Nghiên cứu giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp tại lưới điện phân phối Sóc Trăng

Nghiên cứu giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không ở lưới điện phân phối Sóc Trăng trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.

• Tác giả: Trần Quang Ngọc
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Đình Anh Khôi
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Giải Pháp Chống Sét Cho Đường Dây Bọc Trung Áp Ở Sóc Trăng
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Phạm vi đề tài
• 1.4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.5. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: ĐƯỜNG DÂY BỌC TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG VÀ CÁC SỰ CỐ LIÊN QUAN SÉT ĐÁNH VÀO ĐƯỜNG DÂY
• 2.1. Thông tin chung về dây bọc cách điện
• 2.2. Cấu tạo dây bọc trung áp
• 2.3. Khoảng cách an toàn lưới trung áp
• 2.4. Tình hình sử dụng dây bọc cho đường dây trên không ở các đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Nam
• 2.5. Tình hình sự cố đứt dây bọc
• 2.6. Tìm hiểu một số nguyên nhân chính dẫn đến đứt dây bọc trung áp
• 2.6.1. Phóng điện khi vận hành bình thường
• 2.6.2. Quá áp do sét trên đường dây phân phối < 35kV
• 2.6.3. Lỗ hổng hay vết rạn trên lớp cách điện của dây bọc
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY BỌC TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG
• 3.1. Lắp đặt thiết bị bảo vệ
• 3.2. Lắp đặt thiết bị chống sét
• 3.3. Gia tăng mức cách điện hoặc cải thiện cấu trúc cách điện
• 3.4. So sánh các giải pháp
• 3.5. Một số giải pháp đang định hướng triển khai tại các đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Nam
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SỰ CỐ DO SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY BỌC TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG TẠI SÓC TRĂNG
• 4.1. Hoàn thiện giải pháp thiết kế treo dây chống sét cho đường dây
• 4.2. Suất cắt điện đường dây khi không có treo dây chống sét
• 4.3. Suất cắt điện đường dây khi có treo dây chống sét
• 4.4. Thiết kế lại hệ thống dây chống sét cho đường dây bọc
• 4.5. Lựa chọn tăng cường cách điện đường dây cho dây bọc
• 4.6. Giải pháp nâng cấp hoàn thiện hệ thống nối đất
• 4.7. Xem xét lắp thiết bị bảo vệ chống sét van trên đường dây
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 5.1. Áp dụng vào công trình
• 5.2. Mức độ áp dụng và hướng phát triển tiếp của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM ATP
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu tổng quan

Trong bối cảnh hiện nay, giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trở nên ngày càng quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho lưới điện phân phối, đặc biệt là tại Sóc Trăng. Đường dây bọc cách điện không chỉ giúp giảm thiểu sự cố ngắn mạch mà còn bảo vệ con người khỏi nguy cơ tiếp xúc với điện. Tuy nhiên, sét đánh vẫn là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự cố đứt dây bọc. Theo thống kê, số vụ sự cố do sét đánh tại Sóc Trăng vẫn liên tục tăng, điều này cho thấy nhu cầu cấp thiết trong việc nghiên cứu và hoàn thiện các giải pháp chống sét. Các giải pháp hiện tại chưa đủ hiệu quả để ngăn chặn các thiệt hại do sét gây ra, dẫn đến việc cần phải xem xét lại và cải tiến các phương pháp bảo vệ hiện có.

1.1 Mục tiêu đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là tìm hiểu và hoàn thiện các giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp tại Sóc Trăng. Điều này bao gồm việc khảo sát thực tế các giải pháp hiện hữu, nghiên cứu các công nghệ mới và đề xuất các biện pháp cải tiến phù hợp với điều kiện thực tế tại địa phương. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu sự cố mà còn nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện cho người dân. Những giải pháp này cần được xây dựng trên cơ sở khoa học vững chắc để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong thực tế.

II. Đường dây bọc trung áp và các sự cố liên quan đến sét

Đường dây bọc trung áp trên không được sử dụng rộng rãi với nhiều ưu điểm như giảm thiểu sự cố và đảm bảo an toàn cho người dân. Tuy nhiên, sét đánh vào đường dây bọc vẫn là một vấn đề nghiêm trọng. Các sự cố đứt dây bọc trung áp thường xảy ra do các nguyên nhân như quá áp do sét, phóng điện khi vận hành bình thường và các yếu tố môi trường khác. Việc phân tích các nguyên nhân này sẽ giúp nhận diện rõ hơn về các rủi ro và từ đó đề xuất các biện pháp phòng ngừa hiệu quả. Các số liệu thống kê cho thấy rằng trong những năm gần đây, số vụ sự cố do sét đánh vẫn không có dấu hiệu giảm, điều này càng khẳng định sự cần thiết phải cải tiến các giải pháp chống sét hiện tại.

2.1 Tình hình sự cố đứt dây bọc

Theo thống kê từ các đơn vị quản lý, số lượng sự cố đứt dây bọc trung áp do sét đánh tại Sóc Trăng đã tăng lên đáng kể trong những năm qua. Cụ thể, trong năm 2022, đã có 6 sự cố được ghi nhận, cho thấy sự gia tăng trong tần suất các vụ việc này. Nguyên nhân chính chủ yếu là do các yếu tố khí hậu như mưa lớn và giông sét, dẫn đến việc sét đánh vào các đường dây bọc. Các sự cố này không chỉ gây gián đoạn cung cấp điện mà còn dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế. Việc nắm bắt và phân tích các số liệu này là rất quan trọng để xây dựng các giải pháp bảo vệ hiệu quả hơn cho lưới điện.

III. Các giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp

Để giảm thiểu rủi ro do sét đánh, nhiều giải pháp chống sét đã được đề xuất và triển khai. Một trong những giải pháp quan trọng là lắp đặt các thiết bị bảo vệ như dây chống sét và các thiết bị chống sét khác. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc lắp đặt dây chống sét có thể giảm thiểu đáng kể nguy cơ đứt dây bọc do sét. Ngoài ra, cải thiện cấu trúc cách điện của dây bọc cũng là một phương pháp hiệu quả. Việc gia tăng mức cách điện hoặc cải thiện thiết kế dây bọc có thể giúp tăng khả năng chống chịu của dây trước các tác động từ sét. Các giải pháp này cần được đánh giá và so sánh để lựa chọn phương án tối ưu nhất cho lưới điện tại Sóc Trăng.

3.1 Lắp đặt thiết bị bảo vệ

Lắp đặt thiết bị bảo vệ là một trong những biện pháp tiên quyết nhằm đảm bảo an toàn cho đường dây bọc trung áp. Việc sử dụng dây chống sét có thể giúp giảm thiểu tác động của sét đánh lên đường dây, từ đó hạn chế tình trạng đứt dây bọc. Nghiên cứu cho thấy rằng, các thiết bị này không chỉ bảo vệ đường dây mà còn bảo vệ các thiết bị khác trong lưới điện. Hơn nữa, việc lắp đặt thiết bị bảo vệ cần phải được thực hiện theo các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu quả cao nhất trong việc phòng chống sét. Cần có sự phối hợp giữa các đơn vị quản lý điện lực để triển khai các biện pháp này một cách đồng bộ và hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đường dây bọc cách điện trung áp trên không hiện được sử dụng phổ biến tại nhiều quốc gia, trong đó khu vực phía Nam Việt Nam có tổng khối lượng dây bọc trung áp lên đến khoảng 24.477 km, chiếm 33,6% tổng khối lượng đường dây trung áp quản lý vận hành. Tại tỉnh Sóc Trăng, khối lượng dây bọc trung áp là khoảng 561,72 km, chiếm 16,2% tổng chiều dài đường dây trung áp. Việc sử dụng dây bọc giúp giảm thiểu sự cố ngắn mạch, hạn chế tai nạn điện do tiếp xúc vô ý, đồng thời giảm hành lang an toàn lưới điện. Tuy nhiên, một hạn chế lớn là sự cố đứt dây bọc do sét đánh vẫn xảy ra thường xuyên, gây mất điện kéo dài và thiệt hại kinh tế đáng kể.

Theo thống kê tại Sóc Trăng, số vụ sự cố đứt dây bọc do sét trong giai đoạn 2018-2022 dao động từ 3 đến 7 vụ mỗi năm, trong khi toàn bộ các đơn vị thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Nam ghi nhận từ 57 đến 180 vụ/năm. Mặc dù đã có nhiều giải pháp phòng chống sét được triển khai, sự cố vẫn chưa có chiều hướng giảm. Do đó, nghiên cứu nhằm hoàn thiện các giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không tại lưới điện phân phối Sóc Trăng là cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát thực trạng các giải pháp chống sét hiện hữu, phân tích nguyên nhân sự cố và đề xuất các giải pháp hoàn thiện phù hợp với đặc điểm lưới điện Việt Nam, đặc biệt tại Sóc Trăng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đường dây bọc trung áp trên không tại tỉnh Sóc Trăng trong giai đoạn gần đây. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu thiệt hại do sự cố sét gây ra, đồng thời làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng tiêu chuẩn thiết kế áp dụng rộng rãi tại các tỉnh phía Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về điện trường và phóng điện trên dây bọc cách điện trung áp, bao gồm:

• Hiệu ứng bề mặt và phóng điện corona: Điện trường không đều xung quanh dây dẫn mang điện áp cao tạo ra các điểm yếu trên lớp cách điện, dẫn đến phóng điện corona và suy giảm cách điện.
• Quá áp do sét và phóng điện bề mặt (flashover): Sét đánh trực tiếp hoặc cảm ứng gây ra quá áp lớn vượt quá khả năng chịu đựng của lớp cách điện, dẫn đến hồ quang ngắn mạch và đứt dây bọc.
• Suất cắt điện (Outage Rate): Số lần mất điện do sét gây ra trên đoạn đường dây dài 100 km trong một năm, được tính toán dựa trên mật độ sét, độ cao dây dẫn, hệ số che chắn và các đặc tính cách điện.
• Mô hình dây chống sét và thiết bị chống sét: Phân tích phạm vi bảo vệ của dây chống sét, hiệu quả giảm quá áp cảm ứng và hấp thụ năng lượng sét của các thiết bị chống sét như chống sét van, kẹp chống hồ quang.

Các khái niệm chính bao gồm: điện áp phóng điện xung (CFO), điện trở nối đất, hệ số che chắn, hồ quang tần số công nghiệp, và cấu trúc dây bọc cách điện.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp tài liệu khoa học, báo cáo ngành và các văn bản pháp luật liên quan như Quy phạm trang bị điện và tiêu chuẩn IEEE 1410:2010 về chống sét cho lưới điện phân phối. Dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ các sự cố đứt dây bọc trung áp tại Sóc Trăng trong giai đoạn 2017-2023, với cỡ mẫu gồm hàng chục vụ sự cố được phân tích chi tiết.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tính toán suất cắt điện đường dây theo tiêu chuẩn IEEE dựa trên mật độ sét, độ cao dây dẫn, hệ số che chắn và điện trở nối đất.
• Mô phỏng điện áp đặt lên cách điện khi sét đánh trực tiếp hoặc cảm ứng bằng phần mềm ATP, so sánh trường hợp có và không có dây chống sét.
• Đánh giá hiệu quả các giải pháp chống sét hiện hữu và thí điểm tại Công ty Điện lực Sóc Trăng qua khảo sát thực tế và phân tích chi phí.
• Thời gian nghiên cứu từ tháng 11/2023 đến tháng 6/2024, bao gồm khảo sát hiện trường, thu thập số liệu, mô phỏng và áp dụng thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ sự cố đứt dây bọc do sét tại Sóc Trăng dao động từ 3 đến 7 vụ/năm trong giai đoạn 2018-2022, chiếm khoảng 5% tổng số sự cố sét đánh trên lưới điện phân phối khu vực này. Tại các đơn vị thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Nam, số vụ sự cố dao động từ 57 đến 180 vụ/năm.

2. Phân tích nguyên nhân cho thấy phóng điện bề mặt do quá áp sét là nguyên nhân chủ yếu gây đứt dây bọc, đặc biệt tại các điểm yếu như lỗ hổng, vết rạn trên lớp cách điện hoặc vị trí giáp buộc composite cố định dây bọc vào đầu sứ cách điện. Ví dụ, sự cố ngày 14/8/2017 tại huyện Kế Sách do sét đánh gần trụ điện đã gây đứt dây bọc ACX 185mm2 pha A và C.

3. Hiệu quả của dây chống sét trong giảm quá áp cảm ứng được xác định rõ ràng: Mô phỏng cho thấy khi không có dây chống sét, điện áp cảm ứng đỉnh có thể lên đến 500 kV, trong khi có dây chống sét giảm xuống còn khoảng 330 kV, tương đương giảm 40%. Suất cắt điện tính toán cho đường dây 22kV dài 10 km tại Sóc Trăng giảm đáng kể khi có dây chống sét và hệ thống nối đất tốt.

4. Các giải pháp thí điểm tại Công ty Điện lực Sóc Trăng gồm treo dây chống sét, tăng cường cách điện và hoàn thiện hệ thống nối đất đã cho kết quả khả quan, chưa ghi nhận sự cố đứt dây bọc do sét sau khi áp dụng. Tuy nhiên, chi phí đầu tư trung bình khoảng 105 triệu đồng/km cho dây chống sét và bộ tháp đầu trụ là một hạn chế cần cân nhắc.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cố đứt dây bọc là do phóng điện hồ quang tại các điểm yếu của lớp cách điện, được kích hoạt bởi quá áp do sét đánh trực tiếp hoặc cảm ứng. So với dây dẫn trần, dây bọc có lớp cách điện ngăn hồ quang di chuyển, khiến hồ quang cháy tại một điểm cố định và gây đứt dây nhanh hơn. Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về hiện tượng này.

Việc lắp đặt dây chống sét và thiết bị chống sét van giúp giảm đáng kể suất cắt điện và nguy cơ đứt dây, đồng thời cải thiện độ tin cậy cung cấp điện. Tuy nhiên, chi phí và kỹ thuật thi công là những thách thức cần giải quyết. So sánh với các nghiên cứu tại Mỹ và Trung Quốc, tỷ lệ sự cố tại Sóc Trăng tương đối thấp nhưng vẫn cần cải thiện để đạt chuẩn quốc tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ suất cắt điện so sánh giữa các phương án có và không có dây chống sét, bảng thống kê số vụ sự cố theo năm và sơ đồ vị trí đứt dây trên tuyến đường dây. Các phân tích này giúp minh chứng hiệu quả của giải pháp và làm cơ sở cho việc nhân rộng áp dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai đồng bộ giải pháp treo dây chống sét trên toàn bộ các tuyến đường dây bọc trung áp tại Sóc Trăng nhằm giảm suất cắt điện do sét xuống dưới mức trung bình hiện tại trong vòng 2 năm tới. Chủ thể thực hiện là Công ty Điện lực Sóc Trăng phối hợp với Tổng Công ty Điện lực miền Nam.

2. Tăng cường lựa chọn và sử dụng sứ đứng có điện áp phóng điện xung cao hơn (≥ 35kV) tại các vị trí trọng yếu như giao lộ, trường học, bệnh viện để nâng cao khả năng chịu đựng quá áp sét. Thời gian thực hiện trong 1-3 năm, ưu tiên các khu vực có mật độ sét cao.

3. Hoàn thiện hệ thống nối đất chống sét với điện trở ≤ 10Ω và sử dụng kẹp nối chuyên dụng đảm bảo tiếp xúc lâu dài, giảm thiểu rủi ro tuột dây khi có sự cố. Khuyến nghị kiểm tra định kỳ và bảo trì hàng năm.

4. Áp dụng thiết bị chống sét van (LA) tại các trụ dừng suốt tuyến và các vị trí dễ bị sét đánh để hấp thụ năng lượng sét và hạn chế quá áp. Thí điểm và đánh giá hiệu quả trong 1 năm trước khi nhân rộng.

5. Xây dựng tiêu chuẩn thiết kế chống sét cho đường dây bọc trung áp phù hợp với đặc điểm khí hậu và lưới điện Việt Nam, làm cơ sở áp dụng chung cho các tỉnh phía Nam trong vòng 3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia quản lý vận hành lưới điện phân phối: Nắm bắt nguyên nhân sự cố và giải pháp chống sét hiệu quả để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

2. Các nhà thiết kế và thi công công trình điện: Áp dụng các tiêu chuẩn và giải pháp hoàn thiện trong thiết kế, thi công đường dây bọc trung áp nhằm giảm thiểu sự cố.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện: Tham khảo cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán suất cắt điện và mô phỏng điện áp sét để phát triển nghiên cứu sâu hơn.

4. Các đơn vị quản lý nhà nước và ban ngành liên quan đến an toàn điện và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy định về an toàn lưới điện và phòng chống sét.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao dây bọc trung áp dễ bị đứt do sét hơn dây trần?
   Dây bọc có lớp cách điện ngăn hồ quang di chuyển tự do, khiến hồ quang cháy tại một điểm cố định lâu dài, làm dây bị đứt nhanh hơn so với dây trần, nơi hồ quang di chuyển và không gây cháy điểm cố định.

2. Dây chống sét có tác dụng gì trong việc bảo vệ đường dây bọc?
   Dây chống sét giảm điện áp cảm ứng do sét, chuyển hướng dòng sét xuống đất, giảm suất cắt điện và nguy cơ đứt dây. Mô phỏng cho thấy điện áp cảm ứng giảm khoảng 40% khi có dây chống sét.

3. Giải pháp tăng cường cách điện gồm những gì?
   Bao gồm chọn sứ đứng có điện áp phóng điện xung cao hơn, tăng độ dày lớp cách điện dây bọc và cải tiến cấu trúc dây để nâng cao khả năng chịu đựng quá áp sét.

4. Hệ thống nối đất ảnh hưởng thế nào đến hiệu quả chống sét?
   Hệ thống nối đất có điện trở thấp (≤ 10Ω) giúp dòng sét nhanh chóng thoát xuống đất, giảm quá áp trên đường dây và thiết bị, từ đó giảm nguy cơ đứt dây bọc.

5. Chi phí đầu tư cho giải pháp chống sét có cao không?
   Chi phí trung bình cho dây chống sét và bộ tháp đầu trụ khoảng 105 triệu đồng/km, chưa kể chi phí tăng cường cách điện và thiết bị chống sét van. Tuy nhiên, chi phí này được bù đắp bằng việc giảm thiểu sự cố và thiệt hại do mất điện kéo dài.

Kết luận

• Đứt dây bọc trung áp do sét là nguyên nhân chính gây mất điện kéo dài và thiệt hại kinh tế tại Sóc Trăng.
• Phóng điện bề mặt và quá áp sét vượt quá khả năng chịu đựng cách điện là cơ chế gây đứt dây chủ yếu.
• Dây chống sét và thiết bị chống sét van giúp giảm đáng kể suất cắt điện và nguy cơ đứt dây.
• Giải pháp thí điểm tại Sóc Trăng cho thấy hiệu quả thực tế, tuy nhiên cần hoàn thiện về thiết kế, tiêu chuẩn và hệ thống nối đất.
• Khuyến nghị triển khai đồng bộ các giải pháp chống sét, xây dựng tiêu chuẩn thiết kế và tiếp tục nghiên cứu để nâng cao độ tin cậy lưới điện trung áp khu vực phía Nam.

Hành động tiếp theo là áp dụng các giải pháp hoàn thiện vào các công trình điện tại Sóc Trăng và mở rộng nghiên cứu sang các tỉnh lân cận nhằm nâng cao hiệu quả phòng chống sự cố do sét. Các đơn vị quản lý vận hành và thiết kế lưới điện nên phối hợp chặt chẽ để triển khai đồng bộ các giải pháp này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay, dây bọc cách điện trung áp trên không được sử dụng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới, riêng đối với các tỉnh khu vực phía Nam của Việt Nam thì khối lượng sử dụng dây bọc trung áp là 24.477,14km chiếm tỷ lệ khoảng 33,6% trên tổng khối lượng quản lý vận hành [1]. Sử dụng dây bọc cách điện có nhiều ưu điểm, như là: giảm hành lang an toàn lưới điện cao áp, hạn chế sự cố ngắn mạch phóng điện, ngăn chặn những tiếp xúc vô ý của con người với dây dẫn gây sự cố, tai nạn điện. Bên cạnh những lợi ích thì dây bọc cách điện trung áp trên không cũng có điểm hạn chế, đó là thường xảy ra sự cố đứt dây bọc do sét. Thực tế quản lý vận hành đã ghi nhận các sự cố do sét gây ra đối với đường dây bọc trung áp trên không đã dẫn đến mất điện kéo dài, thiệt hại về chi phí, gây ra tai nạn điện,.

Các tài liệu [1÷5] đã phân tích ưu điểm, khuyết điểm khi sử dụng dây bọc cách điện và đưa ra những khuyến cáo về giải pháp để ngăn ngừa sự cố sét đánh cho đường dây bọc, nhất là tình trạng sét đánh gây đứt dây. Theo số liệu thống kê thực tế thì đối với khu vực Công ty Điện lực Sóc Trăng và Tổng Công ty Điện lực miền Nam trong quá trình vận hành dây bọc trung áp đã ghi nhận các sự cố sét đánh gây ra đứt dây bọc, cụ thể [1÷2]: Bảng 1.1: Thống kê sự cố sét đánh gây đứt dây bọc trung áp trên không [1÷2] Khu vực/số vụ sự cố 2018 2019 2020 2021 2022 Sóc Trăng 5 3 7 4 6 21 đơn vị thuộc EVN SPC 162 173 180 170 57 Từ năm 2017, Tổng Công ty Điện lực miền Nam đã tổ chức thống kê, phân tích nguyên nhân và triển khai khuyến cáo các đơn vị trực thuộc phải lựa chọn, áp dụng các giải pháp phòng ngừa sét đánh cho đường dây bọc, nhất là ngăn ngừa tình trạng đứt dây bọc khi sét đánh. Tuy nhiên sự cố do sét gây ra cho đường dây bọc trung áp trên không vẫn liên tiếp xảy ra, chưa có chiều hướng giảm. 2 Xuất phát từ thực tế nêu trên, học viên đã chọn đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không ở lưới điện phân phối Sóc Trăng” nhằm phân tích lại các sự cố đứt dây bọc trung áp do sét và nghiên cứu để hoàn thiện các giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không.2 Mục tiêu đề tài - Mục tiêu tổng quát: Tìm hiểu các giải pháp phòng chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không ở trong và ngoài nước.

Xem xét lựa chọn các giải pháp phù hợp với đặc điểm lưới điện Việt Nam để nghiên cứu, hoàn thiện giải pháp dựa trên cơ sở khoa học. Sau đó đề xuất áp dụng các giải pháp hoàn thiện vào công trình điện tại Sóc Trăng và định hướng thành tiêu chuẩn thiết kế có thể áp dụng chung cho các tỉnh phía nam. - Mục tiêu cụ thể: Hoàn thiện các giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không tại Sóc Trăng.3 Phạm vi đề tài Phạm vi đề tài chỉ tập trung vào các nội dung: - Khảo sát thực tế các giải pháp chống sét hiện hữu cho đường dây bọc trung áp trên không của lưới điện phân phối Sóc Trăng. - Nghiên cứu hoàn thiện các giải pháp chống sét cho đường dây bọc trung áp trên không của lưới điện phân phối Sóc Trăng.4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Các giải pháp của đề tài sau khi thực hiện sẽ đóng góp hiệu quả vào công tác quản lý vận hành, đảm bảo cung cấp điện tốt hơn, cụ thể: - Giảm sự số lưới điện, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng, đây là một trong những chỉ tiêu thi đua hàng năm của các đơn vị.

- Giảm chi phí và thiệt hại khi sự cố xảy ra. - Duy trì việc cung cấp điện, không bị giảm thương phẩm bán điện do sự cố.5 Ý nghĩa khoa học của đề tài - Các giải pháp được lựa chọn trong đề tài để hoàn thiện dựa trên các nghiên cứu có cơ sở khoa học, nội dung thực hiện bám sát các tài liệu được công bố, các quy định pháp luật, quy định liên quan của ngành điện.6 Phương pháp nghiên cứu Đề tài sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học chủ yếu sau: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tổng hợp các bài báo, tạp chí khoa học đã được công bố, các văn bản triển khai của ngành điện, các giải pháp đang được áp dụng để phòng chống sự cố do sét cho đường dây bọc trung áp trên không. - Phương pháp thực nghiệm: Lựa chọn giải pháp để hoàn thiện và áp dụng thực tế vào một công trình điện tại Sóc Trăng để đánh giá hiệu quả. ĐƯỜNG DÂY BỌC TRUNG ÁP TRÊN KHÔNG VÀ CÁC SỰ CỐ LIÊN QUAN SÉT ĐÁNH VÀO ĐƯỜNG DÂY Chương này giới thiệu chung về dây bọc cách điện trung áp trên không, tìm hiểu các nguyên nhân chính dẫn đến đứt dây bọc khi bị sét đánh.

Cung cấp thông tin chi tiết về công tác quản lý vận hành đường dây bọc trung áp trên không, các sự cố do sét đánh đã xảy ra trên đường dây bọc trung áp ở Sóc Trăng.1 Thông tin chung về dây bọc cách điện 2.1 Cấu tạo dây bọc trung áp Dây cáp trung áp bọc cách điện là dây đơn pha nhôm (AAC) hoặc hợp kim nhôm Almélec (AAAC). Lớp cách điện bên trong gồm các hợp chất điền kín các sợi dây dẫn có tiết diện từ 35mm2 đến 240mm2, vỏ bảo vệ bên ngoài làm bằng chất PR (XLPE), độ dày thay đổi từ 1,5mm đến 4,5mm. Để tăng độ bền cách điện và độ bền cơ học lớp vỏ bọc, người ta tiến hành lưu hóa khô hợp chất Polyethylen bằng hơi lưu huỳnh (S), chuyển kết cấu mạng phân tử từ liên kết dọc sang liên kết ngang [3].2 Khoảng cách an toàn lưới trung áp Khi sử dụng dây bọc cách điện thì ưu điểm của dây bọc là giảm hành lang an toàn lưới điện cao áp, được thể hiện như sau: Bảng 2.1: Khoảng cách an toàn lưới điện trung áp [4] Đến 22kV 35kV Điện áp Dây bọc Dây trần Dây bọc Dây trần Khoảng cách an toàn phóng điện 1,0m 2,0m 1,5m 3,0m 2.2 Tình hình sử dụng dây bọc cho đường dây trên không ở các đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Nam [1] - Khối lượng đường dây trung áp đang quản lý vận hành của EVN SPC tính đến 2022 là 72. Trong đó, tổng khối lượng dây bọc trung áp là 24.477,14km, chiếm 33,6% khối lượng đường dây trung thế.

- Riêng tại Sóc Trăng khối lượng đang quản lý vận hành đến 2023 là 3. Trong đó, khối lượng dây bọc trung áp là 561,72km, chiếm 16,2%.3 Tình hình sự cố đứt dây bọc 2.1 Tình hình chung về sự cố Ở nhiều quốc gia, sự cố đứt dây bọc lưới điện trung áp xảy ra nhiều. Năm 1974 và 1975, Công ty PP & L (Mỹ) đã ghi nhận có 397 sự cố đứt dây bọc cách điện trung áp trên không, trong đó hơn 50% các vụ sự cố này gây ra bởi sét cảm ứng. Năm 1998, tại Bắc Kinh, Trung Quốc ghi nhận 15 sự cố đứt dây do sét đánh xảy ra trên đường dây có chiều dài 600km, tương ứng tỷ lệ sự cố đường dây 2,5lần/100km/năm [5].2 Thống kê sự cố đứt dây bọc trung áp do sét ở lưới điện Sóc Trăng [2] Bảng 2.2: Thống kê sự cố sét đánh ở lưới điện phân phối Sóc Trăng Khu vực/số vụ/năm 2018 2019 2020 2021 2022 Sóc Trăng 128 98 109 31 107 Bảng 2.3: Thống kê sự cố sét đánh gây đứt dây bọc trung áp trên không Sóc Trăng Khu vực/số vụ/năm 2018 2019 2020 2021 2022 Sóc Trăng 5 3 7 4 6 2.3 Thông tin một số sự cố đứt dây bọc trung áp tại Sóc Trăng 2.1 Sự cố ngày 14/8/2017 • Diễn biến sự cố Bật vĩnh cửu Recloser Trà Ếch, dòng sự cố ghi nhận Iabc=(628, 5, 3)A, In=632A (thời tiết lúc xảy ra sự cố có mưa và giông sét).

• Nguyên nhân có khả năng gây ra sự cố Do sét đánh gần đường dây trung áp tại vị trí trụ 473-477KS/45 (đầu sứ đỡ dây trung thế) gây đứt dây bọc trung thế ACX 185mm2 pha A, C.1 thể hiện sơ đồ lưới điện và vị trí bị đứt dây.3 là ảnh chụp thực tế liên quan sự cố. • Thông tin đường dây trung áp - Loại dây dẫn: Dây nhôm lõi thép chống thấm XLPE [ACX], tiết diện 185mm2. - Năm đưa vào vận hành: 2017. - Sơ đồ mặt bằng vị trí xảy ra sự cố: 6 Hình 2.1: Sơ đồ thể hiện vị trí đứt dây bọc trung áp ngày 14/8/2017 tại huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng [2] Hình 2.2: Hình ảnh vị trí xảy ra sự cố tại phạm vi giáp buộc composite cố định dây bọc vào đầu sứ cách điện [2] 7 Hình 2.3: Hình ảnh đầu cáp ACX 185mm2 bị đứt [2] 2.2 Sự cố ngày 15/8/2018 • Diễn biến sự cố Bật vĩnh cửu MC 472VC, dòng ghi nhận Iabc=(52, 0, 4520)A, In=428A.

Thời tiết lúc xảy ra sự cố có mưa và giông sét. • Nguyên nhân có khả năng gây ra sự cố Do sét đánh gần đường dây trung áp gây đứt dây bọc trung thế ACX185mm2 tại pha C vị trí trụ 472VC/16 (đầu sứ đỡ dây trung áp) và đứt giữa đường dây trung thế tại khoảng trụ 472VC/13-472VC/14.4 thể hiện sơ đồ lưới điện và vị trí bị đứt dây.7 là các ảnh chụp thực tế liên quan sự cố (thể hiện vị trí đấu nối dây tiếp đất lặp lại bị bung đứt ra). • Thông tin đường dây trung áp - Loại dây dẫn: Dây nhôm lõi thép chống thấm XLPE [ACX]. - Tiết diện dây dẫn: 185mm2.

- Năm đưa vào vận hành: 2014. - Sơ đồ mặt bằng vị trí xảy ra sự cố: 8 Hình 2.4: Sơ đồ thể hiện vị trí đứt dây bọc trung áp ngày 15/8/2018 tại Thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng [2] Hình 2.5: Hình ảnh dây bọc trung áp bị đứt [2] 9 Vị trí tiếp địa dây trung tính bị đứt Hình 2.6: Hình ảnh vị trí xảy ra sự cố tại phạm vi giáp buộc composite cố định dây bọc vào đầu sứ cách điện [2] Hình 2.7: Hình ảnh đầu dây bọc ACX 185mm2 bị đứt [2] 2.3 Sự cố ngày 01/10/2018 • Diễn biến sự cố 10 Bật vĩnh cửu MC 473CLD, dòng ghi nhận: Iabc=(170, 5320, 4720)A. Thời tiết lúc xảy ra sự cố có mưa và giông sét.