Bảo vệ chống sét lan truyền trong mạng hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
-----------------------------

TRẦN HOÀNG VŨ

BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRONG MẠNG HẠ ÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
-----------------------------

TRẦN HOÀNG VŨ

BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRONG MẠNG HẠ ÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã ngành: 60520202

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : ……………………………………….
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày …
tháng … năm …
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
STT
1
2
3
4
5

Họ & Tên

Chức danh Hội đồng
Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa
(nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM


Độc lập - Tự do - Hạnh phúc.
-------------------------TP.HCM, ngày ….. tháng ….. năm …….

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN HOÀNG VŨ

Giới tính: Nam

Ngày, tháng năm sinh: 09/07/1984

Nơi Sinh: Long An

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

MSHV: 1241830044

I- TÊN ĐỀ TÀI:
BẢO VỆ CHỒNG SÉT LAN TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1.
2.
3.
4.
5.

Giới thiệu tổng quan về chống sét lan truyền
Tìm hiểu công nghệ chống sét lan truyền hiện đại
Mô hình và mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trong mạng hạ áp
Mô hình máy phát xung sét chuẩn
Đánh giá các giải pháp chống sét lan truyền trong mạng hạ áp

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/06/2013
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/12/2013
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.


Học viên thực hiện Luận văn

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, đầu tiên cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn
đến Ban Giám Hiệu & Quí Thầy Cô Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, Phòng Sau
Đại Học Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt
quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến PGS TS. Quyền Huy Ánh đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình
học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.


Xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể các bạn học viên lớp Cao học 12SMĐ Trường
Đại Học Công nghệ Tp.HCM khóa 2012-2013 đã động viên, khích lệ giúp đỡ tôi trong
quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Xin cảm ơn Thầy Cô - Gia Đình, Bạn Bè đã luôn bên tôi, động viên giúp đỡ tôi.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện Luận văn

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn (TBBV) của các hãng sản xuất khác nhau với các công nghệ đa dạng.
Việc lựa chọn TBBV có hiệu quả bảo vệ cao ở mức ít tốn kém nhất, thường gặp nhiều
khó khăn vì các nhà sản xuất thường cung cấp các thông tin liên quan đến ưu điểm về
sản phẩm mà không đề cập đến các nhược điểm. Vì vậy, cần nhận biết và đánh giá các
tính năng kỹ thuật quan trọng nhất và loại bỏ các thông tin không quan trọng, thậm chí


có thể gây lầm lẫn trong việc ra quyết định lựa chọn TBBV là yêu cầu bức thiết. Các
thông số kỹ thuật được xem xét để đánh giá thiết bị bảo vệ bao gồm: mức chịu quá áp
lâu dài, điện áp thông qua, giá trị xung, tuổi thọ, tốc độ đáp ứng, khả năng tản năng

lượng sét, công nghệ. Trong các thông số trên, thông số điện áp thông qua là quan
trọng nhất.
Đề tài này nghiên cứu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến trở oxide kim
loại (MOV) trong bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp. Xây dựng và
mô phỏng mô hình MOV hạ thế trong môi trường Matlab, kiểm tra đáp ứng mô hình
MOV với xung dòng chuẩn, xác định năng lượng hấp thụ của MOV, xác định công
thức tiêu tán trung bình của MOV và xác định số xung sét lặp lại mà MOV có thể chịu
được bằng phương pháp qui xung sét chuẩn (8/20µs) ra xung vuông. Các thông số cần
nhập vào của mô hình MOV đơn giản, hoàn toàn được cung cấp bởi nhà sản xuất. Hơn
nữa, người sử dụng còn có khả năng cập nhật thêm cho mô hình khi cần thiết.
Ngoài ra, luận văn cũng đề cập đến các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả bảo vệ
chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp nhằm tối ưu hóa các tính năng bảo vệ và
nâng cao độ tin cậy trong quá trình vận hành. Các yếu tố ảnh hưởng này bao gồm: công
nghệ chống sét, sự lựa chọn phối hợp bảo vệ của các TBBV và đánh giá hiệu quả bảo
vệ của các thiết bị lọc sét.
Luận văn bao gồm các nội dung chính sau đây:
1. Giới thiệu tổng quan về chống sét lan truyền.
2. Tìm hiểu công nghệ chống sét lan truyền hiện đại.
3. Mô hình và mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trong mạng hạ áp.
4. Mô hình máy phát xung sét chuẩn.
5. Đánh giá các giải pháp chống sét lan truyền trong mạng hạ áp.
6. Kết luận.

ABSTRACT
Currently on the market there are many types of devices Surge protection on power
lines ( TBBV ) by different manufacturers with diverse technologies . The selection
TBBV high effective protection at the least expensive , often difficult because
manufacturers often provide information related to product advantages without the
disadvantages mentioned . Therefore , it is necessary to identify and evaluate the key
technical features and remove the unimportant information , and even can cause

confusion in the selection decision is TBBV urgent requirement . The specifications are
reviewed to assess the protective device includes : a long-term bear the pressure ,


through voltage , pulse value , longevity, speed of response , the lightning energy
dissipation capability , the technology . In the above parameters , voltage parameters
passed is most important .
This topic studied composition and operation principle of metal oxide varistor
(MOV) for Surge protection on low voltage power line. Construction and simulation
models MOV voltage in Matlab environment, meet the test pulse flow model with
standard MOV, determine the energy absorbed by MOV, determine average formulas
dissipation of MOV and determine the MOV lightning pulse repetition that can
withstand lightning impulse provided by the standard method (8/20μs) square pulses.
The parameters of the model enter into MOV simple, entirely provided by the
manufacturer. Furthermore, users can also add the ability to update the model as
needed.
In addition, the thesis also mentions the factors affecting effective lightning
protection on low voltage power line in order to optimize the security features and
enhanced reliability during operation. Factors affecting this include lightning
protection technology, the choice of the protection coordination and assessment TBBV
protective effect of the clay filter device.
Thesis includes the following main contents:
1. Overview of Surge Protection.
2. Learn Surge Protection technology modern.
3. Model and Simulation Surge Protection devices in low voltage networks.
4. Model standard lightning impulse generator.
5. Evaluate solutions Surge in low voltage networks.
6. Conclusion.

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
TÓM TẮT ĐỀ TÀI.................................................................................................... iii
ABSTRACT............................................................................................................... iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT..................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... x
DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................... xii


CHƯƠNG MỞ ĐẦU
I. GIỚI THIỆU........................................................................................................... 01
1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 01
2. Nguyên nhân hình thành sét........................................................................... 02
3. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................. 04
II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Mục tiêu của đề tài......................................................................................... 05
2. Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 06
3. Điểm mới của luận văn.................................................................................. 06
4. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu............................................. 06
4.1. Phương pháp luận.................................................................................... 06
4.2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 07
5. Nội dung luận văn.......................................................................................... 07
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN
ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP & PHẦN MỀM MATLAB
1.1 GIỚI THIỆU................................................................................................ 08
1.2 TẦN SUẤT XUẤT HIỆN SÉT.................................................................... 10
1.3 DẠNG XUNG SÉT...................................................................................... 10
1.3.1 Dạng sóng 10/35µs................................................................................ 10
1.3.2 Dạng sóng 8/20µs.................................................................................. 11
1.4 BIÊN ĐỘ XUNG SÉT

1.4.1 Hiện tượng quá độ................................................................................. 12
1.4.2 Tỷ lệ xuất hiện của hiện tượng quá độ................................................... 13
1.4.3 Hiện tượng quá độ tiêu biểu.................................................................. 15
1.4.4 Bảo vệ quá độ........................................................................................ 16
1.5 Các thiết bị bảo vệ quá áp ............................................................................. 16
1.5.1. Bộ lọc.................................................................................................... 16
1.5.2. Máy biến áp cách ly.............................................................................. 17
1.5.3. Khe hở phóng điện................................................................................ 17
1.5.4. Diod thác Silic....................................................................................... 19
1.5.5. Biến trở oxid kim loại (MOV)............................................................... 19
1.6 CÁC THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG CẤP
NGUỒN HẠ ÁP
1.6.1 Thiết bị cắt sét....................................................................................... 21
1.6.2 Thiết bị lọc sét ...................................................................................... 22


1.7. CÁC TIÊU CHUẨN TRONG BẢO VỆ QUÁ ÁP
1.7.1 Bảo vệ quá áp theo ANSI/IEEE........................................................... 22
1.7.2 Bảo vệ quá áp theo IEC........................................................................ 23
1.7.3 Hệ thống bảo vệ chống sét hạ áp.......................................................... 23
1.7.4 Chống sét lan truyền............................................................................. 25
a) Chống sét lan truyền cho trạm biến áp ³ 1000v (1kv)
b) Chống sét lan truyền cho lưới điện hạ thế 3 pha 220/380v – 50/60hz
1.8. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB
1.8.1. Khởi động chương trình Matlab........................................................... 29
1.8.2. Các khối sử dụng trong mô hình.......................................................... 30
1.8.3. Giới thiệu công cụ Curve Fitting Toolbox........................................... 32
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
HIỆN ĐẠI
2.1 GIỚI THIỆU.......................................................................................... 36

2.2 CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN
HẠ ÁP
2.2.1 Khe phóng điện (Spark Gap)............................................................... 37
2.2.2. MOV (Metal Oxide Varistor)........................................................ 39
2.2.3. SAD (Silicon Avalanche Diode) ................................................... 39
2.2.4. TDS (Transient Discriminating Suppressor)................................. 40
2.2.5 Hệ thống phân tán năng lượng sét (DAS)........................................... 41
2.3. CÁC MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN HIỆN ĐẠI
2.3.1. Mô hình MOV của MatLab................................................................ 43
2.3.2. Xây dựng mô hình MOV hạ thế......................................................... 45
2.3.3. Xây dựng sơ đồ khối mô hình Spark Gap........................................... 58
2.3.4. Mô hình Triggered Spark Gap............................................................ 63
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
3.1. Giới thiệu.................................................................................................... 67
3.2. Tổng quan về các MOV hạ thế đang sử dụng để chế tạo thiết bị chống sét trên
đường nguồn hạ áp............................................................................................ 68
3.3. Các chỉ tiêu chính đánh giá thiết bị chống sét lan truyền............................ 68
3.4. MOV đơn khối............................................................................................ 69


3.4.1. Phương pháp bình phương nhỏ nhất...................................................... 69
a) Dạng hàm bậc nhất.................................................................................. 69
b) Dạng hàm bậc hai.................................................................................... 70
3.4.2. Mô phỏng và đo lường điện áp dư (Vr) MOV đơn khối........................ 71
3.5. MOV đa khối.............................................................................................. 82
3.5.1. Hệ số dự trữ......................................................................................... 82
3.5.2. Mô phỏng và đo lường điện áp ngưỡng của MOV đa khối.................. 92
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG
4.1 Giới thiệu................................................................................................... 99

4.2 Các dạng xung không chu kỳ chuẩn và phương trình toán của
mô hình...................................................................................................... 99
4.3 Xây dựng mô hình nguồn phát xung......................................................... 103
4.4 Kết luận.................................................................................................... 107
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRONG MẠNG HẠ ÁP
5. 1. Giới thiệu.................................................................................................. 108
5.2. Đánh giá ưu và nhược điểm của MOV đơn và đa khối chống sét lan truyền
trên đường nguồn hạ áp............................................................................... 111
5.3. Ảnh hưởng của thiết bị lọc sét.................................................................... 112
5.3.1. Trường hợp 1 (bảo vệ một tầng + thiết bị lọc sét)........................... 112
5.3.2. Trường hợp 2 (phối hợp bảo vệ hai tầng + thiết bị lọc sét)............. 115
5.3.3. So sánh hiệu quả bảo vệ của công nghệ SG, TSG, MOV................ 117
5.3.4 So sánh hiệu quả bảo vệ của 3 trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng
TSG1-MOV, MOV1-MOV2 và SG1-MOV2............................................ 119
5.3.5. Phối hợp bảo vệ quá áp 3 tầng........................................................ 121
5.3.6. So sánh hiệu quả bảo vệ của 2 trường hợp phối hợp bảo vệ hai tầng và
ba tầng...................................................................................................... 123
CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN..................... 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 128
PHỤ LỤC


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ANSI: American National Standards Institute: Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ
CM: Common Mode: Trạng thái phổ biến
DM: Differential Mode : Trạng thái khác biệt
GDT : Gas Discharge Tube : Ống phóng khí
IEC: International Electrotechnical Commission: Hội đồng kỹ thuật quốc tế
IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers: Học viện kỹ sư điện – điện tử

MOV : Metal Oxide Varistor: Biến trở Oxide kim loại
PE: Protect Earth: Bảo vệ nối đất


PEN: Protect Earth Neutral: Bảo vệ trung tính + bảo vệ nối đất nối chung
SPD: Surge Protection Device : Thiết bị bảo vệ quá áp
TBBV: Thiết bị bảo vệ
TGS : Trigger Spark Gap: Khe hở phóng điện
TN: Hệ thống nối đất TN
TNC: Hệ thống nối đất TNC
TNS: Hệ thống nối đất TNS
TT: Hệ thống nối đất TT
SG: Spark Gap (khe phóng điện)
TSG: Trigger Spark Gap (khe hở phóng điện tự kích)
MOV: Metal Oxide Varistor (biến trở oxide kim loại)
SAD: Sillicon Avalanche Diode
TDS: Transient Discriminating Suppressor
Iref : Dòng điện quy chuẩn trên một đĩa MOV

DANH MỤC CÁC BẢNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG
NGUỒN HẠ ÁP & PHẦN MỀM MATLAB
Bảng 1.1: Điện áp và dòng điện của quá độ điển hình trong nhà.
Bảng 1.2. Trạng thái bảo vệ quá áp đối với lưới điện hạ áp
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN HIỆN
ĐẠI
Bảng 2.1: Bảng thông số cho trong catalogue của 5 loại MOV hạ thế của Siemens.


Bảng 2.2: Bảng tổng hợp kết quả điện áp dư trên mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng

MOV hạ thế Siemens với xung dòng 8/20s.
Bảng 2.3: Bảng thông số cho trong catalogue của 2 loại MOV hạ thế của AVX
Bảng 2.4: Bảng tổng hợp kết quả điện áp dư trên mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng
MOV hạ thế của hãng AVX với xung dòng 8/20s.
Bảng 2.5: Bảng thông số cho trong catalogue của MOV hạ thế của hãng Littelfuse.
Bảng 2.6: Bảng tổng hợp kết quả điện áp dư trên mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng
MOV hạ thế của hãng Littelfuse với xung dòng 8/20s.
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
Bảng 3.1. Xung sét cực đại theo vùng bảo vệ và mật độ sét
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả điện áp dư trên mô hình MOV hạ thế đơn khối khi
mô phỏng với dòng xung 8/20s với biên độ và điện áp ngưỡng khác nhau.
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp phương trình liên hệ giữa điện áp dư (Vr) và điện áp ngưỡng
(Vn) của MOV đơn khối.
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp thông số điện áp dư và đặc tuyến vừa xây dựng so với
catalog của nhà sản xuất và sai số.
Bảng 3.5: Bảng tổng kết hệ số dự trữ của MOV-8KA mắc song song
Bảng 3.6: Bảng tổng hợp thông số điện áp dư khi tiến hành mô phỏng MOV đa khối
trên Matlab.
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp phương trình liên hệ của điện áp dư theo điện áp ngưỡng và
dòng xung sét của MOV đa khối.
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG
Bảng 4.1: xung dòng và xung áp chuẩn
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRONG MẠNG HẠ ÁP
Bảng 5.1. So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp bảo vệ một tầng +
bộ lọc sét
Bảng 5.2.So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng có bộ
lọc sét
Bảng 5.3. So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp SG, TSG, MOV

Bảng 5.4. So sánh điện áp thông qua trong ba trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng
Bảng 5.5. Bảng so sánh điện áp thông qua trong 2 trường TSG1-MOV TSG1-MOV2
MOV3

DANH MỤC CÁC HÌNH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
Hình Cơ bản nguyên nhân hình thành sét
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG
NGUỒN HẠ ÁP & PHẦN MỀM MATLAB


Hình 1.1 Dạng sóng xung quá áp trên đường nguồn hạ áp (với thời gian ngắn
là 1ms)
Hình 1.2 Quan hệ tần suất xuất hiện sét theo biên độ
Hình 1.3. Sét đánh trực tiếp vào kim thu trên sét trên đỉnh công trình
Hình 1.4. Sét đánh trực tiếp vào đường dây không lân cận công trình
Hình 1.5. Dạng sóng 10/350µs
Hình 1.6. Sét đánh vào đường dây trên không ở vị trí cách xa công trình
Hình 1.7. Sét đánh gián tiếp cảm ứng vào công trình
Hình 1.8. Dạng sóng 8/20µs
Hình 1.9. Lựa chọn SPD theo mức độ lộ thiên của công trình
Hình 1.10: Tỷ lệ xuất hiện của xung theo biên độ điện áp tại các khu vực không được
bảo vệ.
Hình 1.11a: Dạng sóng 0.5  s-100kHz (áp mạch hở)
Hình 1.11b: Dạng sóng gián tiếp (phía ngoài)
Hình 1.12. Tủ phân phối chính với thiết bị chống sét trên đường truyền
Hình 1.13. Một số thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn và đường tín hiệu
Hình 1.14. Các cấp độ bảo vệ quá áp dựa vào khả năng chịu quá áp của thiết bị

Hình 1.15a. Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế (loại đơn cực và đa cực) dùng
cho mạng điện 1 pha
Hình 1.15b. Cách lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp hạ thế (loại đơn cực và đa cực) dùng
cho mạng điện 3 pha
Hình 1.16 Hệ thống chống sét lan truyền
Hình 1.17. Thanh “Start bar” của chương trình Matlab và các công cụ thuộc thư viện
“Simulink”
Hình 1.18. Thư viện Simulik trong chương trình Matlab
Hình 1.19 a.Thao tác mở cửa sổ làm việc
Hình 1.19 b. Cửa sổ làm việc
Hình 1.20. Giao diện tạo Curve Fitting Toolbox
Hình 1.21. Cửa sổ Workspace
Hình 1.22. Cửa sổ Data
Hình 1.23. Cửa sổ Fitting
Hình 1.24. Đồ thị y= F(x)
Hình 1.25. Cửa sổ Analysis


CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN HIỆN
ĐẠI
Hình 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TSG
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị
Hình 2.3. Chống sét theo nguyên lý phân tán năng lượng sét
Hình 2.4 Quan hệ dòng điện –điện áp của mô hình MOV
Hình 2.5: Hộp thoại của mô hình MOV trong MatLab
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý của mô hình
Hình 2.7: Sơ đồ mạch tương đương của mô hình MOV đề nghị.
Hình 2.8: Đặc tính V-I của MOV có sai số TOL 10% .
Hình 2.9: Sơ đồ mô hình điện trở phi tuyến V=f(I) của MOV
Hình 2.10: Mô hình MOV hạ thế.

Hình 2.11: Biểu tượng mô hình MOV hạ thế.
Hình 2.12: Hộp thoại khai báo biến Parameters của mô hình MOV hạ thế & nguồn
phát xung.
Hình 2.13: Hộp thoại Initialization của mô hình MOV hạ thế & nguồn xung dòng.
Hình 2.14: đoạn chương trình tự động thông báo lỗi
Hình 2.15: Hộp thoại thông số của mô hình MOV hạ thế & Nguồn xung
Hình 2.16: Sơ đồ mô phỏng đáp ứng của MOV hạ thế đề nghị.
Hình 2.17: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV B40K275 (hãng
Siemens) với xung 5kA 8/20s.
Hình 2.18: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV B40K275
(hãng Siemens) với xung 10kA 8/20s.
Hình 2.19: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV B40K275 (hãng
Siemens) với xung 20kA 8/20s.
Hình 2.20: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV VE13M02750K
(hãng AVX) với xung 1kA 8/20s.
Hình 2.21.: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV
VE13M02750K (hãng AVX) với xung 2kA 8/20s
Hình 2.22: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV V275LA40A
(hãng Littelfuse) với xung 1kA 8/20s.


Hình 2.23: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV V275LA40A
(hãng Littelfuse) với xung 3kA 8/20s.
Hình 2.24: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng MOV V275LA40A
(hãng Littelfuse) với xung 5kA 8/20s.
Hình 2.25. Sơ đồ khối điều khiển SC
Hình 2.26. Khai báo các thông số trong Breaker
Hình 2.27. Sơ đồ mô phỏng phóng điện khe hở không khí trong MatLab
Hình 2.28. Các thông số cần khai báo cho mô hình Spark Gap
Hình 2.29. Tạo biểu tượng cho mô hình trong MATLAB

Hình 2.30. Biểu tượng mô hình khe hở phóng điện không khí Spark Gap
Hình 2.31. Sơ đồ mạch mô phỏng Spark Gap với nguồn xung áp
Hình 2.32.Khai báo các thông số của mô hình nguồn xung áp
Hình 2.33. Khai báo các thông số của mô hình Spark Gap
Hình 2.34. Đáp ứng của Spark Gap có Vbreaker = 3kA với xung áp 1.2/50µs 5kV
Hình 2.35. Đáp ứng của Spark Gap có Vbreaker = 3kV với xung áp 10/700µs 10kV
Hình 2.36. Sơ đồ cấu tạo Triggered Spark Gap với điện trở phi tuyến
Hình 2.37. Sơ đồ khối điều khiển
Hình 2.38. Sơ đồ cấu tạo của khối điện trở phi tuyến
Hình 2.39. Sơ đồ mạch mô phỏng đáp ứng của chống sét TSG
Hình 2.40. Khai báo thông số cho TSG
Hình 2.41.Đáp ứng của mô hình TSG với xung dòng 8/20µs 3kA
Hình 2.42. Đáp ứng của mô hình TSG với xung dòng 8/20µs 5kA
Hình 2.43. Đáp ứng của mô hình TSG với biên độ xung 20kA
Hình 2.44. đáp ứng của mô hình TSG với xung dòng 10/3350µs 3kA
Hình 2.45. Đáp ứng của mô hình TSG với xung 10/350µs 10kA
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN TRONG MẠNG HẠ ÁP
Hình 3.1. Các dạng xung sét tiêu chuẩn
Hình 3.2: Sơ đồ mô phỏng MOV hạ thế đơn khối
Hình 3.3: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế đơn khối Iđm = 4.5KA (TOL =
10%) với xung thử 1.5KA 8/20s.


Hình 3.4: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế đơn khối Iđm = 4.5KA (TOL =
10%) với xung thử 3KA 8/20s.

Hình 3.5: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế đơn khối Iđm = 4.5KA (TOL =
10%) với xung thử 10KA 8/20s.

Hình 3.6: Đặc tính Vr-Vn của MOV hạ thế đơn khối 4.5KA, TOL = 10%
Hình 3.7: Đặc tính Vr-Vn của MOV hạ thế đơn khối 8KA, TOL = 10%
Hình 3.8: Đặc tính Vr-Vn của MOV hạ thế đơn khối 25KA, TOL = 10%
Hình 3.9: Đặc tính Vr-Vn của MOV hạ thế đơn khối 40KA, TOL = 10%
Hình 3.10: Đặc tính Vr-Vn của MOV hạ thế đơn khối 70KA, TOL = 10%
Hình 3.11: Đặc tính Vr-Vn của MOV hạ thế đơn khối 100KA, TOL = 10%
Hình 3.12: Mạch điện phân tích của những biến trở ZnO hoạt động song song.
Hình 3.13: Sơ đồ mô phỏng đáp ứng của hai MOV hạ thế 8KA.
Hình 3.14: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng sử dụng hai MOV8KA (TOL = 5%) với xung 10KA 8/20s.
Hình 3.15: Dòng qua MOV1 và MOV2 khi mô phỏng sử dụng hai MOV-8KA (TOL =
5%) với xung 10KA 8/20s.

Hình 3.16: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng sử dụng hai MOV8KA (TOL = 6%) với xung 10KA 8/20s.
Hình 3.17: Dòng qua MOV1 và MOV2 khi mô phỏng sử dụng hai MOV-8KA (TOL =
6%) với xung 10KA 8/20s.

Hình 3.18: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng sử dụng hai MOV8KA (TOL = 7%) với xung 10KA 8/20s
Hình 3.19: Dòng qua MOV1 và MOV2 khi mô phỏng sử dụng hai MOV-8KA (TOL =
7%) với xung 10KA 8/20s.

Hình 3.20: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng sử dụng hai MOV8KA (TOL = 8%) với xung 10KA 8/20s.
Hình 3.21: Dòng qua MOV1 và MOV2 khi mô phỏng sử dụng hai MOV-8KA (TOL =
8%) với xung 10KA 8/20s.

Hình 3.22: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng sử dụng hai MOV8KA (TOL = 9%) với xung 10KA 8/20s.
Hình 3.23: Dòng qua MOV1 và MOV2 khi mô phỏng sử dụng hai MOV-8KA (TOL =
9%) với xung 10KA 8/20s.


Hình 3.24: Dòng và áp của mô hình MOV hạ thế khi mô phỏng sử dụng hai MOV8KA (TOL = 10%) với xung 10KA 8/20s.

Hình 3.25: Dòng qua MOV1 và MOV2 khi mô phỏng sử dụng hai MOV-8KA(TOL =
10%) với xung 10KA 8/20s.

Hình 3.26: Quan hệ giữa sai số điện áp ngưỡng và hệ số dự trữ với xung thử có biên
độ 10KA, 15KA, 20KA và 25KA
Hình 3.27: Quan hệ giữa sai số điện áp ngưỡng và hệ số dự trữ với xung thử có biên
độ 40KA, 70KA và 100KA
Hình 3.28: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 10KA (2xMOV-8KA)
Hình 3.29: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 15KA (4xMOV-8KA)
Hình 3.30: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 20KA (5xMOV-8KA)
Hình 3.31: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 25KA (7xMOV-8KA)
Hình 3.32: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 40KA (12xMOV-8KA)
Hình 3.33: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 70KA (23xMOV-8KA)
Hình 3.34: Đặc tính Vr-Vn của MOV đa khối 100KA (32xMOV-8KA)
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGUỒN PHÁT XUNG
Hình 4.1: Dạng sóng xung không chu kỳ chuẩn
Hình 4.2: Dạng sóng xung gồm tổng của 2 thành phần
Hình 4.3: Đường cong xác định b/a từ tỷ số t2/t1
Hình 4.4: Đường cong xác định at1 từ tỷ số b/a, khi biết t1
Hình 4.5: Đường cong xác định I1/I từ tỷ số b/a, khi biết I1
Hình 4.6: Mô hình toán của xung dòng
Hình 4.7a: Nguồn xung dòng không chu kỳ.
Hình 4.7b: Nguồn xung áp không chu kỳ.
Hình 4.8: Mô hình nguồn xung dòng và áp không chu kỳ.
Hình 4.9a: Sơ đồ mô phỏng nguồn xung dòng
Hình 4.9b: Sơ đồ mô phỏng nguồn xung áp
Hình 4.10: Thông số mô hình nguồn xung dòng
Hình 4.11. Khai báo các thông số yêu cầu
Hình 4.12: Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 20kA
Hình 4.13: Dạng sóng nguồn xung dòng 8/20µs biên độ 3kA

Hình 4.14: Thông số mô hình nguồn xung áp
Hình 4.15. Dạng sóng nguôn xung áp 1,2/50 µs biên độ 5kV


Hình 4.16. Dạng sóng nguồn áp 10/700 µs biên độ 5kV
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRONG MẠNG HẠ ÁP
Hình 5.1. Mô hình phối hợp bảo vệ tầng một + bộ lọc sét
Hình 5.2. Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L = 30µH, rL =
1.7m Ω, C = 50µF với xung dòng 20kA 8/20µs
Hình 5.3. Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L = 150µH, rL =
17m Ω, C = 50µF với xung dòng 20kA 8/20µs
Hình 5.4. Mô hình phối hợp bảo vệ hai tầng + bộ lọc sét
Hình 5.5. Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L = 30µH, rL =
1.7m Ω, C = 50µF với xung dòng 20kA 8/20µs,
Hình 5.6. Điện áp thông qua tải trong trường hợp sử dụng bộ lọc sét L = 150µH, rL =
17m Ω, C = 50µF với xung dòng 20kA 8/20µs
Hình 5.7 Mô hình so sánh MOV – SG - TSG
Hình 5.8. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 20kA 8/20µs
Hình 5.9. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 3kA 8/20µs
Hình 5.10 Mô hình so sánh bảo vệ 2 tầng TSG1-MOV, MOV1-MOV2 và SG1-MOV2
Hình 5.11. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 20kA 8/20µs
Hình 5.12. Điện áp thông qua tải trường hợp xung dòng 3kA 8/20µs
Hình 5.13. Mô hình thử nghiệm phối hợp bảo vệ 3 tầng (TSG1-MOV2-MOV3)
Hình 5.14. Các thông số của TSG1
Hình 5.15. Các thông số của MOV2
Hình 5.16. Các thông số của MOV3
Hình 5.17. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng TSG1-MOV2MOV3, xung dòng 20kA 8/20µs
Hình 5.18. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 3 tầng TSG1-MOV2MOV3, xung dòng 3kA 8/20µs
Hình 5.19 Mô hình phối hợp bảo vệ hai tầng và ba tầng

Hình 5.20. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng MOV1-MOV2 và
phối hợp bảo vệ 3 tầng MOV1-MOV2-MOV3, xung dong 8/20us 20 KA
Hình 5.21. Điện áp thông qua tải trường hợp phối hợp bảo vệ 2 tầng MOV1-MOV2 và
phối hợp bảo vệ 3 tầng MOV1-MOV2-MOV3, xung dong 8/20us 3 KA

CHƯƠNG MỞ ĐẦU


I. GIỚI THIỆU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, khí hậu Việt
Nam rất thuận lợi cho việc phát sinh, phát triển của dông sét. Số ngày dông có ở Việt
Nam trên toàn khu vực thuộc loại khá lớn. Trong mạng điện, quá điện áp và quá trình
quá độ do sét đánh là nguyên nhân chủ yếu gây ra các sự cố lưới điện và làm hư hỏng
các thiết bị lắp đặt trên lưới. Nên việc đề ra các giải pháp chống sét, lựa chọn, phối hợp
các thiết bị bảo vệ phù hợp và nghiên cứu chế tạo thiết bị chống sét đóng vai trò rất
quan trọng.
Hiện nay, chống sét trực tiếp đã được quan tâm tương đối với các giải pháp từ cổ
điển đến hiện đại. Tuy nhiên, số liệu thống kê chỉ ra hơn 70% hư hỏng do sét gây ra lại
do sét đánh lan truyền hay ghép cảm ứng theo đường cấp nguồn và đường truyền tín
hiệu.
Bên cạnh việc nghiên cứu chống sét đánh trực tiếp, việc nghiên cứu chống sét
đánh lan truyền hay ghép cảm ứng trên đường nguồn cũng đóng một vai trò quan trọng
để lựa chọn thiết bị bảo vệ chống quá điện áp do sét phù hợp.
Nhìn chung, mạng hạ áp không truyền tải công suất lớn nhưng lại trải trên diện
rộng và cung cấp điện năng trực tiếp cho các hộ tiêu thụ nên nó lại là nguyên nhân dẫn
sét vào công trình, gây ngừng dịch vụ, hư hỏng thiết bị. Thống kê cho thấy, hậu quả
không mong muốn của quá áp do sét lan truyền trên mạng phân phối hạ áp gây ra thiệt
hại rất lớn và nhiều lúc không thể đánh giá cụ thể được. Vấn đề được đề cập một cách
cấp bách trong những năm gần đây là các trang thiết bị điện tử đã trở thành các thiết bị

được sử dụng ngày càng nhiều và rất phổ biến trong các tòa nhà, các công trình ở mọi
lãnh vực như bưu chính viễn thông, phát thanh, truyền hình, công nghiệp…. Các thiết
bị này vốn rất nhạy cảm với điện áp và cách điện dự trữ của chúng rất mong manh vì
thế cần phải tính toán lựa chọn, phối hợp và kiểm tra các thiết bị bảo vệ chống quá áp
một cách hiệu quả, chính xác để tránh xảy ra hư hỏng cho các thiết bị này.
Do các thiết bị chống quá áp là thiết bị phi tuyến cho nên việc đánh giá các đáp
ứng ngõ ra ứng với sóng sét lan truyền với mức chính xác cao theo phương pháp giải
tích truyền thống gặp nhiều khó khăn. Bên cạnh đó, do nước ta vẫn còn bị hạn chế về
trang thiết bị thí nghiệm cao áp, số lượng phòng thí nghiệm cao áp còn khiêm tốn nên
rất khó khăn cho công tác thiết kế, nghiên cứu bảo vệ chống quá áp do sét lan truyền
tại Việt Nam. Tuy nhiên, ngày nay, với sự phát triển của kỹ thuật mô hình hoá và mô


phỏng đã giúp cho chúng ta hiểu biết thêm về sự tương tác giữa các yếu tố cấu thành
một hệ thống cũng như toàn bộ hệ thống, đặc biệt là rất hữu ích cho việc mô phỏng sét.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu và một số nhà sản xuất thiết bị chống quá áp do sét
lan truyền trên đường nguồn hạ áp cùng một số phần mềm mô phỏng hỗ trợ đã đề ra
mô hình thiết bị chống sét lan truyền với mức độ chi tiết và quan điểm xây dựng mô
hình khác nhau. Tuy nhiên, do đặc điểm của phương pháp mô hình hoá mô phỏng và
yêu cầu về mức độ chính xác, mức tương đồng cao giữa mô hình và nguyên mẫu, các
phương pháp xây dựng mô hình và mô phỏng các thiết bị chống sét lan truyền vẫn còn
nhiều tranh cãi và tiếp tục nghiên cứu phát triển.
Luận văn này đi sâu vào nghiên cứu mô hình các thiết bị chống quá áp do sét trên
đường nguồn hạ áp, sau đó sử dụng phần mềm mô phỏng đánh giá hiệu quả bảo vệ của
hệ thống chống quá áp. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp một công cụ mô phỏng hữu ích
cho các nhà nghiên cứu, các giảng viên, sinh viên các trường đại học trong việc nghiên
cứu các đáp ứng của thiết bị chống quá áp dưới tác động của xung sét lan truyền và
đánh giá hiệu quả của các hệ thống bảo vệ chống quá áp do sét lan truyền.
2. Nguyên nhân hình thành sét:
Cơ chế hình thành một cơn sét nói chung khá phức tạp, có nhiều công trình nghiên

cứu về quá trình nhiễm điện của một đám mây dông cũng như cơ chế phát triển của tia
sét hướng xuống đất, ngoài ra cũng còn nhiều vấn đề khác liên quan đến sét và chúng
tôi mong rằng sẽ có dịp được trình bày chi tiết hơn trong các bài báo khác, ở đây chúng
tôi chỉ xin đề cập đến một giả thuyết phổ biến nhất để giải thích nguyên nhân tạo dông
sét như sau :

Hình : Cơ bản nguyên nhân hình thành sét


Dông là hiện tượng khí quyển liên quan với sự phát triển mạnh mẽ của đối lưu
nhiệt và các nhiễu động khí quyển, nó thường xảy ra vào mùa hè là thời điểm mà sự
trao đổi nhiệt giữa mặt đất và không khí rất lớn. Những luồng không khí nóng mang
theo hơi nước bay lên đến một độ cao nào đấy và nguội dần, lúc đó hơi nước tạo thành
những giọt nước nhỏ hay gọi là tinh thể băng chúng tích tụ trong không gian dưới dạng
những đám mây. Trái đất càng bị nóng thì không khí nóng càng bay lên cao hơn, mây
càng dày hơn đến một lúc nào đó thì các tinh thể băng trong mây sẽ lớn dần và rơi
xuống thành mưa. Mây càng dày thì màu của nó càng đen hơn. Sự va chạm của các
luồng khí nóng đi lên và các tinh thể băng đi xuống trong đám mây sẽ làm xuất hiện
các điện tích mà ta gọi là đám mây bị phân cực điện hay đám mây tích điện. Các phần
tử điện tích âm có khối lượng lớn nên nằm dưới đáy đám mây còn các phần tử điện tích
dương nhẹ hơn nên bị đẩy lên phần trên của đám mây.
Như vậy, trong bản thân đám mây đã hình thành một điện trường cục bộ của một
lưỡng cực điện và dưới tác dụng của điện trường cục bộ này các phần tử sẽ di chuyển
nhanh hơn, điện tích được tạo ra nhiều hơn và điện trường càng mạnh hơn. Quá trình
này tiếp diễn cho đến lúc điện trường đạt giá trị tới hạn và gây ra phóng điện nội bộ
trong đám mây mà ta gọi là chớp.
Ngoài ra khoảng không gian bên dưới đám mây thường có một lớp điện tích dương
gọi là điện tích không gian vì vậy giữa phần đáy đám mây mang điện âm và lớp điện
tích dương này lại hình thành một điện trường riêng và chính điện trường này làm phát
sinh một tia sét ban đầu gọi là dòng tiên đạo di chuyển xuống đất với tốc độ khoảng

150km/s. Trong quá trình phát triển xuống đất, dòng tiên đạo mang theo một điện thế
rất lớn sẽ ion hóa lớp không khí trên đường đi của nó, nơi nào có cách điện không khí
yếu thì dòng tiên đạo sẽ phát triển về hướng đó vì vậy ta thấy dòng tia sét đi xuống
không phải là đường thẳng mà thường có dạng ngoằn ngoèo, phân nhánh. Ngoài ra do
hiệu ứng cảm ứng điện nên phần mặt đất nằm bên dưới đám mây dông sẽ mang một
lượng điện dương. Lượng điện này sẽ phân bố trên các vật có khả năng dẫn điện như
nhà cửa, cây cối, công trình, trụ điện, tháp anten......, vật nào dẫn điện càng tốt thì điện
tích phân bố trên vật đó càng lớn và điện trường của nó càng mạnh so với các vật xung
quanh. Vì vậy, khi dòng tiên đạo phát triển xuống gần mặt đất thì nó sẽ chọn vật có
điện trường mạnh nhất để đánh vào mà ta gọi là phóng điện sét, nơi tiếp xúc của chúng
gọi là kênh sét. Đây là thời điểm trao đổi điện tích giữa đám mây và mặt đất được gọi
là giai đoạn trung hòa điện tích, dòng điện trong kênh sét lúc này rất lớn có thể đến


200kA nên bị nóng lên rất mạnh khoảng 20.0000C và do đó ta thấy nó sáng chói lên
(cũng được gọi là chớp). Dưới tác dụng của nhiệt độ này, lớp không khí chung quanh
kênh sét bị giãn nỡ mạnh gây ra tiếng nổ lớn mà ta gọi là sấm. Do ánh sáng có vận tốc
lớn hàng triệu lần so với âm thanh nên ta thấy ánh chớp trước rồi sau đó một lúc mới
nghe thấy tiếng sấm.
3. Tính cấp thiết của đề tài
Theo ước tính của các nhà chuyên môn, trên khắp mặt địa cầu, cứ mỗi giây, có
khoảng 100 lần sét đánh xuống mặt đất. Sét không những có thể gây thương vong cho
con người mà còn có thể phá hủy những tài sản của con người như các công trình xây
dựng, công trình cung cấp năng lượng, hoạt động hàng không, các thiết bị dùng điện,
các Đài Truyền Thanh – Truyền Hình, các hệ thống thông tin liên lạc.
Theo tính toán của các nhà khoa học, vào một thời điểm bất kỳ, trên trái đất chúng ta
đang sống có khoảng 2000 cơn dông hoạt động. Mỗi cơn dông trung bình thường kéo
dài từ 2 đến 4 giờ đồng hồ và có thể tạo ra 1000, 2000 cú phóng điện xuống mặt đất.
Người ta đã từng ví, cơn dông như một nhà máy điện có công suất khoảng vài
trăm MW với điện thế lên tới hàng tỷ V, nguồn điện của một tia sét xuất hiện trong cơn

dông có thể dùng để thắp sáng bóng đèn 100W trong vòng 3 tháng. Với cường độ
mạnh như vậy, dông sét là một trong số những hiểm họa thiên tai vô cùng nguy hiểm
đối với tính mạng con người và gây ra những thiệt hại rất lớn về tài sản vật chất.
Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm, khí hậu Việt Nam rất
thuận lợi cho việc phát sinh, phát triển của dông sét. Số ngày dông có ở Việt Nam trên
nhiều khu vực thuộc loại khá lớn. Số ngày dông cực đại là 113,7 (tại Đồng Phú), số giờ
dông cực đại là 433,18 giờ tại Mộc Hóa. Sét có cường độ mạnh ghi nhận được bằng
dao động ký tự động có biên độ Imax = 90,67kA (Số liệu của Viện Nghiên Cứu Sét Gia
sàng Thái Nguyên). Hằng năm, ngành điện Việt Nam có khoảng vài ngàn sự cố, 50%
trong số đó là do sét gây ra.
Năm 1769, khi đó nhân loại chưa biết đến những thiết bị chống sét như ngày
nay. Một thảm hoạ đã xảy ra khi sét đánh trúng kho dự trữ thuốc nổ hơn 1000 tấn tại
một thành phố của Italia. Cả toà nhà nổ tung và làm chết hơn 3000 người sống trong
thành phố. Cho đến khi phát minh đầu tiên của nhà bác học Franklin về chiếc cột thu
lôi ra đời, những thiệt hại khủng khiếp do sét đánh như thế không còn xảy ra nữa. Kể
từ đó đến nay, tuy không chế ngự được hoàn toàn, nhưng những thiết bị chống sét đã
góp phần giảm thiểu đáng kể thiệt hại do sét gây ra nhằm bảo vệ cuộc sống con người.