Luận văn thạc sĩ nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm sự cố do sét trên đường dây 500kv pleiku – di linh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------

NGUYỄN CẢNH TOÀN

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP
GIẢM SỰ Ố DO SÉT TRÊN ĐƢỜNG DÂY
500KV PLEIKU - DI LINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------

NGUYỄN CẢNH TOÀN

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP
GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN ĐƢỜNG DÂY
500KV PLEIKU - DI LINH

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
: 8520201
Mã số

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. ĐOÀN ANH TUẤN

Đà Nẵng - Năm 2020


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Cảnh Toàn


ii
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN
ĐƢỜNG DÂY 500KV PLEIKU – DI LINH
Học viên:
Mã số:

Nguyễn Cảnh Tồn
8520201
Khóa: K37

Chun ngành: Kỹ thuật điện

Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng quá điện áp khí quyển đến đường dây tải
điện trên khơng và đã tính tốn suất cắt cho đường dây 500kV Pleiku – Di Linh.
Trong đó, luận văn đã tính tốn suất cắt của đường dây trong các trường hợp sét đánh vào đỉnh
cột, khoảng vượt và sét đánh vòng dây chống sét vào dây dẫn. Từ kết quả tính tốn suất cắt đường dây
500kV Pleiku – Di Linh, luận văn đã đưa ra các giải pháp nhằm giảm suất cắt đường dây như sau:
+ Giảm điện trở nối đất bằng phương pháp bổ sung nối đất đường dây. Hiệu quả kinh tế - kỹ
thuật khi áp dụng giải pháp này.
+ Lắp chống sét van trên đường dây và chi phí lắp đặt cho một vị trí.
+ Giảm góc bảo vệ đường dây bằng phương pháp bổ sung chuỗi sứ V và chi phí cho một vị trí.
+ Tăng hệ số ngẫu hợp bằng phương pháp lắp bổ sung dây chống sét và chi phí cho một
khoảng cột.
So sánh hiệu quả về kinh tế mang lại của các giải pháp lắp chống sét van, bổ sung chuỗi sứ V
và bổ sung dây chống sét trong thời gian 10 năm
RESEARCH AND PROPOSAL OF THE MEASURES FOR REDUCING SHUT-DOWN BY
LIGHTNING ON 500KV PLEIKU- DI LINH
Abstract: The thesis studied the effect of atmospheric overvoltage on the overhead transmission line
and calculated the cutting power for 500kV Pleiku – Di Linh.
In which the thesis has to calculate the rate of line disconnecting in the case of lightning at the
top of the tower, line span and lightning strike rounding ground wires to conductor. From the
calculation results of 500kV Pleiku – Di Linh, the thesis proposes measures to reduce the rate of line
disconnecting as follows:
+ To reduce earthing resistance by implementing earthing system. Economic and technical
efficiency when applying this measure.
+ To install lightning arrester valve on the line and calculate the cost for one position.
+ To reduce the line protection angle by adding V – shape insulator string and calculate cost for
one tower.
+ To increase coefficient factor of coupling by adding grounding wires and calculate cost for
one line span.

Comparision of economic efficiency of the solution of installing lightning arresters valve,
adding ground wires in 10 years.


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................................... i
TÓM TẮT................................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC................................................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH.................................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu:.......................................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:................................................................................................ 2
6. Bố cục luận văn.............................................................................................................................. 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SÉT, HIỆN TƢỢNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ
QUYỂN VÀ TÍNH SUẤT CẮT ĐƢỜNG DÂY....................................................................... 3
1.1. Tổng quan về sét................................................................................................................................ 3
1.1.1. Nguồn gốc của sét................................................................................................................. 3
1.1.2. Các giai đoạn phát triển của sét:...................................................................................... 3
1.1.3. Mật độ sét trên thế giới và Việt Nam............................................................................. 5
1.1.4. Ảnh hưởng của giông sét đến HTĐ Việt Nam............................................................ 8
1.2. Hiện tượng quá điện áp khí quyển.............................................................................................. 9
1.3. Các phương pháp tính suất cắt ĐD tải điện cao áp:........................................................... 10
1.3.1. Phương pháp cổ điển......................................................................................................... 10

1.3.2. Phương pháp CIGRE tính suất cắt dựa trên mơ hình điện hình học:..............19
CHƢƠNG 2. ỨNG DỤNG TÍNH TỐN SUẤT CẮT CHO ĐƢỜNG DÂY
500KV PLEIKU – DI LINH............................................................................................................ 21
2.1. Tính suất cắt ĐD 500kV Pleiku – Di Linh............................................................................ 21
2.1.1. Giới thiệu chung về ĐD 500kV Pleiku – Di Linh.................................................. 21
2.1.2. Sơ đồ khối tính tốn suất cắt ĐD:................................................................................. 23
2.1.3. Kết quả tính tốn................................................................................................................. 23
2.2. Nhận xét:............................................................................................................................................ 24
CHƢƠNG 3. CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƢỜNG DÂY
500KV PLEIKU – DI LINH............................................................................................................ 25
3.1. Khái qt về tính tốn chỉ tiêu CS của ĐD tải điện........................................................... 25


iv
3.2. Giải pháp giảm điện trở nối đất................................................................................................. 25
3.2.1. Khái quát về nối đất trong hệ thống điện................................................................... 25
3.2.2. Điện trở nối đất.................................................................................................................... 27
3.2.3. Thực hiện nối đất................................................................................................................. 28
3.2.4. ĐTS của đất và các nhân tố ảnh hưởng...................................................................... 28
3.2.5. Các phương pháp thường được sử dụng để giảm ĐTNĐ.................................... 30
3.2.6. Các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế HTNĐ........................................... 30
3.2.7. Tính tốn ĐTNĐ:................................................................................................................ 31
3.2.8. Nối đất chống sét................................................................................................................. 35
3.2.9. Giảm ĐTNĐ đường dây................................................................................................... 41
3.2.10. Áp dụng thực hiện việc tính tốn................................................................................ 42
3.2.11. Kiểm tra lại kết quả tính tổng suất cắt: (Với điện trở nối đất cột là: 4,75
Ω)................................................................................................................................................................... 43
3.3. Phân tích hiệu quả kinh tế của giải pháp giảm điện trở nối đất..................................... 43
3.3.1. Thực hiện tính tốn............................................................................................................. 43
3.3.2. Nhận xét:................................................................................................................................ 45

3.4. Lắp chống sét van trên đường dây .......................................................................................... 45
3.4.1. Khái quát về lắp CSV trên ĐD tải điện trên khơng................................................ 45
3.4.2. Tính tốn chi phí lắp CSV............................................................................................... 46
3.5. Giảm góc bảo vệ đường dây....................................................................................................... 48
3.5.1. Khái quát chung................................................................................................................... 48
3.5.2. Góc bảo vệ cụ thể đối với cột tiêu biểu đường dây 500kV:................................ 49
3.5.3. Tính tốn chi phí khi lắp chuỗi sứ V cho 01 vị trí.................................................. 51
3.6. Lắp bổ sung dây chống sét chạy bên dưới dây dẫn............................................................ 53
3.6.1. Khái quát chung................................................................................................................... 53
3.6.2. Tính tốn chi phí khi lắp bổ sung DCS cho 01 khoảng cột:............................... 55
3.7. So sánh tính kinh tế của các giải pháp lắp chuỗi sứ V, DCS và CSV:........................57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 58
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BVCS
CSV
DCS
ĐD
ĐTNĐ
ĐTS
HTĐ
HTNĐ

MBA
NĐCS

PTC3
PVBV
QĐA
TBA
XT

Bảo vệ chống sét
Chống sét van
Dây chống sét
Đường dây
Điện trở nối đất
Điện trở suất
Hệ thống điện
Hệ thống nối đất
Máy biến áp
Nối đất chống sét
Công ty Truyền tải điện 3
Phạm vi bảo vệ
Quá điện áp
Trạm biến áp
Xuất tuyến


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1:

Cường độ ho

1.2:

Trị số dự kiế

2.1:

Các thơng số

2.2:

Tổng hợp kế

3.1:

Quy định ĐT

3.2:

Hệ số mùa

3.3:

Quy định kíc

3.4:

Biểu thức tín

3.5:

Giới hạn về

3.6:

Kinh nghiệm

3.7:

Chi phí lắp C

3.8:

Chi tiết vật l

3.9:

Chi phí đầu

3.10:

Chi tiết vật l

3.11:

Chi phí đầu

3.12:

So sánh chi

V, DCS, CSV


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1:
1.2:
1.3:
1.4:

Hiện tượng dơn

Các giai đoạn p
theo thời gian

Bản đồ toàn cầu

Hệ thống khai t

hệ thống điện Q

Truy xuất thơng
1.5:

Pleiku và các đ

bán kính 10km
1.6:

Sét đánh gần đư

1.7:

Các trường hợp

1.8:

Dạng dòng điện

1.9:

Dòng điện sét k

1.10:

Sét đánh đỉnh c

1.11:

1.12:

Sơ đồ tương đư
xạ tới

Sơ đồ tương đư

tới

1.13:

Khi sét đánh và

1.14:

Đường cong ng

1.15:

Sét đánh vào dâ

1.16:

Sơ đồ tính tốn

2.1:

Sơ đồ cột điện

2.2:

Sơ đồ khối tính


3.1:

Khi sét đánh và

3.2:

Sơ đồ thay thế

3.3:

Xác định điện t


viii
Số hiệu
hình
3.4:

Ảnh hưởng của

3.5:

Sơ đồ thay thế

3.6:

Nhập dữ liệu tí

3.7:

Kết quả tính tố

3.8:

Kết quả tính tố

3.9:

Quan hệ góc bả

3.10:

Giảm góc bảo v

3.11:

Góc bảo vệ hiệ

3.12:

Góc bảo vệ α g

Tổng trở sóng t
3.13:

họa cho trường
với 1 dây dẫn (

3.14:

Sơ đồ lắp bổ su

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
1.1. Tình hình sự cố thực tế trên đường dây 500kV Pleiku – Di Linh
Đường dây 500kV Pleiku – Di Linh tính từ năm 2008 đến nay đã xảy ra 6 lần
sự cố phóng điện qua chuỗi cách điện, cụ thể:
- Sự cố gây phóng điện do giơng sét ngày 05/6/2008.
- Sự cố gây phóng điện do sương mù ngày 08/02/2013 (phóng điện 3 tại các vị

trí 132, 135 và 136).
- Sự cố gây phóng điện do sét ngày 21/4/2014 (phóng điện qua pha A vị trí
424).
- Sự cố gây phóng điện do sét ngày 8/8/2015 (phóng điện qua pha C vị trí 556).
- Sự cố gây phóng điện do sét ngày 29/8/2016 (phóng điện qua pha A vị trí
235).
- Sự cố gây phóng điện do sét ngày 15/3/2018 (phóng điện qua pha A vị trí
351).
Như vậy, so với suất sự cố EVNNPT giao năm 2019 (theo Quyết định số
0158/QĐ-EVNNPT ngày 31/01/2019) là 0,058/100km đường dây 500kV; Đường dây
500kV Pleiku - Di Linh mạch đơn có suất sự cố giao là 0,18. Căn cứ vào số lần sự cố
thoáng qua do sét trong thời gian qua thì suất sự cố hiện hữu đều khơng đạt (Suất sự cố
thống qua thực hiện Đường dây 500kV Pleiku - Di Linh qua các năm: 2008,
2012÷2016 và 2018 là 0,321).
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
- Sét là hiện tượng tự nhiên, khơng thể có giải pháp để tránh triệt để sét đánh vào

đường dây truyền tải điện trên khơng mà chỉ có thể nắm rõ các quy luật và hiện tượng
của sét để từ đó chúng ta đưa ra những giải pháp phù hợp nhằm giảm suất sự cố do sét
đánh vào đường dây, cũng như hạn chế các hư hỏng thiết bị do sét.

- Tính chất đặc biệt của đường dây 500kV khi mất điện sẽ gây mất điện trên diện

rộng vùng, miền làm ảnh hưởng khơng nhỏ đến q trình sản xuất kinh doanh sinh
hoạt của nhân dân. Đường dây 500kV đi qua các địa hình đồi, núi và trải dài qua nhiều
địa phương nên khi sự cố thường gây khó khăn trong cơng tác kiểm tra phát hiện và
khắc phục sự cố.
- Công tác đảm bảo vận hành an toàn liên tục các tuyến đường dây cao áp là

nhiệm vụ cấp thiết đối với ngành Điện. Việc nghiên cứu giảm sự cố do sét trên các
tuyến đường dây 500kV để bổ sung thêm một số giải pháp nhằm giảm thiểu suất sự cố


2
cho đường dây, từ đó tiến hành các biện pháp thực tế để kiểm nghiệm trên các đường
dây tương tự.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu về sét, hiện tượng quá điện áp khí quyển, các cơ sở lý thuyết để tiến

hành tính tốn suất cắt đường dây 500kV Pleiku – Di Linh. Thơng qua đó đề ra các
giải pháp nhằm giảm suất cắt đường dây do sét gây ra nhằm đảm bảo đường dây vận
hành an toàn, cung cấp điện ổn định, liên tục.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3 .1. Đối tượng nghiên cứu:
- Đường dây 500kV Pleiku - Di Linh.
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứ sự anh hưởng của hiện tượng quá điện áp khí quyển trên đường dây
dẫn điện trên khơng.
- Tính tốn suất cắt điện đường dây 500kV Pleiku – Di Linh.
- Đề xuất các giải pháp giảm suất cắt điện đường dây 500kV Pleiku –Di Linh.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:

Trên cơ sở lý thuyết tính tốn và số liệu thực tế vận hành lưới điện để tính tốn,
phân tích hiệu quả của các giải pháp đưa ra dựa trên phần mềm Excel.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
5.1. Ý nghĩa khoa học:
- Tính tốn suất cắt điện của một đường dây, ở đây là đường dây 500kV Pleiku
– Di Linh và đưa ra các giải pháp giảm suất cắt phù hợp cho đường dây trong thực tế.
- So sánh các giải pháp bảo vệ chống sét để giảm suất cắt trên đường dây cao
áp.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn:
- Đề xuất các giải pháp bảo vệ chống sét tốt nhất để đường dây 500kV Pleiku –

Di Linh vận hành an toàn, cung cấp điện liên tục, đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho
sự phát triển kinh tế - xã hội.
6. Bố cục luận văn
Luận văn gồm 3 chương.
Chương 1 - Tổng quan về sét, hiện tượng quá điện áp khí quyển và tính suất cắt
đường dây.
Chương 2 - Ứng dụng tính suất cắt trên đường dây 500kV Pleiku –Di Linh.
Chương 3 - Các giải pháp nhằm giảm suất cắt đường dây 500kV Pleiku – Di
Linh.


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ SÉT, HIỆN TƢỢNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ
TÍNH SUẤT CẮT ĐƢỜNG DÂY
1.1. Tổng quan về sét
1.1.1. Nguồn gốc của sét

Sét là một dạng phóng điện tia lửa trong khơng khí với khoảng cách rất lớn.
Nguồn sét chính là các đám mây mưa dơng mang điện tích dương và âm ở các phần
trên và dưới của đám mây, chúng tạo ra xung quanh đám mây này một điện trường có
cường độ lớn.

Hình 1.1: Hiện tượng dơng
sét 1.1.2. Các giai đoạn phát triển của sét:
1.1.2.1. Giai đoạn phóng điện tiên đạo:
Ban đầu xuất phát từ mây dơng, các tia sáng mờ kéo dài từng đợt gián đoạn về phía
7

mặt đất gọi là tia tiên đạo bậc, với tốc độ trung bình khoảng 1,5.10 cm/s. Kênh tiên đạo là
13

14

3

một dịng plasma mật độ điện khoảng 10 ÷ 10 ion/m , một phần điện tích âm của mây
dơng tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc theo chiều dài của nó.

Thời gian phát triển của tia tiên đạo mỗi đợt kéo dài trung bình khoảng 1µs, thời
gian tạm ngưng phát triển giữa hai đợt khoảng 30 ÷ 90 µs.
Đường đi của tia tiên đạo trong giai đoạn này khơng phụ thuộc vào tình trạng của
mặt đất và tia tiên đạo phát triển theo phương có cường độ điện trường cao nhất phụ
thuộc vào nhiều yếu tố ngẫu nhiên phức tạp. Chỉ khi kênh tiên đạo còn cách mặt đất


4
một độ cao định hướng thì nó mới bị ảnh hưởng bởi các vùng tập trung điện tích ở mặt

đất.

Hình 1.2a

Hình 1.2b

Hình 1.2c

Hình 1.2d

Hình 1.2: Các giai đoạn phóng điện sét và biến thiên của dòng điện sét theo thời
gian Hình 1.2a) Giai đoạn phóng điện tiên đạo
Hình 1.2b) Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt
Hình 1.2c) Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu
Hình 1.2d) Phóng điện chủ yếu kết thúc, dịng sét đạt giá trị cực đại
1.1.2.2. Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt khi tia tiên đạo đến độ
cao định hướng
Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của mây dơng và điện tích
trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích cảm ứng trái dấu trên vùng mặt đất
phía dưới đám mây dơng. Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện
tích tập trung sẽ nằm trực tiếp dưới tia tiên đạo, nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn
khác nhau thì điện tích cảm ứng sẽ tập trung chủ yếu ở vùng kế cận, nơi có điện dẫn
cao như vùng ao hồ, sơng ngịi, vùng đất ẩm, nước ngầm, khu vực có quặng kim loại,
cột điện, kết cấu kim loại các nhà cao tầng,... Kênh tiên đạo sẽ phát triển theo hướng
có điện trường lớn nhất. Do đó các vùng tập trung điện tích cao sẽ là nơi đổ bộ của sét.
Như vậy vị trí sét đánh mang tính chọn lọc. Đây là một đặc điểm của sét mà người ta
có thể tận dụng thiết kế các hệ thống bảo vệ chống sét đánh thẳng cho các công trình.
1.1.2.3. Giai đoạn phóng điện ngược
Khi kênh tiên đạo xuất phát từ đám mây giông tiếp cận kênh tiên đạo ngược
chiều (hay mặt đất), thì bắt đầu giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu

bắt đầu.


5
Cường độ điện trường trong khoảng cách còn lại giữa đầu kênh tiên đạo và mặt
đất (hoặc giữa 2 đầu kênh tiên đạo ngược chiều) tăng cao gây nên sự ion hóa mãnh liệt
trong khơng khí, hình thành một dịng plasma mới có mật độ điện tích rất cao (10
19

3

7

16

8

đến 10 ion/m ). Tốc độ của kênh phóng điện ngược vào khoảng 1,5.10 -1,5.10 m/s
(bằng 0,05-0,5 tốc độ ánh sáng) tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của tia
tiên đạo. Vì mật độ điện tích cao đốt nóng mãnh liệt nên kênh phóng điện chính sáng
chói chang (đó chính là tia chớp). Nhiệt độ trong kênh phóng điện có thể đến vài ba
chục ngàn độ C. Và sự dãn nở đột ngột của khơng khí bao quanh kênh phóng điện
chính tạo nên những đợt sóng âm mãnh liệt gây nên những tiếng nổ chát chúa (đó là
tiếng sấm) và tiếng rền ì ầm kéo dài. Đặc điểm quan trọng nhất của phóng điện chính
là cường độ dịng lớn. Nếu v là vận tốc của phóng điện chủ yếu và σ là mật độ đường
của điện tích thì dịng điện sét sẽ đạt giá trị cao nhất khi kênh phóng điện chính lên
đám mây giơng và bằng Is=v.σ, đó chính là dịng điện ngắn mạch khoảng cách giữa
mây – đất, có trị số từ vài kA đến vài trăm kA.
1.1.2.4. Giai đoạn phóng điện chủ yếu kết thúc
Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tới đám mây thì điện tích cảm ứng từ mặt đất

cũng lên theo, tràn vào và trung hịa với điện tích âm của đám mây, số điện tích cịn lại
của đám mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống đất và tạo nên ở chỗ sét đánh một
dịng điện có trị số giảm dần tương ứng với phần đi sóng của xung dịng sét. Sự tỏa
sáng mờ dần. Trong 50% trường hợp sự tháo điện tích xuống đất này tạo nên một dịng
khơng đổi khoảng 100A, kéo dài có thể đến 0,1s. Do thời gian kéo dài như vậy nên
hiệu ứng nhiệt do nó gây ra cũng khơng kém phần nguy hiểm cho các cơng trình bị sét
đánh.
1.1.3. Mật độ sét trên thế giới và Việt Nam
1.1.3.1. Mật độ sét trên thế giới
Theo ước tính của NASA và Cơ quan phát triển quốc gia khơng gian của Nhật
Bản đưa ra các hình ảnh cảm biến sét đầu tiên truyền hình vệ tinh được trang bị có thể
phát hiện và ghi lại sét, kể cả ở những nơi khơng có ai để quan sát nó. Mật độ sét này
được biết đến xảy ra trung bình 44 ±5 lần trong một giây trung bình trên trái đất, với
tổng số gần 1,4 tỷ cú sét mỗi năm.


6

Hình 1.3: Bản đồ tồn cầu của sét
Các khu vực sét là không phân bố đều trên khắp hành tinh, có khoảng 70% sét
xảy ra trên đất nằm trong vùng nhiệt đới, nơi phần lớn các cơn dông xảy ra; Cịn ở các
vùng phía bắc, cực nam và các khu vực trên các đại dương có sét đánh ít nhất.
1.1.3.2. Mật độ sét ở Việt Nam
Theo Viện Vật lý Địa cầu, sét thường chỉ xảy ra trong các cơn dông. Đặc biệt là
những cơn dông đầu mùa mưa thường mang theo những trận sét nguy hiểm nhất. Lý
do là vào thời điểm giao mùa thường xuất hiện 2 luồng không khí nóng ẩm và lạnh.
Điểm giao thoa giữa 2 luồng khơng khí này chính là nơi xảy ra dơng.
Bảng 1.1: Cường độ hoạt động giông sét tại các khu vực

Khu vực

A
B
C
D
E
Viện Vật lý Địa cầu đã lập “Bản đồ mật độ sét” trên tồn quốc khá chính xác và
đã phân ra 5 vùng đặc trưng về cường độ hoạt động giơng sét trên tồn lãnh thổ Việt


Nam như bảng 1.1, bao gồm: Khu vực đồng bằng ven biển miền Bắc (khu vực A). Khu
vực miền núi trung du miền Bắc (khu vực B). Khu vực miền núi trung du miền Trung


7
(khu vực C). Khu vực ven biển miền Trung (khu vực D). Khu vực đồng bằng miền
Nam (khu vực E).
Xuất phát từ các số liệu về ngày giờ dông trong năm đối với năm khu vực lãnh
thổ Việt Nam, có thể tính tốn đưa ra các giá trị dự kiến về mật độ phóng điện xuống
đất cho các khu vực như bảng 1.2.
Bảng 1.2: Trị số dự kiến mật độ sét theo khu vực
Số ngày
dông

20–40
40–60
60–80
80 – 100
100 - 120
1.1.3.3. Mật độ sét ở các Nhà máy điện, Trạm biến áp, khu vực đường dây

Truyền tải điện
Hiện Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia đã xây dựng và đang ứng dụng
Hệ thống để khai thác các thông tin về thời tiết về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, thông
tin về sét tại các khu vực Trạm biến áp, nhà máy điện, các đường dây Truyền tải điện
trong lãnh thổ Việt Nam. Giao diện truy cập như hình bên dưới:


Hình 1.4: Hệ thống khai thác thơng tin về thời tiết của Trung tâm điều độ hệ thống điện
Quốc Gia


8
Người dùng có thể chọn và truy xuất thơng tin về thời tiết tại thời điểm hiện tại
hoặc truy xuất xem lại lịch sử trước đó tại các khu vực Trạm biến áp, nhà máy điện,
khu vực đường dây Truyền tải điện.
Ví dụ truy xuất thơng tin về sét từ thời điểm từ ngày, tháng, năm…đến ngày,
tháng, năm …tại Khu vực Trạm biến áp 500kV Pleiku như hình bên dưới:

Hình 1.5: Truy xuất thông tin về sét tại các khu vực Trạm biến áp 500kV Pleiku và các
đường dây Truyền tải điện lân cận khu vực trong bán kính 10km.
1.1.4. Ảnh hưởng của giông sét đến HTĐ Việt Nam
Một trong những nỗi lo lớn nhất của lĩnh vực truyền tải điện là lưới điện bị sét
đánh. Đây là sự cố do thiên nhiên, nằm ngồi tầm kiểm sốt của con người nên việc
ngăn ngừa khơng đơn giản.
Khi có sét đánh vào cơng trình điện, nếu dịng sét đủ lớn, sẽ gây nên quá điện áp
khí quyển vượt quá mức cách điện xung kích của cách điện sẽ gây phóng điện, làm cắt
điện ĐD và Trạm, thậm chí có thể hư hỏng cháy thiết bị.


9

Hình 1.6: Sét đánh gần đường dây tải điện trên khơng
Hiện tượng sét đánh có thể xảy ra các trường hợp sau đây:
- Sét đánh vào đỉnh cột và DCS: rường hợp này, nếu ĐTNĐ cột điện lớn thì
điện áp giáng tại đỉnh cột và CS đặt lên chuỗi cách điện ĐD sẽ lớn (điện áp này tỷ lệ
với điện trở cột điện). Nếu giá trị điện áp này vượt mức cách điện xung kích ĐD
(Uqa>U50%) thì sẽ gây ra phóng điện ngược từ DCS - dây dẫn qua cách điện ĐD.
- Sét đánh trực tiếp vào dây dẫn, tức là sét đánh vòng qua DCS vào dây dẫn: đây

là trường hợp sét đánh nguy hiểm nhất, khi đó tồn bộ điện áp sét sẽ đặt lên cách điện
ĐD và truyền vào trạm gây hậu quả nghiêm trọng. Nếu giá trị điện áp này lớn hơn mức
cách điện xung kích ĐD (Uqa>U50%) thì sẽ gây ra phóng điện qua cách điện ĐD. Mặt
khác, sóng điện áp truyền vào trạm có thể gây quá áp và hư hỏng thiết bị.
1.2. Hiện tƣợng quá điện áp khí quyển
Đường dây là phần tử dài nhất trong hệ thống điện, đi qua nhiều địa hình phức
tạp nên thường bị sét đánh gây nên quá điện áp gọi là quá điện áp khí quyển. Quá điện
áp khí quyển có thể do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc sét đánh xuống gần mặt đất
và gây nên quá điện áp cảm ứng trên đường dây, có thể gây ra phóng điện trên cách
điện đường dây dẫn đến ngắn mạch buộc phải cắt điện. Có thể thấy trường hợp đầu
nguy hiểm nhất vì đường dây phải chịu tồn bộ năng lượng của dịng điện sét.
Vì trị số của q điện áp khí quyển rất lớn nên khơng thể chọn mức cách điện
đường dây đáp ứng hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển mà chỉ được chọn
theo mức độ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét
đường dây khơng phải là loại trừ hồn tồn khả năng sự cố do sét đánh mà chỉ giảm số


10
lần sự cố do sét tới một giới hạn hợp lý (xuất phát từ yêu cầu và sơ đồ cung cấp điện
của phụ tải, số lần cắt dòng điện ngắn mạch cho phép của máy cắt điện, đường dây có
hay khơng có thiết bị tự động đóng lại, v.v...). Tức là phải tìm phương thức bảo vệ

đường dây sao cho số lần cắt điện do sét đánh gây ra là thấp nhất, trên cơ sở đó xác
định phương hướng và biện pháp giảm số lần cắt điện của đường dây nói chung và một
số đường dây cụ thể nói riêng.
Trong tính tốn bảo vệ chống sét hiện nay, người ta tính suất cắt đường dây do sét
đánh tức là số lần cắt điện đường dây do sét đánh gây ra sự cố trong một năm cho
chiều dài đường dây L = 100 km. Đây là một chỉ tiêu nói lên phẩm chất chống sét của
ĐD và mức độ an toàn vận hành khi ĐD bị sét đánh.
1.3. Các phƣơng pháp tính suất cắt ĐD tải điện cao áp:
1.3.1. Phương pháp cổ điển
1.3.1.1. Các điều kiện giả thiết trong tính tốn

Hình 1.7: Các trường hợp sét đánh vào đường dây
*. Các trường hợp sét đánh vào ĐD được phân ra các trường hợp sau đây:
- Sét đánh vào đỉnh cột hoặc trên DCS nơi lân cận đỉnh

cột Số lần sét đánh vào ĐD tương ứng với trường hợp này
là:
Nc≈ N/2 (lần/100km/năm)
Trong đó: N là tổng số lần sét đánh vào ĐD (chiều dài 100km trong 01 năm).
Thành phần suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột được ký hiệu là nc.
- Sét đánh vào DCS trong khoảng vượt

Số lần sét đánh vào ĐD tương ứng với trường hợp này là:
NkV≈ N/2 (lần/100km/năm)

(2.6)

Trong đó: N là tổng số lần sét đánh vào ĐD (chiều dài 100km trong 01 năm).
Thành phần suất cắt do sét đánh vào vào DCS trong khoảng vượt được ký hiệu là nkV.

11
- Sét đánh vòng DCS vào dây dẫn

Số lần sét đánh vào dây dẫn được xác định bởi:
Ndd≈ N.υα (lần/100km/năm)

(2.7)

Trong đó: υα là xác suất sét đánh vịng qua DCS vào dây dẫn được xác định bằng
xác suất thống kê và qua quan sát thực tế bằng công thức sau:
(2.8)
lgV α =

Trong đó: α: góc bảo vệ của DCS (độ). hcs: chiều cao cột đỡ DCS (m).
Suất cắt do sét đánh vào dây dẫn được ký hiệu là ndd
Như vậy biểu thức của suất cắt do sét được viết theo:


n = nc + nkV +ndd (lần/100km/năm)
*. Dòng điện sét được chọn theo dạng sóng xiên góc với độ dốc a (kAµ/s) và biên độ
dịng điện I như trên hình 1.8.
Is

(2.10)

Hình 1.8: Dạng dịng điện sét theo thời gian
Xác suất để dòng điện sét vượt quá trị số I sẽ là:

vi = e 26,1

Xác suất để độ dốc dòng điện sét vượt quá trị số a sẽ là:

va = e10,9