Đồ án Hệ thống điện TRẦN THỊ TRANG

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành điện
giữ một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế của đất nước. Trong
cuộc sống hiện đại điện năng rất cần cho cuộc sống sinh hoạt và phục vụ sản xuất.
Nền kinh tế càng phát triển thì nhu cầu điện năng càng tăng lên. Nhiệm vụ đặt
ra cho ngành điện là phải đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đó. Vì vậy việc xây dựng và
mở rộng thêm các nhà máy điện, các trạm biến áp và các đường dây tải điện là không
thể thiếu với mỗi quốc gia. Để đảm bảo cho việc cung cấp điện thường xuyên và liên
tục cho các phụ tải điện ta phải tìm ra các biện pháp, các phương pháp hữu hiệu để bảo
vệ cho các đường dây tải điện và các thiết bị trong trạm điện .v.v. Trong đó, việc tính
toán bảo vệ chống sét cho các nhà máy điện, trạm điện và đường dây tải điện là một
việc làm hết sức cần thiết vì sét là một hiện tượng đặc biệt của thiên nhiên có thể gây
ra nguy hiểm tới tính mạng của con người và thiệt hại do sét gây ra cho ngành điện là
rất lớn.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được
học, em đã được giao thực hiện Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp với nhiệm vụ:
“Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220kV Sơn La”. Đồ án tốt
nghiệp gồm có hai phần:
Phần I: Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220kV Sơn La
Phần II: Chuyên đề tính toán sóng truyền từ đường dây 110kV vào trạm.
Trong thời gian thực hiện đồ án, với sự nỗ lực của bản thân và được sự giúp đỡ
tận tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là cô giáo Th.s Phạm Thị Thanh Đam đến nay
em đã hoàn thành bản đồ án này. Em mong nhận được sự đánh giá, nhận xét của các
thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 1 tháng 01 năm 2015
Sinh viên

Trần Thị Trang

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

MỤC LỤC
PHẦN I ............................................................................................................................1
CHƯƠNG I......................................................................................................................1
HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ...........................................1
ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM.............................................................................1

1.1 Hiện tượng dông sét ...............................................................................................1
1.1.1 Giải thích hiện tượng .......................................................................................1
1.1.2 Tình hình dông sét ở Việt Nam .......................................................................3
1.2 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện ...........................................................6
1.3 Vấn đề chống sét ....................................................................................................7
CHƯƠNG II ....................................................................................................................9
BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 110KV .................................9
2.1 Khái niệm và yêu cầu chung đối với bảo vệ chống sét đường dây ........................9
2.2 Lý thuyết tính toán .................................................................................................9
2.2.1 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét ...................................................................9
2.2.1.1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét .....................................................9
2.2.1.2 Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét .....................................................10
2.2.2 Tính toán chung về chỉ tiêu chống sét ...........................................................11
2.2.2.1 Góc bảo vệ của dây chống sét .................................................................11
2.2.2.2 Số lần sét đánh vào đường dây ................................................................12
a. Cường độ hoạt động của sét .........................................................................12
b. Số lần sét đánh vào đường dây ....................................................................12
2.3 Tính toán bảo vệ chống sét đường dây 110kV ....................................................13
2.3.1 Các tham số tính toán ....................................................................................13
2.3.1.1 Các thông số cơ bản ................................................................................14
2.3.1.2 Các số liệu tính toán ................................................................................15
2.3.2 Xác định tổng số lần sét đánh vào đường dây hàng năm ..............................17
2.3.2.1 Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. ............................18
2.3.2.2 Số lần sét đánh vào đỉnh cột và khoảng vượt. .........................................18
2.3.3 Tính suất cắt đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ..18
2.3.4 Tính suất cắt đường dây do sét đánh vào khoảng vượt .................................20
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

2.3.4.1 Rc = 13Ω ..................................................................................................24
2.3.4.2 Rc = 15Ω ..................................................................................................28
2.3.4.3 Rc = 17Ω ..................................................................................................32
2.3.5 Tính suất cắt đường dây do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột .........36
2.3.5.1 Rc = 13Ω ..................................................................................................48
2.3.5.2 Rc = 15Ω ..................................................................................................51
2.3.5.3 Rc = 17Ω ..................................................................................................54
2.3.6 Chỉ tiêu chống sét của đường dây ..................................................................57
CHƯƠNG III .................................................................................................................60
TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TOÀN TRẠM .....................60
3.1 Khái niệm chung ..................................................................................................60
3.2 Các yêu cầu kĩ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp .....................60
3.3 Lý thuyết để tính chiều cao cột và phạm vi bảo vệ ..............................................61
3.3.1 Tính toán chiều cao cột thu lôi ......................................................................61
3.3.2 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi................................................................62
3.3.3 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi ................................................63
3.3.3.1 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi ..........................................................63
a. Hai cột thu lôi có độ cao bằng nhau .............................................................63
b. Hai cột thu lôi có độ cao khác nhau .............................................................65
3.3.3.2 Phạm vi bảo vệ cho nhiều cột thu lôi ......................................................66
3.4 Phương án bố trí cột thu lôi ..................................................................................67
3.4.1 Phương án 1 ...................................................................................................68
3.4.1.1 Bố trí các cột thu lôi ................................................................................68
3.4.1.2 Tính toán cho phương án 1 ......................................................................69
a. Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét......................................................69
b.Tính toán phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi ...............................................73
3.4.2 Phương án 2 ...................................................................................................78

3.4.2.1 Bố trí các cột thu lôi ................................................................................78
3.4.2.2 Tính toán cho phương án 2 ......................................................................79
a. Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét......................................................79
b.Tính toán phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi ...............................................83
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

3.5 Chọn phương án tối ưu.........................................................................................89
CHƯƠNG IV .................................................................................................................90
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TOÀN TRẠM.........................................90
4.1 Khái niệm chung ..................................................................................................90
4.2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống nối đất .....................................................91
4.2.1 Trị số cho phép của điện trở nối đất ..............................................................91
4.2.2 Hệ số mùa ......................................................................................................92
4.3 Trình tự tính toán..................................................................................................93
4.3.1 Nối đất tự nhiên .............................................................................................93
4.3.2 Nối đất nhân tạo .............................................................................................94
4.3.3 Nối đất chống sét ...........................................................................................97
4.3.3.1 Tính toán nối đất phân bố dài không xét đến quá trình phóng điện trong
đất ........................................................................................................................98
4.3.3.2 Tính tổng trở xung kích của hệ thống nối đất .........................................99
4.3.3.3 Tính toán nối đất bổ sung ......................................................................102
4.3.3.4 Tổng trở của hệ thống khi có nối đất bổ sung .......................................105
PHẦN II .......................................................................................................................109
A. Lý thuyết chung ......................................................................................................109
1 Quy tắc Petersen ....................................................................................................111

2 Quy tắc sóng đẳng trị ............................................................................................112
3 Xác định điện áp trên điện dung ...........................................................................113
4 Xác định điện áp và dòng điện trên chống sét van ...............................................114
4.1 Đặc tính của chống sét van .............................................................................114
4.2 Xác định điện áp và dòng điện trên chống sét van .........................................116
B. Trình tự tính toán ....................................................................................................118
1 Sơ đồ tính toán quá trình truyền sóng trong trạm biến áp.....................................118
2 Tính sóng truyền trong trạm biến áp .....................................................................121
2.1 Tính thời gian sóng truyền giữa các nút .........................................................121
2.2 Tính điện áp tại các nút ...................................................................................122
3 Dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm ................................................................127
4 Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm................................................................127
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

C. Kết luận ...................................................................................................................129
PHỤ LỤC ....................................................................................................................130
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................140

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

BIỂU HÌNH
Hình 1. 1 Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét ....................................................2
Hình 2. 1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét…………………………………… 10
Hình 2. 2 Phạm vi bảo vệ của 2 dây thu sét ..................................................................10
Hình 2. 3 Góc bảo vệ của dây thu sét ............................................................................11
Hình 2. 4 Kết cấu cột 110kV .........................................................................................14
Hình 2. 5 Sơ đồ xác định hệ số ngẫu hợp ......................................................................16
Hình 2. 6 Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ..............................................18
Hình 2. 7 Đồ thị η = f(Elv) .............................................................................................20
Hình 2. 8 Sét đánh vào khoảng vượt .............................................................................20
Hình 2. 9 Dạng sóng tính toán của dòng điện sét. .........................................................21
Hình 2. 10 Điện áp đặt lên cách điện của đường dây khí sét đánh vào khoảng vượt ...26
Hình 2. 11 Đường cong nguy hiểm với Rc=13Ω ...........................................................27
Hình 2. 12 Điện áp đặt lên cách điện của đường dây khí sét đánh vào khoảng vượt ...30
Hình 2. 13 Đường cong nguy hiểm với Rc=15Ω ...........................................................31
Hình 2. 14 Điện áp đặt lên cách điện của đường dây khí sét đánh vào khoảng vượt ...34
Hình 2. 15 Đường cong nguy hiểm với Rc=17Ω ...........................................................35
Hình 2. 16 Sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột ...............................................36
Hình 2. 17 Sơ đồ thay thế mạch khi chưa có sóng phản xạ về ......................................39
Hình 2. 18 Sơ đồ thay thế mạch khi có sóng phản xạ tới .............................................40
Hình 2. 19 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ucđ(t)=f(a,t) và đặc tính (V-S) của chuỗi cách
điện Upd(t) với Rc=13 Ω.................................................................................................50
Hình 2. 20 Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào đỉnh cột với Rc=13 Ω ..51
Hình 2. 21 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ucđ(t)=f(a,t) và đặc tính (V-S) của chuỗi cách
điện Upd(t) với Rc=15 Ω.................................................................................................53
Hình 2. 22 Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào đỉnh cột với Rc=15 Ω ..54
Hình 2. 23 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ucđ(t)=f(a,t) và đặc tính (V-S) của chuỗi cách
điện Upd(t) với Rc=17 Ω.................................................................................................56
Hình 2. 24 Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào đỉnh cột với Rc=17 Ω ..57
Hình 3. 1 Phạm vi bảo vệ cho một cột thu lôi………………………………………...62

Hình 3. 2 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi (đường sinh gấp khúc) ..........................63
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Hình 3. 3 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao bằng nhau ...............................64
Hình 3. 4 Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có độ cao khác nhau ..................................65
Hình 3. 5 Phạm vi bảo vệ của nhóm 3 và 4 cột thu lôi có độ cao bằng nhau................66
Hình 3. 6 Mặt bằng trạm và sơ đồ bố trí thiết bị trạm 220kV Sơn La ..........................67
Hình 3. 7 Sơ đồ bố trí các cột thu sét phương án 1 .......................................................69
Hình 3. 8 Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 1 ...........................................78
Hình 3. 9 Sơ đồ bố trí các cột thu sét phương án 2 .......................................................79
Hình 3. 10 Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 2 .........................................88
Hình 4. 1 Sơ đồ nối đất nhân tạo mạch vòng…………………………………………95
Hình 4. 2 Đồ thị hệ số hình dáng ...................................................................................97
Hình 4. 3 Sơ đồ đẳng trị của hệ thống nối đất ...............................................................98
Hình 4. 4 Sơ đồ đẳng trị rút gọn ....................................................................................98
Hình 4. 5 Hình thức nối đất bổ sung ...........................................................................103
Hình 4. 6 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ ηT = f(n) .......................................................105
Hình 4. 7 Đồ thị xác định nghiệm của phương trình tanXk = -0,088Xk ......................106
Hình 4. 8 Sơ đồ nối đất tổng thể trạm biến áp .............................................................108
Hình 5. 1 Sơ đồ truyền sóng giữa hai nút …………………………………………...110
Hình 5. 2 Sơ đồ thay thế Petersen ...............................................................................111
Hình 5. 3 Sơ đồ nút có nhiều đường dây nối vào ........................................................112
Hình 5. 4 Sơ đồ thay thế Petsersen xác định điện áp trên điện dung ..........................113
Hình 5. 5 Xác định điện áp Uc(t) bằng phương pháp tiếp tuyến.................................114
Hình 5. 6 Đặc tính V – A của chống sét van ZnO .......................................................115

Hình 5. 7 Sơ đồ thay thế Petersen cho chống sét van .................................................116
Hình 5. 8 Đồ thị xác định U(t),I(t )của chống sét van từ đặc tính V-A ......................116
Hình 5. 9 Sơ đồ nối điện chính phía 110kV ................................................................118
Hình 5. 10 Sơ đồ nguyên lý trạng thái nguy hiểm nhất ...............................................119
Hình 5. 11 Sơ đồ thay thế trạng thái nguy hiểm nhất ..................................................119
Hình 5. 12 Sơ đồ thay thế rút gọn trạng thái nguy hiểm nhất .....................................119
Hình 5. 13 Quy tắc phân bố lực ...................................................................................121
Hình 5. 14 Sơ đồ Petersen tại nút 1 .............................................................................122
Hình 5. 15 Sơ đồ Petersen tại nút 2 .............................................................................123
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Hình 5. 16 Sơ đồ Petersen tại nút 3 .............................................................................125
Hình 5. 17 Sơ đồ Petersen tại nút 4 .............................................................................126
Hình 5. 18 Điện áp cách điện trên chuỗi sứ khi có sóng truyền vào trạm...................128
Hình 5. 19 Điện áp trên cách điện máy biến áp khi có sóng truyền vào trạm.............128
Hình 5. 20 Dòng điện đi qua chống sét van khi có sóng truyền vào trạm ..................129

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

BIỂU BẢNG

Bảng 1. 1 Thông số dông sét của một số vùng ................................................................4
Bảng 1. 2 Số ngày dông sét trong các tháng ở một số vùng............................................4
Bảng 1. 3 Tình hình sự cố lưới điện miền Bắc từ năm 1987-2009 .................................6
Bảng 2. 1 Bảng xác suất hình thành hồ quang η=f(Elv)……………………………….19
Bảng 2. 2 Đặc tính (V-S) của chuỗi cách điện ..............................................................24
Bảng 2. 3 Giá trị Ucđ(a,t) tác dụng lên chuỗi sứ với Rc=13Ω .......................................25
Bảng 2. 4 Các cặp thông số (ai, Ii) với Rc = 13Ω ..........................................................27
Bảng 2. 5 Kết quả tính toán xác suất phóng điện với Rc=13Ω......................................27
Bảng 2. 6 Giá trị Ucđ(a,t) tác dụng lên chuỗi sứ với Rc=15Ω .......................................29
Bảng 2. 7 Các cặp thông số (ai, Ii) với Rc = 15Ω ..........................................................31
Bảng 2. 8 Kết quả tính toán xác suất phóng điện với Rc=15Ω......................................31
Bảng 2. 9 Giá trị Ucđ(a,t) tác dụng lên chuỗi sứ với Rc=17Ω .......................................33
Bảng 2. 10 Các cặp thông số (ai, Ii) với Rc = 17Ω .......................................................35
Bảng 2. 11 Kết quả tính toán xác suất phóng điện với Rc=17Ω....................................35
Bảng 2. 12 Kết quả tính giá trị Ucđ(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột với Rc = 13 ............49
Bảng 2. 13 Kết quả tính xác suất phóng điện với Rc=13 Ω .........................................50
Bảng 2. 14 Kết quả tính giá trị Ucđ(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột với Rc = 15 ............52
Bảng 2. 15 Kết quả tính xác suất phóng điện với Rc=15 Ω ..........................................53
Bảng 2. 16 Kết quả tính giá trị Ucđ(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột với Rc = 17 ............55
Bảng 2. 17 Kết quả tính xác suất phóng điện với Rc=17 Ω ..........................................56
Bảng 3. 1 Chiều cao tác dụng của các nhóm cột phía 220kV phướng án 1…………..71
Bảng 3. 2 Kiếm tra sự an toàn của 2 MBA phương án 1 ..............................................73
Bảng 3. 3 Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 1. Đơn vị (m) ...........................77
Bảng 3. 4 Chiều cao tác dụng của các nhóm cột phía 110kV phướng án 2 ..................81
Bảng 3. 5 Chiều cao tác dụng của các nhóm cột phía 220kV phướng án 2 .................82
Bảng 3. 6 Kiếm tra sự an toàn của 2 MBA phương án 2 ..............................................83
Bảng 3. 7 Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 2. Đơn vị (m) ...........................87
Bảng 3. 8 Bảng so sánh giữa 2 phương án ....................................................................89
Bảng 4. 1 Bảng hệ số kmua…………………………………………………………….92
Bảng 4. 2 Bảng quan hệ giữa k và tỉ lệ l1/l2 ...................................................................96

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

1
Bảng 4. 3 Bảng kết quả chuỗi 2 e
k

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ
 ds
Tk

........................................................................101

Bảng 4. 4 Hệ số sử dụng của thanh khi nối cọc theo dãy ............................................105
Bảng 4. 5 Nghiệm của phương trình tanXk = -0,086Xk ..............................................107
Bảng 4. 6 Kết quả tính toán các giá trị Bk ...................................................................107
Bảng 5. 1 Giá trị điện dung của các phần tử thay thế………………………………..120
Bảng 5. 2 giá trị điện áp chịu đựng của máy biến áp theo thời gian ...........................127

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ
PHẦN I

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆCHỐNG SÉT CHO

TRẠM BIẾN ÁP 220kV SƠN LA
CHƯƠNG I
HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ
ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm nhà máy điện,
đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó trạm biến áp, đường dây là
các phần tử có số lượng lớn và khá quan trọng. Trong quá trình vận hành các phần tử
này chịu ảnh hưởng rất nhiều sự tác động của thiên nhiên như: mưa, gió, bão và đặc
biệt nguy hiểm khi bị ảnh hưởng của sét. Khi có sự cố sét đánh vào trạm biến áp hoặc
đường dây sẽ gây hư hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn tới việc gián đoạn cung cấp
điện và gây thiệt hại lớn tới nền kinh tế.
Để nâng cao mức độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu 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 hệ
thống điện.
1.1 Hiện tượng dông sét
1.1.1 Giải thích hiện tượng
Dông là hiện tượng thời tiết của tự nhiên kèm theo sấm, chớp xảy ra. Cơn dông
được hình thành khi có khối không khí nóng ẩm chuyển động thẳng. Cơn dông có thể
kéo dài từ 30 phút đến 12 tiếng và có thể trải rộng từ vài chục đến vài trăm km.
Trong giai đoạn đầu phát triển của cơn dông, khối không khí nóng ẩm chuyển
động thẳng đứng trong đám mây. Sự phân bố điện tích trong mây dông khá phức tạp.
Khảo sát thực nghiệm cho thấy, thông thường mây dông có kết cấu như sau: vùng điện
tích âm chính nằm ở khu vực độ cao 6km, vùng điện tích dương ở phần trên đám mây
ở độ cao 8-12km và một khối điện tích dương nhỏ phía dưới chân mây. Khi các vùng
điện tích đủ mạnh sẽ xảy ra phóng điện sét.

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Quá trình phóng điện sét có thể là phóng điện giữa các đám mây với nhau hoặc
giữa đám mây với đất, hiện tượng phóng điện từ đám mây mang điện tích âm sang
đám mây mang điện tích dương. Quá trình phóng điện sét mây – mây sẽ dừng khi hai
đám mây trung hòa hết điện tích. Khoảng 80% số trường hợp phóng điện sét – đất thì
các đám mây đều tích điện âm.
Khi các đám mây được tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cường
độ điện trường lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là giai
đoạn phóng tia tiên đạo. Tia tiên đạo là môi trường Plasma có điện tích lớn. Tốc độ di
chuyển trung bình của tia tiên đạo ở lần phóng đầu tiên khoảng 1,5.107cm/s. Ở các lần
phóng điện tiếp theo sẽ nhanh hơn có thể đạt tới 2.108cm/s, trung bình mỗi đợt sét có
khoảng 3 lần phóng điện liên tiếp bởi trong đám mây có thể hình thành nhiều trung
tâm điện tích. Dưới mặt đất do hiệu ứng bề mặt mà tập trung nhiều điện tích dương.
Nếu điện tích ở dưới mặt đất đồng đều (điện trở suất tại mọi điểm đều như nhau) thì tia
tiên đạo phát triển theo hướng vuông góc với mặt đất. Nếu điện trở suất ở các vị trí
khác nhau thì điện tích dương tập trung ở những nơi có điện trở suất nhỏ và đây cũng
là mục tiêu của tia tiên đạo, đó cũng là tính chọn lọc của phóng điện sét.

Hình 1. 1 Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Tia tiên đạo càng gần mặt đất thì cường độ điện trường càng lớn, quá trình ion
hóa càng mãnh liệt tạo nên nhiều thác điện từ và có thể có dòng phóng điện ngược từ
mặt đất lên với tốc độ 1,5.109 – 1,5.1010cm/s. Trong giai đoạn này điện tích của mây sẽ
theo dòng Plasma xuống đất tạo nên dòng ở nơi sét đánh. Như vậy quá trình phóng
điện chuyển từ phóng tia tiên đạo sang phóng điện ngược và dòng điện tích dương sẽ
giảm dần điện thế đám mây tới trị số 0 và lúc này quá trình phóng điện kết thúc
1.1.2 Tình hình dông sét ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dông sét khá
mạnh. Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nước Việt Nam có một đặc
điểm và mùa dông sét khác nhau:
Ở miền Bắc mùa dông sét tập trung trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9, số
ngày dông dao động từ 70÷110 ngày trong một năm và số lần dông từ 150÷300 lần,
như vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2÷3 cơn dông. Vùng dông sét nhiều nhất
ở miền Bắc là Móng Cái. Tại đây hàng năm có từ 250÷300 lần dông tập trung trong
khoảng 100÷110 ngày. Tháng nhiều dông sét nhất là các tháng 7, tháng 8. Một số vùng
có địa hình không thuận lợi thường là khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng
đồng bằng, số trường hợp dông sét cũng lên tới 200 lần, số ngày dông sét lên đến 100
ngày trong một năm. Các vùng còn lại có từ 150÷200 cơn dông mỗi năm, tập trung
trong khoảng 90÷100 ngày.
Vùng phía Bắc duyên hải Trung Bộ là khu vực tương đối nhiều dông sét trong 4
tháng, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/tháng, tháng nhiều dông
sét nhất (tháng 5) quan sát được 12÷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 sét
còn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ 2÷5 ngày dông sét.
Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dông sét
nhất, thường chỉ có trong tháng 5, số ngày dông sét khoảng 10 ngày/tháng như Tuy
Hòa 10 ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng.

Ở miền Nam, khu vực nhiều dông sét nhất là ở đồng bằng Nam Bộ từ 120÷140
ngày/năm, như ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/năm. Mùa

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

dông sét ở miền Nam dài hơn mùa dông sét 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 sét đều
quan sát được trung bình có từ 15÷20 ngày dông/tháng, tháng 5 là tháng nhiều dông
sét nhất trung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng như ở thành phố Hồ Chí Minh 22
ngày, hà Tiên 23 ngày.
Ở khu vực Tây Nguyên, mùa dông sét ngắn hơn và số lần dông sét cũng ít hơn,
tháng nhiều dông sét nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát được khoảng 15 ngày dông ở
Bắc Tây Nguyên, 10÷12 ngày ở Nam Tây Nguyên, KonTum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày,
Pleiku 17 ngày.
Bảng 1. 1 Thông số dông sét của một số vùng
Số ngày dông

Số giờ dông

trung bình

trung bình

(ngày/năm)

(giờ/năm)

Miền núi trung du Bắc Bộ

61,6

219,1

6,33

7

Ven biển miền Trung

44

95,2

3,55

5; 8

Cao nguyên miền Trung

47,6

126,21

3,31

5; 8

Đồng bằng ven biển Nam Bộ

81,1

215,6

6,47

8

Đồng bằng miền Nam

60,1

89,32

5,17

5; 9

Vùng

Mật độ sét
trung bình

Tháng

nhiều dông
sét nhất

Bảng 1. 2 Số ngày dông sét trong các tháng ở một số vùng
Tháng
Địa điểm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Cả

12 năm

PHÍA BẮC
Cao Bằng

0,2 0,6 4,2 5,9

12

17

20

19

10

11 0,5 0,0

94

Bắc Cạn

0,1 0,3 3,0 7,0

12

18

20

21

10 2,8 0,2 0,1

97

Lạng Sơn

0,2 0,4 2,6 6,9

12

14

18

21

10 2,8 0,1 0,0

90

Móng Cái

0,0 0,4 3,9 6,6

14

19

24

24

13 4,2 0,2 0,0

112

Hồng Gai

0,1 0,0 1,7 1,3

10

15

16

20

15 2,2 0,2 0,0

87

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp
Hà Giang

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ
0,1 0,6 5,1 8,4

15

17

22

20

9,2 2,8 0,9 0,0

102

Sa Pa

0,6 2,6 6,6

12

13

15

16

18

7,3 3,0 0,9 0,3

97

Lào Cai

0,4 1,8 7,0

10

12

13

17

19

8,1 2,5 0,7 0,0

93

Yên Bái

0,2 0,6 4,1 9,1

15

17

21

20

11 4,2 0,2 0,0

104

Tuyên Quang

0,2 0,0 4,0 9,2

15

17

22

21

11 4,2 0,5 0,0

106

Phú Thọ

0,0 0,6 4,2 9,4

16

17

22

21

11 3,4 0,5 0,0

107

Thái Nguyên

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

13

17

17

22

12 3,3 0,1 0,0

97

Hà Nội

0,0 0,3 2,9 7,9

16

16

20

20

11 3,1 0,6 0,9

99

Hải Phòng

0,0 0,1 7,0 7,0

13

19

21

23

17 4,4 1,0 0,0

111

Ninh Bình

0,0 0,4 8,4 8,4

16

21

20

21

14 5,0 0,7 0,0

112

Lai Châu

0,4 1,8

13

12

15

16

14

14

5,8 3,4 1,9 0,3

93

Điện Biên

0,2 2,7

12

12

17

21

17

18

8,3 5,3 1,1 0,0

112

Sơn La

0,0 1,0

14

14

16

18

15

16

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

99

Thanh Hoá

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

16

16

18

18

13 3,3 0,7 0,0

100

Vinh

0,0 0,5 6,9 6,9

17

13

13

19

15 5,6 0,2 0,0

95

0,0 0,2

17

14

13

20

14 5,2 0,2 0,0

103

Con Cuông

13

13

Đồng Hới

0,0 0,3 6,3 6,3

15 7,7 9,6 9,6

11 5,3 0,3 0,0

70

Cửa Tùng

0,0 0,2 7,8 7,8

18

12 5,3 0,3 0,0

85

10

12

12

PHÍA NAM
Huế

0,0 0,2 1,9 4,9

10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8

Đà Nẵng

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

14

11 9,3

Quảng Ngãi

0,0 0,3 1,2 5,7

10

13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1

12

8,9 3,7 0,5 0,0 69,5

Quy Nhơn

0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3

Nha Trang

0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2

Phan Thiết

0,2 0,0 0,2 4,0

13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0

Kon Tum

0,2 1,2 6,8

14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2

10

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Plêiku

0,3 1,7 5,7

Đà Lạt

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

10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1

Sài Gòn

1,4 1,0 2,5

10

22

19

17

16

19

11 2,4

138

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

19

16

14

15

13 1,5 4,7 0,7

104

2,7 1,3

23 9,7 7,4 9,0 9,7

Sóc Trăng
Hà Tiên

10

12

20

16 9,7 7,7 8,7

17 9,0 2,0 0,1 90,7

15

15

15 4,3

128

Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nước phải chịu nhiều ảnh hưởng của dông sét,
đây là điều bất lợi cho hệ thống điện, đòi hỏi ngành điện phải đầu tư tốt vào các thiết
bị chống sét, đồng thời phải chú trọng khi tính toán thiết kế các công trình điện để hệ
thống điện vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy.
1.2 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện
Khi có sét, 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. 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 cách điện
bằng sứ khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ và chảy ra như nhũ thạch. Phóng điện
sét còn kèm theo việc di chuyển trong không gian lượng điện tích lớn, do đó tạo ra
điện từ trường rất mạnh, đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị điện tử,
ảnh hưởng của nó rất rộng, ở cả những nơi cách xa hàng trăm km.
Bảng 1. 3 Tình hình sự cố lưới điện miền Bắc từ năm 1987-2009
Loại sự cố năm

Dưới 220kV

Đường dây Phả Lại - Hà Đông

Tổng số

Vĩnh cửu

Tổng số

Vĩnh cửu

Do sét

1987

2

1

2

1

1

1989

2

5

5

2

1

1996

24

3

6

2

1

2000

25

4

2

1

1

2004

30

2

3

1

1

2009

19

4

4

4

3

Tổng số

106

16

22

11

8

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc xuống mặt đất gần khu vực đường dây
có đi qua sẽ sinh ra sóng điện từ truyền theo dọc đường dây, gây nên quá điện áp tác
dụng lên cách điện của đường dây. Khi cách điện của đường dây bị phá hỏng sẽ gây
nên ngắn mạch pha-đất hoặc ngắn mạch pha-pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đường
dây phải làm việc. Với những đường dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt cắt 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 lưới. Sóng sét còn có thể truyền từ đường 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 tương đương 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.
Trong tổng số sự cố vĩnh cửu của đường dây 220kV Phả Lại – Hà Đông nguyên
nhân do sét là 8/11 chiếm 72%. Vì đường dây Phả Lại – Hà Đông là đường dây quan
trọng của miền Bắc nên lấy kết quả trên làm kết quả chung cho sự cố lưới điện toàn
miền Bắc.
Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố

lưới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe dọa hoạt động của hệ thống
điện.
1.3 Vấn đề chống sét
Ảnh hưởng của sét là rất lớn tới các công trình xây dựng nói chung và các công
trình điện nói riêng. Do đó vấn đề chống sét cho các công trình là đặc biệt cần thiết và
quan trọng, nhằm hạn chế ảnh hưởng do sét gây ra. Để làm được điều đó, người ta đặt
các cột thu sét cho các công trình để thu dòng sét xuống đất. Đối với các đường dây tải
điện trên không, do khoảng cách đường dây là rất lớn, trải dài trên nhiều vùng địa hình
nên ta sử dụng dây chống sét để chống sét cho đường dây tải điện. Ngoài ra ta còn sử
dụng các thiết bị chống sét như chống sét van, chống sét ống … để hạn chế tác động
của dòng điện sét cho các thiết bị, tránh được các hậu quả nghiêm trọng có thể xảy ra.
Kết luận: Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của
dông sét tới hệ thống điện, ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho đường dây tải điện
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

và trạm biến áp là rất cần thiết và việc đầu tư nghiên cứu chống sét đúng mức rất quan
trọng nhằm giảm thiểu thiệt hại do dông sét gây ra, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
trong vận hành hệ thống điện

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 8

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ
CHƯƠNG II

BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 110KV
2.1 Khái niệm và yêu cầu chung đối với bảo vệ chống sét đường dây
Đường dây là phần tử dài nhất trên hệ thống điện nên thường bị sét đánh gây
nên quá điện áp. Quá trình này có thể dẫn tới cắt máy cắt đường dây làm ảnh hưởng
tới cung cấp điện. Mặt khác khi sét đánh vào đoạn dây gần trạm thì sẽ tạo nên sóng
truyền vào trạm gây sự cố phá hoại cách điện của thiết bị điện trong trạm. Do đó ta
phải tiến hành nghiên cứu chống sét cho đường dây tải điện, đặc biệt là những đoạn
đường dây gần đến trạm thì phải được tính toán bảo vệ cẩn thận. Vì thế đường dây cần
được bảo vệ chống sét với mức an toàn cao.
Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc do sét
đánh xuống đất gần đường dây tạo nên quá điện áp cảm ứng. Trị số của quá điện áp
khí quyển là rất lớn nên không thể chọn mức cách điện của đường dây đáp ứng được
hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp mà chỉ có thể chọn theo mức hợp lý về mặt kinh tế
và kỹ thuật. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đường dây không phải là an toàn
tuyệt đối mà chỉ cần ở mức độ giới hạn hợp lý. Trong phần này ta sẽ tính toán các chỉ
tiêu bảo vệ chống sét đường dây, trên cơ sở đó xác định được các phương hướng và
biện pháp để giảm số lần cắt điện của đường dây cần bảo vệ.
2.2 Lý thuyết tính toán
2.2.1 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét
Để bảo vệ cho các đường dây tải điện người ta dùng dây chống sét thay cho các
cột thu sét do đường dây trải dài trên một diện tích khá rộng lớn. Nó được treo phía
trên các dây pha, có đường kính nhỏ hơn các dây pha và được nối đất ở từng cột. Các
dây chống sét treo cao trên đường dây tải điện sao cho các dây pha nằm trong phạm vi
bảo vệ của dây chống sét. Phạm vi bảo vệ của dây chống sét là một vùng dọc theo

chiều dài đường dây, có mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét
được xác định tương tự như với cột thu sét.
2.2.1.1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét
Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét được thể hiện như hình vẽ:
Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

DCS

0,8h

h

hx
1,2h

O

0,6h

0,6h

1,2h

2bx

Hình 2. 1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét
Dây chống sét treo ở độ cao h, bảo vệ cho độ cao hx
Chiều rộng của phạm vi bảo vệ cho độ cao hx là 2bx, bx được xác định như sau:
2
3

b x = 0, 6h(1-

hx
)
h

2
3

b x = 1, 2h(1-

hx
)
0,8h

+ Nếu h x  h thì:
+ Nếu h x < h thì:

2.2.1.2 Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét

O
DCS 1

h

R h0

DCS 2
h

0,8h
0,8h
bx
1,2h

0,6h

bx

hx
O1

O

O2

0,6h

1,2h

a+2bx

Hình 2. 2 Phạm vi bảo vệ của 2 dây thu sét

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Xét hệ hai dây chống sét có độ cao h, đặt cách nhau một khoảng O1O2 = a.
Khi a ≤ 4h thì mọi vật nằm trên mặt đất ở khoảng giữa hai dây chống sét sẽ
được bảo vệ an toàn.
Khoảng giữa hai dây chống sét bảo vệ được cho độ cao lớn nhất: h 0 = h -

a
4

Phạm vi bảo vệ:
- Phần nằm giữa hai dây chống sét bảo vệ được cho độ cao lớn nhất h0.
- Phần ngoài khoảng giữa hai dây chống sét là phạm vi bảo vệ của từng
dây chống sét độc lập.
2.2.2 Tính toán chung về chỉ tiêu chống sét
2.2.2.1 Góc bảo vệ của dây chống sét
Đối với đường dây tải điện:
h dd 

D©y thu sÐt

2

h cs
3

1

A

2

Phạm vi bảo vệ của dây thu sét được tính
C

B

theo theo công thức:
 h 
b x = 0, 6h cs 1- dd 
 h cs 

Trong đó :
hdd: Chiều cao treo dây dẫn.

Hình 2. 3 Góc bảo vệ của dây thu sét

hcs: Chiều cao treo dây chống sét.
bx: Phạm vi bảo vệ một bên của dây thu sét.
Từ đó ta tính được góc bảo vệ giới hạn của dây thu sét:
tgαgh =

0, 6.h cs .(h cs - h dd )

bx
=
= 0, 6
h cs - h dd
h cs .(h cs - h dd )

 αgh = 310.

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Vậy khi góc bảo vệ α < αgh thì đường dây được bảo vệ hoàn toàn.
2.2.2.2 Số lần sét đánh vào đường dây
a. Cường độ hoạt động của sét
Số ngày sét (nng.s)
Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày có dông sét hàng năm
(nngs). Các số liệu này được xác định theo số liệu quan trắc ở các đài trạm khí tượng
phân bố trên lãnh thổ từng nước.
Mật độ sét (ms)
Để tính toán số lần có phóng điện xuống đất cần biết về số lần có sét đánh trên
diện tích 1km2 mặt đất ứng với 1 ngày sét, nó có trị số khoảng ms=0,1÷0,15
lần/(km2.ngày sét). Từ đó sẽ tính được số lần sét đánh vào các công trình hoặc lên
đường dây tải điện.
b. Số lần sét đánh vào đường dây

Coi mật độ sét là đều trên trên toàn bộ diện tích vùng có đường dây đi qua, có
thể tính số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây trong một năm là:
N = ms.nngs.L.6h.10-3 (lần/năm).

(2.1)

Trong đó:
ms: Mật độ sét vùng có đường dây đi qua
nngs: Số ngày sét trong năm.
Tra trong bảng 5.1 trong phần phụ lục chương 5 của “ Quy chuẩn xây
dựng Việt Nam số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng (Phần I)” ứng
với tỉnh Sơn La có: ms.nng.s = 10,9 (lần/km2/năm)
L: Chiều dài đường dây (km).
h: Độ treo cao trung bình của dây trên cùng (dây dẫn hoặc dây chống sét)
Lấy L = 100km ta sẽ có số lần sét đánh vào 100km dọc chiều dài đường dây
trong 1 năm.
N = 10,9.100.6.h.10-3 = 6, 54.h

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

(2.2)
Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA và ĐZ

Tùy theo vị trí sét đánh quá điện áp xuất hiện trên cách điện đường dây có trị
số khác nhau. Người ta phân biệt số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây có chống sét

thành 3 khả năng:
- Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:
(2.3)

N dd = N.Vα

Với: N: Tổng số lần sét đánh vào đường dây
Vα: Xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, nó phụ thuộc
vào góc bảo vệ α và được xác định theo công thức sau:
lgVα =

Trong đó:

α hc
-4
90

(2.4)

hc: Chiều cao của cột (m)
α: Góc bảo vệ (độ)

- Sét đánh vào đỉnh cột:
N dc 

N
2

(2.5)

- Sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt:
N kv = N - Ndc - N dd 

N
2

(2.6)

2.3 Tính toán bảo vệ chống sét đường dây 110kV
2.3.1 Các tham số tính toán
- Đường dây dùng cột thép có chiều cao cột hc=20m
- Độ treo cao của dây dẫn các pha: hdd(A)=16,5m; hdd(B)=hdd(C)=14m.
- Độ treo cao của dây chống sét: hcs=20m

Sinh viên: Trần Thị Trang – Lớp: Đ5H3

Trang 13