Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 1. Phân tích hoạt động dông sét trên lãnh thổ việt nam và tỉnh Thái Nguyên 1. Tình hình dông sét ở Việt Nam Qua việc nghiên cứu dông sét và các biện pháp bảo vệ chống sét cho các công trình, thiết bị đã có lịch sử từ lâu đời. Ngày nay người ta đã tìm ra được những biện pháp, những hệ thống thiết bị và những kỹ thuật tiên tiến để phòng chống sét một cách hữu hiệu và an toàn.
Tuy nhiên dông sét là hiện tượng tự nhiên. Mật độ, thời gian và cường độ sét mang tính ngẫu nhiên cho nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đối với các công trình. Ở những vùng địa lý khác nhau, do điều kiện khí hậu và thiết bị kỹ thuật khác nhau nên các đặc điểm về dông sét gây ra những tác hại khác nhau. Tuỳ theo từng vùng mà có những biện pháp thích hợp để phòng chống sét có hiệu quả.
Theo đề tài KC-03-07 của Viện năng lượng trong một năm số ngày giông trên miền bắc nước ta thường dao động trong khoảng từ 70 đến 110 ngày và số lần giông từ 150 đến 300 lần/năm, như vậy vào mùa mưa trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 đến 3 cơn giông. Vùng giông nhiều nhất trên miền Bắc là vùng Tiên Yên, Móng Cái; tại đây hàng năm có từ 100 đến 110 ngày, tháng nhiều giông nhất là các tháng 7, 8 có tới 25 ngày/ tháng. Một số vùng khác có địa hình chuyển tiếp giữa đồng bằng số lần giông trong một năm cũng nhiều tới 200 lần với số ngày giông khoảng trên 100 ngày, các vùng còn lại từ 150 đến 200 cơn giông mỗi năm, tập trung khoảng 90 đến 100 ngày trong năm. Nơi ít giông nhất là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có 80 ngày giông.
Xét về dạng diễn biến của mùa giông trong năm ta thấy mùa giông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nói chung ở Bắc Bộ mùa mưa bão tập chung khoảng từ tháng 5 đến tháng 9. Ở phía tây Bắc Bộ mùa giông tập trung trong khoảng từ đầu tháng 4 đến tháng 8. Ở các nơi khác thuộc Bắc Bộ tháng 5, tháng 9 ở Hà Tĩnh, Quảng Bình.
Vùng duyên hải trung bộ ở phần phía bắc đến Quảng Ngãi là khu vực tương đối nhiều giông trong tháng 4 và từ tháng 5 đến tháng 8. Số ngày giông tập trung 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com xấp xỉ 10 ngày/tháng. Tháng nhiều giông nhất (tháng 5) quan sát được 12 đến 15 ngày. Những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10) mỗi tháng chỉ gặp từ 2 đến 5 lần giông.
Phía nam Duyên Hải trung bộ (từ Bình định trở vào) là khu vực ít giông nhất thường chỉ có tháng 5 số ngày giông chỉ xấp xỉ hoặc lớn hơn 10 ngày (Tuy Hoà 10 ngày, Nha Trang 8 ngày, Phan Thiết 13 ngày) còn các tháng khác của mùa đông mỗi tháng chỉ quan sát được từ 5 đến 7 ngày giông. Các tỉnh miền Nam cũng khá nhiều giông hàng năm trung bình quan sát được từ 40 đến 50 ngày đến trên 100 ngày tuỳ từng nơi. Khu vực nhiều giông nhất là vùng đồng bằng Nam Bộ số ngày giông trung bình hàng năm lên tới 120 đến 140 ngày (Sài Gòn 138 ngày, Hà Tiên (cũ) 129 ngày). Ở Bắc Bộ chỉ vào khoảng 100 ngày.
Mùa giông ở Nam bộ từ tháng 4 đến tháng 11, trừ tháng đầu mùa là tháng 4 tháng cuối mùa là tháng 11 số ngày giông trung bình là 10 ngày trên mỗi tháng còn các tháng 5 tháng 6 đến tháng 10 mỗi tháng quan sát trung bình gặp trên 20 ngày giông (Tp HCM 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày). Tây Nguyên mùa giông thường chỉ có 2, 3 tháng số ngày giông đạt tới 10 đến 15 ngày đó là các tháng 4, tháng 5 và tháng 9. Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được chừng 15 ngày giông. Ở bắc Tây Nguyên 10 đến 12 ngày, nam Tây Nguyên (Plây-ku 17 ngày Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày) còn các tháng khác trong mùa đông mỗi tháng trung bình từ 5 đến 7 ngày giông.
Qua số liệu khảo sát ta thấy rằng tình hình dông sét trên ba miền khác nhau, những vùng lân cận lại có mật độ dông sét tương đối giống nhau. Kết quả nghiên cứu đề tài KC-03-07 người ta đã lập được bản đồ phân vùng giông toàn Việt nam có thể phân thành 5 vùng 147 khu vực. Các thông số cho ghi trên Bảng 1.1 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Bảng tóm tắt cường độ hoạt động của dông sét tại các khu vực trong cả nước Ngày Giờ giông Mật độ sét Tháng giông trung trung bình giông Vùng trung bình bình (lần/km /năm) cực đại 2 (ngày/năm) (giờ/năm) 1.Đồng bằng ven biển miền 81,1 215,6 6,47 8 Bắc 2.Miền núi trung du miền Bắc 61,6 219,1 6,33 7 3.Cao nguyên miền Trung 47,6 126,21 3,31 5; 8 4.Ven biển miền Trung 44,0 95,2 3,55 5; 8 5.Đồng bằng miền Nam 60,1 89,32 5,37 5;9 Bảng 1.
Mật độ sét ứng với số ngày giông trong các khu vực chính ở Việt Nam Mật độ sét (lần sét/km2/năm) ứng với số ngày giông Khu vực trong năm 20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 Đồng bằng ven biển 2,43- 7,29- 9,72- 12,5- 4,86-7,2 Bắc Bộ 4,86 9,72 12,15 14,58 Miền núi, trung du Bắc 10,5- 2,1-4,2 4,2-6,3 6,3-8,4 8,4-10,5 Bộ 12,6 Cao nguyên miền 1,2-2,4 2,4-3,6 3,6-4,8 4,8-6,0 6,0-7,2 Trung 1,22- 2,44- 3,65- 4,87- 6,09- Ven biển miền Trung 2,44 3,65 4,87 6,09 7,31 Đồng bằng Nam Bộ 1,26- 2,52- 3,78- 5,04- 6,30- 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2,52 3,78 5,04 6,30 7,56 Qua nghiên cứu ở trên ta thấy Việt Nam là nước có số ngày giông nhiều và mật độ phóng điện lớn cho nên dòng sét cũng gây nên những thiệt hại đáng kể cho lưới điện và các công trình trên mặt đất ở Việt Nam. Hoạt động của dông sét ở Việt Nam do ảnh hưởng của các yếu tố địa hình, có thể thấy mức hoạt động của dông sét giảm dần theo vĩ độ. Ta thấy trên bản đồ phân vùng mật độ sét Việt Nam. 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Bản đồ phân vùng mật độ sét Việt Nam Miền Bắc là khu vực có cường độ dông sét mạnh nhất, miền Trung yếu dần sau đó lại tăng dần ở miền Nam. Về thời gian bắt đầu mùa giông có thể thấy mức hoạt động dông sét tăng dần từ vĩ độ cao xuống thấp. Vào tháng 2 chủ yếu là dông sét phía Bắc, tháng 11 chủ yếu dông sét phía Nam. Về ảnh hưởng của yếu tố địa hình từ vùng cao xuống vùng thấp theo kinh độ (mức hoạt động của dông sét giảm dần theo chiều tăng của kinh độ ở mọi khu vực).
Về mức hoạt động của dông sét ở các khu vực miền Bắc thường cực đại vào tháng 8 sau đó chuyển dần vào tháng 7, tháng 6 theo chiều giảm của vĩ độ, đến miền trung thường có 2 điểm cực đại, nhiều khu vực ở miền Nam có tới 3 điểm cực đại. Hoạt động của dông sét trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên Thái Nguyên có mật độ sét rất cao vào khoảng 7-8,5 lần /km /năm đó là do 2 vị trí địa lý và đặc điểm khoáng sản: Là một tỉnh trung du và miền núi, có nhiều nguồn khoáng sản, theo số liệu thăm dò địa chất, tỉnh Thái Nguyên đã phát hiện được 76 mỏ và điểm quặng được thăm dò, đánh giá nhóm khoáng sản kim loại có trữ lượng lớn đây là một yếu tố làm cho mật độ sét tại Thái Nguyên rất cao. Các khu vực Đồng Hỷ, Phú Bình, Đại Từ, Phú Lương, Thành phố v.có mật độ sét rất cao do khu vực này có nhiều mỏ như sắt Trại Cau, quặng Đại Từ, kẽm Đồng Hỷ… nhiều nhà máy sản xuất công nghiệp như khu Gang Thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Sông Công được coi là những vùng tập trung dông sét. Đây là lý do ngành điện đã đặt tại Thái Nguyên một Trạm nghiên cứu sét duy nhất của ngành.
Hoạt động dông sét tại Thái Nguyên diễn ra khá mạnh và tập trung: 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Ngày dông trung bình năm: 87 ngày. + Giờ dông trung bình năm: 329 giờ. + Thời gian kéo dài dông trung bình ngày: 3,5 giờ. + Các ngày dông được tập trung vào các tháng từ tháng 7 –tháng 8 hàng năm với trung bình số ngày dông là 10 ngày/ tháng.
+ Mật độ sét từ 7-8,5 lần/km. 2 Theo số liệu thống kê của toàn quốc và của tỉnh thì Thái Nguyên được xếp vào nhóm những khu vực có sét hoạt động mạnh. Số ngày dông khá cao so với khu vực có ngày giông cao nhất là Trà Mi-Quảng Nam 131 ngày, mật độ sét rất cao và tập trung chủ yếu vào các tháng 7-9 hàng năm, số ngày giông trong các tháng này cao nhất cả nước 10 ngày/tháng. Hoạt động sét tập trung chủ yếu tại các khu vực có nhiều mỏ quặng kim loại các đường dây đi qua các khu vực này thường xuyên phải chịu ảnh hưởng của sét gây thiệt hại không nhỏ.
Hiện trạng hệ thống chống sét trên lưới điện ở Thái Nguyên như sau: + Đối với các trạm biến áp trung gian (35/10 kV và 35/6 kV) đã lắp đặt hệ thống dây chống sét cho đoạn đường dây 35 kV vào trạm (tính từ trạm biến áp trung gian trở ra đường dây thì dây chống sét dài từ 1,5 đến 2 km); Trong khu vực trạm biến áp đã có kim thu lôi và chống sét van. Các trạm biến áp phân phối giảm áp thì hầu hết được trang bị chống quá điện áp khí quyển bằng một bộ chống sét van. + Với các đường dây cao áp có cấp điện áp trên 110kV đều được treo dây chống sét trên toàn tuyến, những khu vực hay xảy ra sét đánh, gần các trạm biến áp đều treo hai dây chống sét để tăng cường đảm bảo an toàn cho đường dây và trạm biến áp. Với hệ thống chống sét như trên thì về cơ bản đã hạn chế được những tác hại của sét.
Song đối với một số vùng có mật và cường độ sét lớn, thì sóng sét vẫn lan truyền vào trạm biến áp, gây cháy hỏng các máy biến áp phân phối, do vậy việc phải tăng cường chống sét cho các máy biến áp là cần thiết. 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Những vấn đề liên quan đến quá điện áp có thể phát sinh lan truyền trong hệ thống diện 2. Theo tính toán của các nhà khoa học, vào một thời điểm bất kỳ, trên trái đất chúng ta đang sống có khoảng 2000 cơn dông hoạt động.