-0-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



_______ _______
LÊ VĂN NGHIỆP

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ TREO DÂY CHỐNG SÉT CHO
ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI NHẰM NÂNG CAO
HIỆU QUẢ KINH TẾ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2005


-1-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



_______ ________
LÊ VĂN NGHIỆP

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ TREO DÂY CHỐNG
SÉT CHO ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI
NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ
Chuyên ngành: MẠNG & HỆ THỐNG ĐIỆN
Mã số

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:T.S Ngô Văn
Dƣỡng

Đà Nẵng - Năm 2005


-2-

Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu
của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực. Kết
quả và nội dung của đề tài chưa từng được ai công bố,
cũng như chưa từng được trình bày trong bất kỳ
cơng trình nào.
Tác giả

Lê Văn Nghiệp


-3-

Lời cảm ơn

Để hoàn thành luận văn này, ngoài nổ lực của bản thân, tác giả đã
nhận được sự quan tâm giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và cơ
quan đơn vị công tác.
Tác giả xin tỏ lịng biết ơn đến Tiến sĩ Ngơ Văn Dưỡng, người trực
tiếp hướng dẫn đề tài, đến quý thầy cô giáo khoa Điện, Đại Học Bách Khoa
Đà Nẵng, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Năng Lượng-EVN đã tận tình
giúp đỡ, đóng góp ý kiến, trong suốt q trình nghiên cứu học tập, thực hiện
luận văn.
Tác giả xin cảm ơn Lảnh đạo, đồng nghiệp tại Trung Tâm Thiết Kế
Điện đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả có đủ điều kiện học
tập, nghiên cứu và hồn thành bản luận văn này.
Xin Chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc Đại Học Đà Nẵng, Ban
NCKH & Đào tạo sau đại học, Bộ môn Hệ thống điện, khoa Điện trường
Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận
văn.




-4-

Trang
Trang bìa
Phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Ký hiệu các từ viết tắt
Phần mở đầu
1.


Lý do chọn đề tài

2.

Đối tượng và phạm v

3.

Mục tiêu và nhiệm vụ

4.

Tên đề tài

5.

Cấu trúc luận văn

Chƣơng 1: Tổng quan về chống sét cho các ĐD tải điện.
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Bảo vệ chống sét
1.2.1. Mở đầu

1.2.2. Các thiết bị

1.2.2.1. Ph

1.2.2.2. Ph


1.2.2.3. Ph

1.2.3. Bảo vệ chố

1.2.3.1. Yêu

1.2.3.2. Qu

1.2.3.3. Sét


-5-

1.2.3.4. Sét đánh trên đường dây có treo DCS
1.3. Một số giả thiết và giới hạn nghiên cứu
1.4. Kết luận
Chƣơng 2: Cơ sở tính tốn suất cắt điện đƣờng dây.
2.1 Mở đầu
2.1.1. Một số sơ đồ cột đường dây
2.1.1.1. Đối với đường dây 1 mạch
2.1.1.2. Đối với đường dây 2 mạch
2.1.2. Số lần sét đánh vào đường dây
2.2 Số lần mất điện do sét đánh vòng vào dây dẫn nv
2.2.1. Xác suất sét đánh vòng vào dây dẫn
2.2.2. Xác suất phóng điện tr6n cách điện
2.2.3. Số lần mất điện do sét đánh trực tiếp vào đường dây
2.3 Số lần mất điện do sét đánh vào đỉnh cột nc
2.3.1. Điện áp trên cách điện
2.3.1.1. Thành phần điện của điện áp cảm ứng
2.3.1.2. Tính các thành phần 1/a.ic(t) và 1/a.dic/dt

2.3.1.3. Tính thành phần 1/a.K.Ucs(t)
2.3.2. Tính hàm Z(t)
2.3.3. Tính độ dốc nguy hiểm của dịng điện sét a(t)
2.3.4. Tính biên độ dịng điện sét nguy hiểm Ii
2.3.5. Tính xác suất phóng điện trên chuỗi sứ
2.3.6. Suất cắt điện do sét đánh đỉnh cột
2.4 Số lần mất điện do sét đánh vào giữa khoảng vƣợt nkv
2.4.1. Phóng điện trong khoảng cách khơng khí MM’
2.4.1.1. Xác suất hình thành hồ quang phóng điện
2.4.1.2. Xác suất phóng điện trong khơng khí


-6-

2.4.2. Phóng điện tại chuỗi sứ khi sóng truyền đến cột điện
2.4.2.1. Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ
2.4.2.2. Tính xác suất phóng điện chuỗi sứ
2.4.3. Tính xác suất phóng điện trong trường hợp sét đánh
khoảng vượt
2.5 Suất cắt điện tổng do sét đánh trên đƣờng dây
2.6 Kết luận
Chƣơng 3: Xác định hàm chi phí tính tốn
3.1. Các thành phần chủ yếu của hàm chi phí
3.2. Xác định chi phí xây dựng ban đầu (C)
3.3. Xác định chi phí đền bù thiết hại cho khách hàng (H)
3.4. Xác định chi phí duy tu bảo dƣỡng TB đóng cắt (G)
3.5. Xác định hàm chi phí tính tốn (Z)
3.6. Kết luận
Chƣơng 4: Xây dựng chƣơng trình tính tốn lựa chọn sơ
đồ treo dây chống sét.

4.1. Tính tốn suất cắt điện đƣờng dây tải điện
4.1.1. Sơ đồ tính tốn
4.1.2. Giới thiệuchương trình tíanh toán
4.1.2.1. Trong cửa sổ F1: Data
4.1.2.2. Trong cửa sổ F2: Help
4.1.2.3. Trong cửa sổ F3:Calculators
4.1.2.4. Trong cửa sổ F4: Result
4.1.2.5. Trong cửa sổ F5: Author
4.1.2.6. Trong cửa sổ F6: Exit
4.2. Tính tốn lựa chọn phƣơng án treo dây chống sét
4.2.1. Cơ sở tính tốn


-7-

4.2.2. Sơ đồ thuật tốn
4.2.3. Giới thiệu chương trình
4.2.3.1. Trong cửa sổ F1: Data
4.2.3.2. Trong các cửa sổ F2-F3-F4-F5-F6
4.3. Ví dụ minh họa
4.4. Ứng dụng chƣơng trình để khảo sát hàm chi phí Z
4.4.1. Khảo sát hàm chi phí Z theo chiều dài khoảng cột Lkv
4.4.2. Khảo sát hàm chi phí Z theo cơng suất truyền tải P
4.5. Kết luận
Chƣơng 5: Áp dụng tính tốn cho các cơng trình thực tế.
5.1 Ứng dụng để tính cho cơng trình đƣờng dây 110kV
Bình Chánh- Quảng Ngãi
5.1.1. Đặc điểm cơng trình
5.1.2. Tính các chi phí vật liệu-nhân cơng-máy thi cơng
5.1.3. Sử dụng chương trình để tính tốn chọn phương án

5.1.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của các tham số đến kết quả
lựa chọn phương án
5.1.4.1. Khảo sát sự thay đổi của hàm chi phí Z theo
sự thay đổi của tham số P
5.1.4.2. Khảo sát sự thay đổi của hàm chi phí Z theo
sự thay đổi của tham số Lkv
5.2 Ứng dụng để tính cho cơng trình đƣờng dây 110kV
Quận 3 – An Đồn.
5.2.1. Đặc điểm cơng trình
5.2.2. Tính các chi phí vật liệu-nhân cơng-máy thi cơng
5.2.3. Sử dụng chương trình để tính tốn chọn phương án
5.3 Kết luận


-8-

Phần kết luận.

1.Các kết quả đạt được

2.Hướng mở rộng đề tà

3.Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.


-9-

KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT

EVN: Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam
ĐDK: Đường dây truyền tải trên không
DCS : Dây chống sét
TĐL : Tự động đóng lặp lại


-10-

PHẦN MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, hệ thống điện cũng ngày càng
phát triển cả về qui mô và công nghệ, ngày nay người ta đã xây dựng nhiều
hệ thống điện lớn trong phạm vi Quốc gia hoặc liên Quốc gia, xuất hiện
nhiều đường dây truyền tải cao áp hoặc siêu cao áp làm nhiệm vụ liên lạc và
truyền tải công suất. Độ tin cậy làm việc của các đường dây truyền tải là một
chỉ tiêu quan trọng trong bài toán kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế và vận hành
hệ thống điện. Sét đánh vào đường dây là một trong những yếu tố có thể gây
ra mất điện, đồng thời cũng gây ảnh hưởng đến các hệ thống điện nối với nó.
Hiện tượng sét đánh là hiện tưởng ngẫu nhiên, phụ thuộc vào nhiều
yếu tố khác nhau, quá điện áp do sét gây ra thường có giá trị rất lớn. Cho
nên việc thực hiện bảo vệ chống sét cho các cơng trình điện nói chung,
đường dây tải điện nói riêng, chỉ có tác dụng hạn chế sự cố đến một mức
hợp lý không thể loại trừ hoàn toàn sự cố được.
Một số sự cố điển hình mất điện do sét gây ra:
Năm 2001 ngành điện có khoảng 400 sự cố, 50% trong số đó là do sét
gây ra. Ngày 4/6/2001 sét đánh trúng máy cắt xuất tuyến 22KV nhà máy
thuỷ điện Hồ Bình, làm toàn bộ lưới điện miền Bắc rã lưới.
Ngày 23/10/2004 sét đánh đường dây 110KV Biển Hồ - Pleiku, gây
mất điện và cháy TU trạm 110KV Biển Hồ.
Ngày 18/11/2004 sét đánh đường dây 110kV đoạn đầu trạm Đak
Nông, gây mất điện trạm 110kV và làm cháy đồng hồ đo đếm trong trạm.

Ngày 12/4/2005 sét đánh đường dây 110kV Pleiku – Diên Hồng gây
mất điện và làm cháy cuộn áp của rơle bảo vệ khoảng cách.


-11-

Việc xác định số lần sét đánh gây mất điện trên các đường dây tải điện
là hết sức cần thiết cho bài toán kinh tế-kỹ thuật khi thiết kế và vận hành hệ
thống điện. Bản luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu tìm hướng giải quyết vấn đề
trên.
Quá điện áp do sét đánh khơng những chỉ gây nên phóng điện trên
cách điện đường dây, truyền sóng vào trạm biến áp gây sự cố phá hoại cách
điện trong trạm mà còn làm ngưng quá trình cung cấp điện cho phụ tải, đặc
biệt đối với đường dây truyền tải, sự cố gây mất điện dẫn đến những thiệt
hại vô cùng to lớn cho nền kinh tế của một đất nước nói chung và cho ngành
điện nói riêng.
Ngày nay, để hội nhập với nền kinh tế chung của khu vực cũng như
trên thế giới, ngành điện cũng đã từng bước tiến tới cổ phần hóa theo chủ
trương chung của Đảng và Nhà Nước ta. Ngành điện sẽ khơng cịn mang
tính chất độc quyền nữa, quan hệ giữa người cung cấp điện và khách hàng
phải thực sự bình đẳng, khách hàng có quyền lựa chọn một dịch vụ cung cấp
điện tốt nhất, chất lượng cao nhất, mọi sự cố dẫn đến việc gián đoạn q
trình cung cấp điện, khách hàng có quyền u cầu ngành điện phải đền bù
thiệt hại cho mình tùy theo mức độ thiết hại và tính chất của phụ tải.
Đây cũng là một trong những mục tiêu mà ngành điện cần phải quan
tâm trong quá trình cân nhắc việc đầu tư xây dựng một cơng trình (cụ thể
như đường dây truyền tải điện), từ chi phí đầu tư ban đầu, chi phí đền bù
thiệt hại, duy tu bảo dưỡng thiết bị do sự cố mất điện gây ra.
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, nhằm đáp ứng kịp thời tốc độ tăng trưởng phụ tải (đặc biệt

là phụ tải các tỉnh, thành lớn, các khu công nghiệp) lưới điện truyền tải 500
kV -220 kV - 110KV đang phát triển rất mạnh, dần dần thay thế cấp điện áp


-12-

35KV, 66KV. Các đường dây và trạm biến áp 110KV đã phát triển và đi sâu
vào các trung tâm phụ tải.
Mục tiêu phát triển lưới truyền tải của Tổng Công Ty Điện Lực Việt
Nam từ nay đến năm 2010 là xây dựng lưới truyền tải có khả năng truyền tải
với cơng suất lớn, đảm bảo tính an tồn và ổn định cao, đáp ứng được những
tiêu chuẩn kỹ thuật tiên tiến. Để đạt được những mục tiêu trên, từ nay đến
năm 2020 Tổng Công ty phải đầu tư thêm cho hệ thống lưới điện truyền tải
như sau:
Bảng 1.1: Qui mô đầu tư lưới điện của EVN đến năm 2020
Qui mô đầu tƣ qua
các giai đoạn
1. Đƣờng dây
- 500 kV (km-mạch)
- 220 kV (km-mạch)
- 110kV (km-mạch)
2. Trạm
- 500 kV (MVA)
- 220 kV (MVA)
- 110 kV (MVA)
Như vậy qui mô đầu tư cho đường dây truyền tải điện từ nay đến năm
2020 cịn rất lớn.
Do đó việc đầu tư xây dựng các đường dây và trạm biến áp ngoài việc
phải đảm bảo mục tiêu cung cấp điện tin cậy cần phải cân nhắc xem xét đến
hiệu quả của việc đầu tư cho từng dự án cụ thể.

Thực tế hiện nay, các đường dây truyền tải đều được bố trí treo dây
chống sét, riêng đối với đường dây 110KV mạch kép (2 đường dây bố trí
trên cùng một cột ) tồn tại 2 dạng sơ đồ treo dây chống sét như sau:


-13-

-

Dạng 1 : Đường dây mạch kép bố trí 1 dây chống sét.

-

Dạng 2: Đường dây mạch kép bố trí 2 dây chống sét.

Tuy nhiên, giữa việc bố trí 1 dây hay 2 dây chống sét vẫn chưa có
ranh giới cụ thể, việc chọn sơ đồ 1 hoặc 2 dây chống sét đơi khi cịn mang
tính cảm tính chủ quan mà chưa xem xét cân nhắc so sánh các tiêu chí về độ
tin cậy cung cấp điện và chi phí đầu tư ban đầu của cơng trình.
Do đó cần có phương pháp tính tốn một cách hợp lý có cơ sở khoa
học và tốn học một cách chặt chẽ, có xét đầy đủ đến các yếu tố kinh tế - kỹ
thuật.
Với những lý do trên, đề tài luận văn được lựa chọn, nhằm xây dựng
chương trình tính tốn để chọn sơ đồ treo dây chống sét cho đường dây
truyền tải. Tuỳ theo các điều kiện thực tế của cơng trình (như mật độ sét, yêu
cầu về độ tin cậy cung cấp điện, chi phí bảo dưỡng, tổng vốn đầu tư ...)
chương trình cho phép xác định được phương án treo 1 hay 2 dây chống sét,
nhằm đảm bảo mục tiêu mang lại hiệu quả kinh tế trong suốt đời sống của
dự án.
2.


ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
-

Đối tượng của đề tài là: Đường dây truyền tải điện trên không

(ĐDK).
-

Phạm vi nghiên cứu:
+

Xác định suất cắt điện đường dây khi có sét đánh.

+

Tính tốn lựa chọn phương án đầu tư hài hoà giữa 2 chỉ tiêu

hạn chế thiệt hại mất điện do sét đánh và vốn đầu tư ban đầu cho cơng trình.
3.

MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:
Mục tiêu của đề tài: Chọn sơ đồ treo dây chống sét nhằm đảm bảo

mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất trong suốt đời sống dự án.
Để thực hiện được mục tiêu này, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài là:


-14-


-

Xác định suất cắt điện do sét đánh vào đường dây trong 2 trường

hợp treo 1 dây chống sét (n 1) và 2 dây chống sét (n2) (tính theo mật độ dông
sét từng vùng, chiều dài đường dây …).
-

Suất đầu tư cho đường dây truyền tải khi lắp đặt 1 dây chống sét

(C1) và 2 dây chống sét (C2).
-

Chi phí di tu bảo dưỡng các thiết bị đóng cắt tính theo số lần thao tác

đóng cắt trong suốt đời sống dự án G1 và G2 .
-

Chi phí đền bù thiệt hại cho khách hàng do việc mất điện do sét gây

ra H1 và H2 trong suốt đời sống dự án.
-

Xác định hàm chi phí đầu tư cho 2 trường hợp:
+

Treo 1 dây chống sét: Z1 = Z1(C1, G1, H1)

+


Treo 2 dây chống sét: Z2 = Z2(C2, G2, H2)

Trên cơ sở các nhghiên cứu trên, tác giả sẽ xây dựng chương trình
tính tốn lựa chọn phương án đầu tư hiệu quả nhất trong suốt đời sống dự
án.
Chương trình cho phép xác định được các chỉ tiêu về suất cắt điện, chi
phí đầu tư ban đầu, cũng như thiệt hại về kinh tế do mất điện gây ra theo các
thông tin đầu vào như: mật độ dông sét trong khu vực, mức độ yêu cầu về độ
tin cậy cung cáp điện, chiều dài khoảng cột, dạng sơ đồ cột, chi phí vận hành
bảo dưỡng thiết bị đóng cắt, suất đầu tư ... Trên cơ sở so sánh, sẽ đưa ra lời
giải lựa chọn phương án thích hợp để thiết kế cơng trình.
4. TÊN ĐỀ TÀI:
Với những lý do trên, đề tài được đặt tên: “ Lựa chọn sơ đồ treo dây
chống sét cho đƣờng dây truyền tải nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế”.


-15-

5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN:
Ngoài phần mở đầu, kết luận - kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ
lục, đề tài được biên chế gồm 5 chương:
Chƣơng 1: Tổng quan về chống sét cho các đƣờng dây tải điện.
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Bảo vệ chống sét
1.3 Một số giả thiết và giới hạn nghiên cứu
1.4 Kết luận
Chƣơng 2: Cơ sở tính tốn suất cắt điện đƣờng dây.
2.1 Mở đầu
2.2 Số lần mất điện do sét đánh vòng vào dây dẫn nv
2.3 Số lần mất điện do sét đánh vào đỉnh cột nc

2.4 Số lần mất điện do sét đánh vào giữa khoảng vượt nkv
2.5 Suất cắt điện tổng do sét đánh trên đường dây
2.6 Kết luận
Chƣơng 3: Xác định hàm chi phí tính tốn
3.1 Các thành phần chủ yếu của hàm chi phí
3.2 Xác định chi phí xây dựng ban đầu (C)
3.3 Xác định chi phí đền bù thiết hại cho khách hàng (H)
3.4 Xác định chi phí duy tu bảo dưỡng TB đóng cắt (G)
3.5 Xác định hàm chi phí tính tốn (Z)
3.6 Kết luận
Chƣơng 4: Xây dựng chƣơng trình tính tốn lựa chọn sơ đồ treo dây
chống sét.
4.1 Tính tốn suất cắt điện đường dây tải điện
4.2 Tính tốn lựa chọn phương án treo dây chống sét
4.3 Ví dụ minh hoạ


-16-

4.4 Kết luận
Chƣơng 5: Áp dụng tính tốn cho các cơng trình thực tế.
5.1 Ứng dụng để tính cho cơng trình đường dây 110kV Bình ChánhQuảng Ngãi
5.2 Ứng dụng để tính cho cơng trình đường dây 110kV Quận 3 – An
Đồn.
5.3 Kết luận
Phần kết luận.
1.

Các kết quả đạt được của đề tài


2.

Hướng mở rộng đề tài

3.

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.


-17-

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT CHO CÁC ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
1.1 Đặt vấn đề:
Hệ thống điện ở Việt Nam ngày một phát triển mạnh hơn, hiện nay
hầu như tất cả các địa phương, kể cả các vùng sâu, vùng xa trên cả nước đều
có hệ thống lưới điện Quốc Gia. Qua các giai đoạn xây dựng, hệ thống điện
ngày càng được xây dựng hoàn thiện hơn, hiện đại hơn, tuy nhiên hiện nay
đang tồn tại quá nhiều chủng loại, kết cấu khác nhau. Cột chủ yếu do Liên
Xô (cũ) và Trung Quốc thiết kế chế tạo theo đơn đặt hàng cho các cơng trình
ở

phía Bắc, và ở phía Nam sử dụng cột do các nước Tư bản thiết kế chế tạo

từ trước năm 1975.
Đặc biệt, từ sau khi thống nhất đất nước, do nhu cầu kinh tế phát triển,
các nguồn điện lớn đã được xây dựng và vận hành, như các nhà máy thuỷ

điện Hồ Bình, Trị An, Yaly, Sông Hinh, Vĩnh Sơn cùng hàng loạt các nhà
máy nhiệt điện như Phả Lại, ng Bí, Phù mỹ … đã tạo nên một hệ thống
lưới điện với các cấp điện áp khác nhau phát triển trong cả nước, từ các
trung tâm kinh tế lớn đến các vùng sâu vùng xa. Vì vậy việc thiết kế các
đường dây tải điện do các công ty tư vấn thiết kế cũng đưa ra nhiều dạng
phương án khác nhau, trong đó riêng phần kết cấu cột đang tồn tại các dạng
chủ yếu sau:
-

Số mạch trên cột: 1 mạch, 2 mạch

-

Số dây chống sét trên cột: 1 dây, 2 dây

-

Bố trí pha: Nằm ngang, tam giác, thẳng đứng

-

Cột đỡ thẳng, đỡ góc

-

Cột néo góc, néo cuối

-

Cột hãm


-

Cột lắp ghép bulông


-18-

-

Bảo vệ chống ăn mòn: Sơn hoặc mạ kẽm

-

Cấp chịu lực của cột phân theo các vùng gió và cỡ dây khác nhau …

Việc sử dụng các dạng sơ đồ cột khác nhau áp dụng cho các cơng
trình mang tính chất đơn lẽ, kéo theo việc tính tốn kiểm tra mất rất nhiều
thời gian, rất khó khăn trong q trình thay thế và sữa chữa.

Hình 1.1: Đường dây mạch ké
Nhà Bè - Thủ Đức treo 1 DCS p

Hình 1.2: Đường dây mạch đơn dọc
Đ.L Hùng Vương-HCM treo 1 DCS


-19-

Hình 1.3: Đường dây mạch kép Hình 1.4: Đường dây mạch kép đi

Nhà Bè - Thủ Đức treo 1 DCS NM đóng tàu HuynDai treo 2 DCS Do đó để
có sự thống nhất chung trong cả nước, hiện nay ngành điện
cũng có những qui định, những tiêu chuẩn để áp dụng thống nhất trong quá
trình đầu tư xây dựng.
Một trong những qui định đã được Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam
ban hành là quyết định số 2982/QĐ-EVN-TĐ ngày 10/9/2002 về việc “Thiết
kế định hình các cột thép dùng cho lưới điện 110kV”.
Tuy nhiên cũng như một số cơng trình đầu tư xây dựng, việc thiết kế
xây dựng nhiều khi còn thuần túy về kỹ thuật, chưa xét đến yếu tố kinh tế.
Đối với đường dây 110 kV, tuy đã có thiết kế định hình về cột thép,
với nhiều chủng loại, cột đỡ, cột néo với nhiều độ cao khác nhau, và có cơng
dụng chính:
-

Cột 1 mạch đường dây 1 dây chống sét.

-

Cột 2 mạch đường dây 1 dây chống sét.


-20-

-

Cột 2 mạch đường dây 2 dây chống sét.

Đối với chủng loại cột 2 mạch đường dây, hiện nay trên cả nước đã
lắp đặt rất nhiều, nhưng có nơi dùng loại cột bố trí 1 dây chống sét, có nơi
dùng loại cột bố trí 2 dây chống sét chưa có sự qui định thống nhất,việc sử

dụng cịn mang tính cảm tính chủ quan, mà chưa xét đến hết các chỉ tiêu
kinh tế và kỹ thuật một cách đúng mức.
Do đó cần thiết phải có một sự nghiên cứu đầy đủ, có cơ sở khoa học
có xét đến các yếu tố quyết định đến phương án treo dây chống sét. Vấn đề
sét đánh vào đường dây làm ảnh hưởng đến quá trình quản lý vận hành như
mất điện do sét gây ra, các chỉ tiêu về kinh tế như: Chi phí đầu tư (C), chi
phí duy tu bảo dưỡng các thiết bị đóng cắt trong q trình vận hành (G), chi
phí đền bù thiệt hại cho khách hàng khi bị mất điện (H).
Xác định hàm chi phí Z1 (trường hợp dùng sơ đồ 1 dây chống sét) và
Z2 (trường hợp dùng sơ đồ 2 dây chống sét).
Trên cơ sở tính tốn hàm chi phí Z 1 và Z2 sẽ so sánh và rút ra được sơ
đồ bố trí dây chống sét thích hợp nhất.
1.2. Bảo vệ chống sét:
1.2.1. Mở đầu:
Q trình phóng điện của sét: Sét là một trường hợp phóng điện tia
lửa khi khoảng cách giữa các điện cực rất lớn (trung bình khoảng 5 km).
Q trình phóng điện của sét giống như q trình xảy ra trong trường khơng
đồng nhất. Khi các lớp mây được tích điện tới một mức độ có thể tạo nên
một cường độ trường lớn sẽ hình thành dịng phát triển về phía mặt đất. Giai
đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện tiên đạo và dòng gọi là tia tiên đạo.
Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên
khoảng 15.106 cm/s, của các lần sau nhanh hơn và đạt tới 2.10 8 cm/s. Trong
một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau.


-21-

Tia tiên đạo là mơi trường Plasma có điện dẫn rất lớn. Đầu tia nối với
một trong các trung tâm điện tích của lớp mây điện, nên một phần điện tích
của trung tâm này đi vào tia tiên đạo và phân bố gần đều dọc theo chiều dài

tia. Dưới tác dụng của điện trường của tia tiên đạo sẽ có sự tập trung điện
tích khác dấu dười mặt đất mà địa điểm tập kết tuỳ thuộc vào tính hình dẫn
điện của đất.
Q trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đường sức nối liền giữa
đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất vì ở đấy cường độ
trường có trị số lớn nhất và như vậy là địa điểm sét đánh trên mặt đất đã
được định sẵn.
Khi tia tiên đạo phát triển tới gần mặt đất, thì trường trong khoảng
khơng gian giữa các điện cực sẽ có trị số rất lớn và sẽ bắt đầu quá trình ion
hố mãnh liệt dẫn đến sự hình thành dịng plasma với mật độ ion lớn hơn
nhiều so với của tia tiên đạo. Do có điện dẫn bản thân rất cao nên đầu dịng
sẽ có điện thế mặt đất, như vậy toàn bộ hiệu số điện thế (giữa đầu tia tiên
đạo với mặt đất) được tập trung vào giữa nó, trường trong khu vực này tăng
cao và gây ion hoá mãnh liệt… dòng Plasma được kéo dài và di chuyển
ngược lên phía trên. Giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện ngược, tốc độ
phát triển của dịng điện ngược thay đổi trong giới hạn 15.10 8 – 15.109 cm/s.
Trong giai đoạn này điện tích của lớp mây điện sẽ theo dịng plasma chuyển
về phía mặt đất tạo nên dịng điện ở nơi sét đánh.
1.2.2 Các thiết bị và phạm vi bảo vệ chống sét đánh thẳng:
Hiện nay, để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho cơng trình thường dùng
các hệ thống thu sét - Cột thu sét, dây thu sét - gồm bộ phận thu sét (kim,
dây) bộ phận nối đất và các dây dẫn liên hệ hai bộ phận trên với nhau (dây
nối đất).


-22-

Bộ phận nối đất của hệ thống thu sét cần có điện trở nối đất bé để việc
tập trung điện tích cảm ứng phía mặt đất được dễ dàng và khi có dịng điện
sét đi qua điện áp trên các bộ phận của hệ thống thu sét không đủ để gây nên

phóng điện ngược từ đó đến các cơng trình gần.
Xác định phạm vi bảo vệ của cột thu sét:
1.2.2.1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét:
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là miền được giới hạn bởi mặt
ngồi của hình chóp trịn xoay, theo [2] có đường sinh xác định bời phương

trình:

Trong đó:
-

h: độ cao cột thu sét

-

hx: độ cao của vật cần được bảo vệ

- rx:
-

bán kính của phạm vi bảo vệ ở mức cao hx.

h-hx: độ cao hiệu dụng của cột thu sét.

1.2.2.2. Phạm vi bảo vệ của hai và nhiều cột thu sét:
Hai cột thu sét đặt cách nhau khoảng a (a<7h) thì sẽ bảo vệ được độ
cao ho theo [2] xác định bởi:

h − ho =


7

Các phần bên ngoài giống như trường hợp một cột còn phần bên trong
được giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm (2 đỉnh cột và điểm ở giữa có độ
cao ho).
Trong trường hợp dùng nhiều cột phối hợp để bảo vệ : Phần ngồi của
phạm vi bảo vệ được`xác định như từng đơi cột (yêu cầu khoảng cách


-23-

a<7h). Vật có độ cao hx nằm trong đa giác sẽ được bảo vệ nếu thỏa mãn điều
kiện:
D ≤ 8(h − hx )

Trong đó:
D:

đường kính vịng trịn ngoại tiếp của đa giác hình thành bởi

các cột thu sét.
1.2.2.3. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
Mặt cắt thẳng đứng theo phương
vng góc với dây thu sét và được
xác định tương tự như của một cột thu
sét có các hồnh độ 0.6h và 1.2h.
Chiều rộng của phạm vi bảo vệ mức
cao hx cũng được tính theo các cơng


-1.2h+0-.6h

thức tương tư:
2bx

b

- Khi hx≤2/3h:

b

x

x

= 0.6h(1 −
= 1.2h(1 −

h

x
h )

h
x

0.8 h

)


Hình 1.5: Phạm vi bảo vệ của 1 DCS

ho h

Khi dùng 2 dây thu sét đặt cách nhau s=4h:

Hình 1.6: Phạm vi bảo vệ của 2 dây chống sét
Thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữa 2 dây này sẽ được bảo vệ an toàn
và nếu khoảng cách s<4h thì có thể bảo vệ cho các điểm ở giữa 2 dây có


-24-

mức cao tới:

ho

=

h

s

− 4 . Phần bên ngoài phạm vi bảo vệ được xác định như

trường hợp treo 1 dây, còn phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung vẽ
qua 3 điểm (2 điểm treo dây thu sét và điểm giữa có độ cao:

ho = h − s
4 .


Dây chống sét thường được dùng để bảo vệ các đường dây điện cao áp, vì
độ treo cao trung bình của dây dẫn thường lớn 2/3 độ cao treo dây chống sét.
Nên có thể khơng cần đề cập đến phạm vi bảo vệ mà biểu thị ờng thẳng
đứng với đường thẳng nối liền
31o và trong thực tế thường lấy khoảng 20o ÷25o.
1.2.3. Bảo vệ chống sét đƣờng dây tải điện:
1.2.3.1. Yêu cầu chung:
Đường dây là phần tử dài nhất trong lưới điện, nên thường bị sét đánh
và chịu tác dụng của q điện áp khí quyển.
Q điện áp khơng những chỉ gây nên phóng điện trên cách điện
đường dây mà cịn truyền sóng vào trạm biến áp gây sự cố phá hoại cách
điện trong trạm. Do đó khi giải quyết vấn đề bảo vệ chống sét đường dây
phải có kết hợp chặt chẽ với việc chống sét ở trạm. Đặc biệt ở đoạn đường
dây gần trạm phải được bảo vệ cẩn thận, vì khi sét đánh ở khu vực này sẽ
đưa vào trạm các quá điện áp với giá trị lớn rất nguy hiểm cho cách điện của
trạm.
Trị số của quá điện áp khí quyển là rất lớn, nên khơng thể chọn mức
cách điện đường dây đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí
quyển, mà chỉ chọn theo mức độ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. Do đó yêu
cầu bảo vệ chống sét đối với đường dây khơng phải là loại trừ hồn tồn khả
năng sự cố do sét mà chỉ là giảm số sự cố tới giới hạn hợp lý .