực 3 pha trung tính nối đất lúc có một pha chập đất.
Công thức tính sức điện động cảm ứng
n

E  .I nm . M (1 A) k .S k .l k

(V)

(7.1)

k 1

Trong đó:
- Inm dòng điện ngắn mạch của đường dây điện lực, A
- Ω = 2πf tần số góc của dòng điện công nghiệp
- f = 50Hz tần số của dòng điện công nghiệp, Rad/s
- M(1-A)k môđun của hệ số hỗ cảm giữa đường dây điện lực và đường dây
thông tin trong đoạn đi gần thứ k và được tính bằng công thức hoặc được xác định
bằng toán đồ thị với tần số 50Hz H/Km
- Sttk Hệ số che chắn tổng hợp đối với ảnh hưởng cảm ứng từ của vật che
chắn trong đoạn đi gần thứ k
- lk chiều dài đoạn đi gần tính toán thứ k, Km
- n số đoạn đi gần tính toán.
* Điện thế đối với đất ở đầu không nối đất của dây thông tin khi đầu kia nối
đất do ảnh hưởng từ của đường dây điện lực vận hành không đối xứng gây nên
được tính bằng các công thức sau đây
- Đối với dây trần chiều dài bất kỳ, và dây cáp chiều dài ngắn hơn 40 Km

n

U = ω.Ict.

M

(1 A) k

S ttk. l k

1

(V)

(7.2)

k 1

- Đối với dây cáp dài hơn 40 km:

ch A .l g,
U = ω.Ict .

ch Al A

n

M
.

k 1

(1 A ) k

.S ttk .l k

(V) (7.3)

Trong đó:
- Ict Dòng điện công tác của đường dây điện lực không đối xứng, (A)
- γA Hệ số truyền dẫn của mạch thông tin một dây tính ở tần số 50Hz (1/Km)


- 25 -

- l’A là chiều dài tính từ điểm giữa đoạn đi gần đến đầu nối đất của dây thông
tin, (Km);
- lA Chiều dài của đường dây thông tin, (Km).
3.1.2.2. Dòng điện phóng qua người khi chạm vào mạch 1 dây thông tin không
nối đất do ảnh hưởng điện của đường dây điện lực 3 pha trung tính không nối
đất có 1 pha chập đất
n

-3

I = 2,83 . 10 .Ud

m
k 1

lk
b.c. p k .q k
. 2
2
2
g  2 a tdk  b  c

(mA)

(7.4)

Trong đó:
- Ud Điện áp dây của đường dây điện lực, (V)
- atdk Khoảng cách tương đương giữa 2 đường dây trong đoạn đi gần tính toán
thứ k, m
- b và c độ cao trung bình của dây điện lực và dây thông tin, m
- mg Số dây thông tin có nối đất trong đoạn đi gần
- pk Hệ số che chắn đối với ảnh hưởng điện của dây chống sét trên đường dây
điện lực hay đường dây thông tin trong đoạn đi gần thứ k
- qk Là hệ số che chắn đối với ảnh hưởng điện của cây cối giữa đường dây
điện lực và đường dây thông tin trong đoạn đi gần thứ k
3.1.2.3- Điện thế cảm ứng trung bình trên dây thông tin không nối đất do ảnh
hưởng điện của đường dây điện lực 3 pha trung tính không nối đất có 1 pha
chập đất gây nên, được tính bằng công thức:
n

UA = 0,25.Ud .

lk

b.c. p k .q k
2
2
2
tdk  b  c
n
li

l 1 mi  2

 mg  2. a
k 1

(V)

( 7.5)

Trong đó:
+ li Chiều dài đoạn đường dây thông tin có số dây nối đất bằng nhau thứ i,
Km;
+ n' Số đoạn đường dây thông tin có số dây nối đất không bằng nhau.