Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Mô phỏng và tính toán quá trình sét trên đường dây tải điện với ATPDraw

Tổng hợp kiến thức Mô phỏng và tính toán quá trình sét trên đường dây tải điện bằng ATPDraw, tiếp cận khoa học, hỗ trợ học tập và nghiên cứu hiệu quả

• Tác giả: Trần Công Thiện
• Người hướng dẫn: TS. Lê Kỷ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Mô Phỏng Và Tính Toán Quá Trình Sét Trên Đường Dây Tải Điện Bằng ATPDraw
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan
• 1.2. Sự hình thành sét
• 1.3. Cường độ hoạt động của sét
• 1.4. Biện pháp bảo vệ chống sét trên đường dây trung áp
• 1.5. Một số giải pháp liên quan đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH ATP-EMTP
• 2.1. Sơ lược lịch sử phát triển của chương trình ATP-EMTP
• 2.2. Các thành phần trong thư viện của ATP
• 2.3. Mô hình hợp nhất các Module mô phỏng trong ATP
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về mô phỏng sét

Mô phỏng sét là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành điện, đặc biệt là trong việc bảo vệ hệ thống điện khỏi các tác động của sét. Mô phỏng sét giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự an toàn của đường dây tải điện. Sét đánh có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng, không chỉ về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến an ninh quốc gia. Việc sử dụng phần mềm ATPDraw để mô phỏng quá trình sét trên đường dây tải điện là một phương pháp hiệu quả để đánh giá và cải thiện khả năng chống sét của hệ thống điện. Theo thống kê, số lần cắt điện do sét đánh chiếm tỷ lệ lớn trong các sự cố điện, đặc biệt là ở những khu vực có mật độ sét cao như Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các mô hình mô phỏng sét là rất cần thiết.

1.1. Tác động của sét đến hệ thống điện

Sét có thể gây ra các hiện tượng quá áp, dẫn đến hư hỏng thiết bị điện và giảm độ tin cậy của hệ thống điện. Tác động của sét không chỉ ảnh hưởng đến thiết bị mà còn đến chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng. Việc nghiên cứu tính toán quá trình sét giúp xác định các biện pháp bảo vệ hiệu quả, từ đó nâng cao độ an toàn cho hệ thống điện. Các thiết bị như chống sét van cần được lắp đặt đúng cách để giảm thiểu thiệt hại do sét đánh. Mô phỏng sét cũng giúp các kỹ sư điện có cái nhìn rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống khi có sự cố xảy ra, từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục kịp thời.

II. Phần mềm ATPDraw và ứng dụng trong mô phỏng sét

Phần mềm ATPDraw là một công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng các hiện tượng điện từ, bao gồm cả quá trình sét. Chương trình này cho phép người dùng thiết lập các mô hình điện phức tạp và thực hiện các phép tính cần thiết để phân tích tác động của sét đến hệ thống điện. Mô phỏng điện trong ATPDraw giúp xác định các thông số như điện áp, dòng điện và các yếu tố khác khi có sét đánh. Việc sử dụng ATPDraw không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong việc dự đoán các sự cố có thể xảy ra. Các mô hình được xây dựng trong ATPDraw có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các biện pháp bảo vệ chống sét, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc thiết kế và lắp đặt hệ thống điện.

2.1. Lợi ích của việc sử dụng ATPDraw

Sử dụng ATPDraw mang lại nhiều lợi ích cho các kỹ sư điện trong việc mô phỏng và tính toán quá trình sét. Phần mềm này cho phép người dùng dễ dàng tạo ra các mô hình mô phỏng, từ đó phân tích các tác động của sét đến hệ thống điện. Một trong những lợi ích lớn nhất là khả năng mô phỏng các tình huống khác nhau, giúp người dùng hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống khi có sự cố xảy ra. Ngoài ra, ATPDraw còn hỗ trợ việc tối ưu hóa thiết kế hệ thống điện, từ đó nâng cao độ an toàn và giảm thiểu thiệt hại do sét đánh. Việc áp dụng ATPDraw trong nghiên cứu và phát triển các giải pháp chống sét là một bước tiến quan trọng trong ngành điện.

III. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu về mô phỏng và tính toán quá trình sét trên đường dây tải điện bằng ATPDraw đã chỉ ra tầm quan trọng của việc bảo vệ hệ thống điện khỏi các tác động của sét. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc lắp đặt các thiết bị chống sét van là cần thiết để giảm thiểu thiệt hại do sét đánh. Đặc biệt, việc lựa chọn vị trí lắp đặt và cấu hình của các thiết bị này cần được xem xét kỹ lưỡng để đạt hiệu quả tối ưu. Khuyến nghị cho các kỹ sư điện là nên áp dụng các mô hình mô phỏng trong ATPDraw để đánh giá và cải thiện khả năng chống sét của hệ thống điện, từ đó đảm bảo an toàn cho lưới điện trung áp tại Việt Nam.

3.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Để nâng cao hiệu quả của các biện pháp bảo vệ chống sét, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình mô phỏng mới trong ATPDraw. Việc tích hợp các yếu tố địa lý và khí hậu vào mô hình sẽ giúp cải thiện độ chính xác của các dự đoán về tác động của sét. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu thực nghiệm để xác minh các kết quả mô phỏng, từ đó đưa ra các giải pháp thực tiễn cho việc bảo vệ hệ thống điện. Các nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong việc bảo vệ hệ thống điện mà còn góp phần nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sét là hiện tượng tự nhiên phổ biến và có tần suất xuất hiện cao tại nhiều vùng địa lý khác nhau, đặc biệt tại Việt Nam – một trong những quốc gia có mật độ sét lớn trong khu vực Đông Nam Á. Theo ước tính, số ngày có giông sét hàng năm tại Việt Nam dao động từ 75 đến 150 ngày tùy vùng, với mật độ sét trung bình từ 1 đến 16 lần/km²/năm tại các tỉnh như Ninh Thuận, Phú Yên, Thái Bình, Gia Lai, Đắk Lắk, Long An... Thiệt hại do sét gây ra không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế mà còn tác động đến an ninh quốc gia, đặc biệt trong các ngành điện lực, viễn thông và y tế.

Lưới điện trung áp tại Việt Nam hiện đang đối mặt với nhiều thách thức như độ tin cậy thấp, tổn thất điện năng lớn và khả năng tự động hóa hạn chế, phần lớn do đầu tư chưa tương xứng và ảnh hưởng của hiện tượng quá áp do sét đánh. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là sử dụng phần mềm mô phỏng ATPDraw để mô phỏng và tính toán quá trình sét trên đường dây tải điện trung áp, từ đó đề xuất giải pháp lựa chọn và bố trí thiết bị chống sét van (CSV) hợp lý nhằm nâng cao độ an toàn và ổn định của hệ thống điện.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống điện trung áp 22kV tại Việt Nam, với việc xây dựng mô hình tính toán sét cho các phần tử đường dây, mô phỏng hiện tượng quá áp và đánh giá hiệu quả của các cấu trúc chống sét van. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu sự cố do sét, nâng cao chất lượng điện năng và hỗ trợ công tác thiết kế, vận hành lưới điện trung áp tại Việt 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 sau:

• Lý thuyết phóng điện sét và quá áp: Mô tả quá trình hình thành và phát triển của sét trong đám mây dông, đặc tính dòng điện sét dạng sóng xung (1,2/50 µs), biên độ dòng điện sét và xác suất xuất hiện dòng điện sét lớn tại các vùng địa hình khác nhau.

• Mô hình điện trở phi tuyến của chống sét van (CSV): Mô hình IEEE cho thiết bị CSV, bao gồm các phần tử điện trở phi tuyến, bộ lọc R-L, mô phỏng đặc tính V-I của CSV nhằm đánh giá khả năng hạn chế quá áp và dòng sét đi qua.

• Mô hình đường dây trung áp: Sử dụng mô hình JMatri và các mô hình tham số phân bố (Pi-equiv, KCLee) để mô phỏng đường dây 22kV, bao gồm các thành phần dây dẫn, cột điện, cách điện và hệ thống nối đất.

• Lý thuyết xác suất phóng điện và suất cắt đường dây: Tính toán số lần sét đánh vào đường dây, xác suất phóng điện trên cách điện, suất cắt đường dây do sét gây ra, từ đó đánh giá rủi ro và hiệu quả bảo vệ.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu mật độ sét, số ngày giông sét, đặc tính kỹ thuật của thiết bị chống sét van và cấu trúc lưới điện trung áp tại Việt Nam từ các báo cáo ngành, Viện Vật lý địa cầu và tài liệu kỹ thuật.

• Phần mềm mô phỏng: Sử dụng ATPDraw – một công cụ mô phỏng quá độ điện từ và sét đánh trong hệ thống điện, kết hợp với các module ATP/EMTP để xây dựng mô hình đường dây, thiết bị chống sét và mô phỏng hiện tượng quá áp.

• Phương pháp phân tích: Lập mô hình chi tiết các phần tử đường dây trung áp, mô phỏng dòng điện và điện áp sét tại các vị trí khác nhau trên đường dây, đánh giá hiệu quả của các cấu hình chống sét van khác nhau dựa trên kết quả mô phỏng.

• Cỡ mẫu và timeline: Mô hình được xây dựng cho đường dây trung áp 22kV với chiều dài khoảng 100 km, mô phỏng các trường hợp sét đánh trực tiếp và gián tiếp. Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm khảo sát thực tế, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình và mô phỏng đường dây trung áp 22kV: Kết quả mô phỏng cho thấy dòng điện sét tại các vị trí khác nhau trên đường dây có biên độ dao động từ vài chục đến hàng trăm kiloampe, với dạng sóng xung đặc trưng 1,2/50 µs. Ví dụ, tại vị trí cột điện có điện trở nối đất cao, dòng sét đi qua thiết bị chống sét van có thể tăng lên 20-30% so với vị trí có nối đất tốt.

2. Hiệu quả của chống sét van: Việc lắp đặt chống sét van tại các vị trí chiến lược trên đường dây giúp giảm đáng kể điện áp quá độ và dòng sét đi qua thiết bị, giảm suất cắt đường dây trung áp từ khoảng 15 lần/năm xuống còn dưới 5 lần/năm, tương đương giảm hơn 65% sự cố do sét.

3. Ảnh hưởng của vị trí lắp đặt chống sét van: Mô phỏng cho thấy bố trí chống sét van gần thiết bị cần bảo vệ và tại các cột có điện trở nối đất cao mang lại hiệu quả bảo vệ cao hơn so với bố trí ngẫu nhiên. Việc lựa chọn vị trí hợp lý giúp giảm chi phí đầu tư mà vẫn đảm bảo an toàn kỹ thuật.

4. Tác động của điện trở nối đất: Ở vùng có điện trở đất lớn như khu vực đồi núi, việc giảm điện trở nối đất bằng cách tăng số lượng cọc tiếp địa không mang lại hiệu quả tuyến tính, đồng thời chi phí tăng cao. Do đó, giải pháp ưu tiên là sử dụng chống sét van kết hợp với nối đất hợp lý.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về đặc tính dòng điện sét và hiệu quả của thiết bị chống sét van trong hệ thống điện trung áp. Việc sử dụng ATPDraw cho phép mô phỏng chi tiết các hiện tượng quá độ điện từ, giúp đánh giá chính xác ảnh hưởng của sét đến lưới điện.

Biểu đồ dạng sóng dòng điện sét và điện áp quá độ tại các vị trí khác nhau minh họa rõ sự khác biệt về biên độ và thời gian tác động, hỗ trợ việc lựa chọn thiết bị và vị trí lắp đặt chống sét van. Bảng so sánh suất cắt đường dây trước và sau khi lắp đặt chống sét van thể hiện hiệu quả rõ rệt của giải pháp.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc đầu tư đồng bộ giữa hệ thống nối đất và thiết bị chống sét van là cần thiết để tối ưu hóa chi phí và nâng cao độ tin cậy của lưới điện trung áp. Kết quả này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong bối cảnh Việt Nam đang phát triển nhanh hệ thống điện và cần nâng cao chất lượng cung cấp điện.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Lựa chọn và bố trí chống sét van hợp lý: Áp dụng mô hình mô phỏng ATPDraw để xác định vị trí lắp đặt chống sét van trên đường dây trung áp, ưu tiên các vị trí có điện trở nối đất cao và gần thiết bị quan trọng nhằm giảm suất cắt đường dây xuống dưới 5 lần/năm. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, do các công ty điện lực chủ trì.

2. Nâng cao chất lượng hệ thống nối đất: Tập trung cải thiện hệ thống nối đất tại các vùng có điện trở đất lớn bằng cách sử dụng cọc tiếp địa chất lượng cao và thiết kế hệ thống nối đất sao cho đạt điện trở dưới 10 Ω. Giải pháp này cần triển khai song song với việc lắp đặt chống sét van, trong vòng 2-3 năm.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về mô phỏng ATPDraw và kỹ thuật chống sét cho cán bộ kỹ thuật ngành điện nhằm nâng cao năng lực thiết kế và vận hành hệ thống chống sét. Thời gian đào tạo liên tục hàng năm, do các trường đại học và viện nghiên cứu phối hợp thực hiện.

4. Xây dựng quy trình kiểm tra, bảo trì định kỳ: Thiết lập quy trình kiểm tra, bảo trì thiết bị chống sét van và hệ thống nối đất định kỳ nhằm đảm bảo hiệu quả bảo vệ lâu dài, giảm thiểu sự cố do thiết bị hỏng hóc. Thời gian thực hiện hàng năm, do các đơn vị vận hành lưới điện chịu trách nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia ngành điện lực: Nghiên cứu giúp hiểu rõ đặc tính dòng điện sét, mô hình mô phỏng quá độ điện từ và ứng dụng thực tiễn trong bảo vệ lưới điện trung áp, hỗ trợ thiết kế và vận hành hệ thống chống sét hiệu quả.

2. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách năng lượng: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách đầu tư, nâng cấp lưới điện trung áp, đặc biệt trong việc phân bổ nguồn vốn cho hệ thống chống sét và nối đất.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo quý giá về mô hình mô phỏng ATPDraw, lý thuyết phóng điện sét và thiết kế hệ thống chống sét, phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học.

4. Các nhà sản xuất và cung cấp thiết bị chống sét: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và đặc tính vận hành của thiết bị chống sét van trong điều kiện thực tế tại Việt Nam, từ đó cải tiến sản phẩm phù hợp với đặc thù địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. ATPDraw là gì và tại sao được sử dụng trong nghiên cứu này?
   ATPDraw là phần mềm mô phỏng quá độ điện từ và sét đánh trong hệ thống điện, được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Nó cho phép xây dựng mô hình chi tiết các phần tử điện và mô phỏng hiện tượng quá áp, giúp đánh giá hiệu quả thiết bị chống sét van trong lưới điện trung áp.

2. Tại sao cần lắp đặt chống sét van trên đường dây trung áp?
   Đường dây trung áp thường không có dây chống sét và có mức cách điện thấp, dễ bị tổn thương bởi quá áp do sét. Chống sét van giúp hạn chế điện áp quá độ, bảo vệ thiết bị và giảm sự cố cắt điện do sét gây ra.

3. Điện trở nối đất ảnh hưởng thế nào đến hiệu quả chống sét?
   Điện trở nối đất thấp giúp dòng sét dễ dàng tản xuống đất, giảm áp lực lên thiết bị. Ở vùng có điện trở đất cao, hiệu quả chống sét giảm, cần kết hợp biện pháp cải thiện nối đất và bố trí chống sét van hợp lý.

4. Làm thế nào để xác định vị trí lắp đặt chống sét van tối ưu?
   Sử dụng mô phỏng ATPDraw để phân tích dòng điện và điện áp sét tại các vị trí khác nhau trên đường dây, từ đó lựa chọn vị trí có nguy cơ quá áp cao nhất hoặc điện trở nối đất lớn để lắp đặt chống sét van, đảm bảo hiệu quả bảo vệ và tiết kiệm chi phí.

5. Giải pháp nào giúp giảm suất cắt đường dây do sét?
   Kết hợp lắp đặt chống sét van tại các vị trí chiến lược, cải thiện hệ thống nối đất và thực hiện bảo trì định kỳ thiết bị giúp giảm suất cắt đường dây trung áp do sét từ khoảng 15 lần/năm xuống dưới 5 lần/năm, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng quá trình sét đánh trên đường dây trung áp 22kV bằng phần mềm ATPDraw, mô phỏng chi tiết dòng điện và điện áp sét tại các vị trí khác nhau.
• Đã xác định được hiệu quả rõ rệt của thiết bị chống sét van trong việc giảm điện áp quá độ và suất cắt đường dây trung áp, góp phần nâng cao độ tin cậy hệ thống điện.
• Đề xuất quy trình lựa chọn và bố trí chống sét van hợp lý, kết hợp với cải thiện hệ thống nối đất, phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý, kỹ sư và nhà sản xuất thiết bị trong việc thiết kế, vận hành và phát triển hệ thống chống sét cho lưới điện trung áp.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thực nghiệm mô hình tại các tuyến đường dây thực tế, đào tạo nhân lực và xây dựng quy trình bảo trì thiết bị chống sét van nhằm đảm bảo hiệu quả lâu dài.

Hãy áp dụng các giải pháp nghiên cứu để nâng cao an toàn và ổn định cho hệ thống điện trung áp, góp phần phát triển bền vững ngành điện lực Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1.Tổng quan - Do điều kiện địa chất, thủy ăn, địa hình và khí hậu trên thế giới có sự chênh lệch lớn theo từng vùng, từng Quốc gia. Do đó, mật độ sét từng khu vực cũng khác nhau. Các công trình tải điện nằm trong vùng có mật độ sét lớn thường bị sét đánh, dẫn đến việc cắt điện do sự cố ngắn mạch là không thể tránh khỏi. - Việt Nam là một trong những vùng có mật độ sét cao trong khu vực và trên thế giới, điều này ảnh hưởng tới khả năng c ng cấ điện ổn định và an toàn, đặc biệt đối với lưới trung áp l ôn được coi là mắt xích quan trọng của hệ thống điện Việt Nam.

Do đó, iệc nghiên cứu các mô hình chống sét hiệu quả nhất, đảm bảo được các yếu tố kỹ thuật - kinh tế à đặc thù trong khu vực của Việt Nam là rất cần thiết. - Trong hệ thống điện, đường dây trung áp có đặc điểm trải dài trên nhiề địa hình, đi a nhiều vùng khí hậu - địa chất khác nhau và chịu sự ảnh hưởng trực tiếp từ thiên nhiên do công trình hầu hết được thiết trí ngoài trời. - Theo thống kê, đa hần việc cắt điện trong lưới điện trung áp chủ yếu do sét đánh d y dẫn hoặc do sét đánh cột gây ra hiện tượng hóng điện ngược, từ đó g y ra ngắn mạch duy trì.Trong đó, số lần sự cố gây cắt điện do sét chiếm phần lớn trên lưới điện Việt Nam. Đặc biệt là vùng tuyến đi a có điện trở suất của đất lớn, hệ thống tiế đất có điện trở lớn, khu vực đồi núi có mật độ sét cao.Sự hình thành sét - Trong những điều kiện khí tượng nhất định sẽ có sự h n chia điện tích trong các đám m y dông do tác dụng của luồng khí nóng thổi lên à hơi nước ngưng tụ trong các đám m y hoặc do sự gặp nhau của những luồng không khí nóng ẩm với luồng không khí lạnh nặng, khi đó dông ão à sấm chớp sẽ xảy ra.

- Sét là một dạng hóng điện tia lửa trong khí quyển với khoảng cách rất lớn. Q á trình hóng điện có thể xảy ra trong khí quyển giữa các đám m y mang điện trái dấu và giữa các đám m y ới đất. Trang 4 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS. Lê Kỷ - Sa khi đạt độ cao nhất định vùng không khí này bị lạnh đi, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước li ti hoặc thành những tinh thể ăng à tạo thành các đám m y dông.

Các đám m y mang điện là kết quả của sự phân tích các điện tích trái dấu và tập trung trong các phần khác nhau của đám m y. - Kết quả quan trắc cho thấy rằng phần dưới của các đám m y dông chủ yếu là chứa các điện tích m, do đó cảm ứng trên mặt đất những điện tích dương tương ứng và tạo nên một tụ điện không khí khổng lồ .Cường độ điện trường tr ng ình nơi đồng nhất thường ít khi á 1KV/cm, nhưng cá iệt nơi mật độ điện tích cao, hoặc nơi có ật dẫn điện tốt nhô lên cao trong mặt đất điện trường cục bộ có thể cao hơn nhiều và có thể đạt đến ngưỡng ion hóa không khí (ở mặt đất trị số này 25-30KV/cm và càng lên cao càng giảm, ở độ cao một vài kilomét giảm còn khoảng 10KV/cm) sẽ gây ion hóa không khí tạo thành dòng plasma, mở đầ cho á trình hóng điện sét giữa mây dông và mặt đất.1: Sự phát triển của sét trong đám mây dông. - Sét thực chất là một dạng hóng điện tia lửa trong không khí với khoảng cách hóng điện rất lớn. Chiều dài trung bình của khe sét khoảng 3  5 Km, phần lớn chiề dài đó hát triển trong các đám m y dông.

Q á trình hóng điện của sét tương tự á trình hóng điện tia lửa trong điện trường rất không đồng nhất với khoảng cách hóng điện lớn. Trang 5 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS. Lê Kỷ Hình 1.2: Sự phát triển của sóng điện sét trong đám mây dông.Cường độ hoạt động của sét 1.Số ngày sét - Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày có giông sét hàng năm (nngs). Các số liệ này được xác định theo số liệu quan trắc ở các đài trạm khí tượng phân bố trên lãnh thổ từng nước.

Theo số liệu thống kê của nhiề nước, ta có: - Số ngày sét hàng năm ở ùng xích đạo : 100  150 ngày. - Số ngày sét hàng năm ở vùng nhiệt đới : 75  100 ngày. - Số ngày sét hàng năm ở ùng ôn đới : 30  50 ngày.Mật độ sét - Để tính toán số lần có hóng điện xuống đất, cần biết số lần có sét đánh trên diện tích 1[km2] mặt đất ứng với một ngày sét, có trị số khoảng ms = 0,1  0,15 [lần/km2/ngày sét]. Từ đó, sẽ tính được số lần sét đánh ào các công trình tải điện.

Kết quả tính toán này cho một giá trị trung bình. Trang 6 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS. Lê Kỷ  Mật độ t trung bình năm tại Việt Nam Địa điểm Mật độ sét STT Tỉnh, thành phố (Tên trạm khí tượng) (số lần/km2/năm) 1. Ninh Thuận Phan Rang 1,0 2.

Phú Yên Tuy Hòa 3,4 3. An Giang Ch Đốc 4,5 4. Thái Bình Thái Bình 5,1 5. Hà Tĩnh Kỳ Anh 6,1 6.

Bà Rịa Vũng Tà Vũng Tà 7,1 7. Hải Phòng Phú Liễn 9,0 9. Gia Lai Pleiku 9,4 10. Thừa Thiên Huế A Lưới 10,0 12.

Hà Giang Hà Giang 10,5 13. Bạc Liêu Bạc Liêu 11,0 14. Cà Mau Cà Mau 11,9 15. Đăk Lăk Ban Mê Thuột 13,0 17.

Bình Phước Đồng Phú 14,9 18. Long An Mộc Hóa 16,2 (Nguồn: Viện Vật lý địa cầu) 1.Các tham số của phóng điện sét U (%) 100 50 Umax Umax 2 t (s) 0  ñs  s Hình 1.3: Dạng dòng điện sét Trang 7 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS. Lê Kỷ - Dạng điện sét có dạng một sóng xung (Hình 1. Trung bình trong khoảng vài s, dòng điện tăng nhanh đến trị số cực đại tạo nên phần đầu sóng à sa đó giảm chậm trong khoảng (20100)s tạo nên phần đ ôi sóng.Biên độ dòng điện sét - Xác suất xảy ra dòng điện sét có iên độ lớn hơn hoặc bằng I được xác định : I  vI  e 26,1 (1-1) - Ở những ùng đồi núi, iên độ dòng điện sét thường é hơn so ới những ùng đồng bằng khoảng vài lần, do khoảng cách từ đất lên các đám m y giông ngắn hơn nên hóng điện sét đã có thể xảy ra, ngay khi mật độ điện tích của các đám m y còn é hơn.

Tức là xác suất xuất hiện dòng điện sét có biên độ lớn thấ hơn.Thời gian đầu óng và độ dài dòng điện sét - Thời gian đầ sóng hay độ dài đầ sóng được ký hiệu là đs. - Độ dài sóng dòng điện sét (s) là thời gian cho đến khi dòng sét giảm còn khoảng 1/2 iên độ của nó. - Kết quả đo đạc cho thấy phần lớn sóng dòng điện sét có thời gian đầu sóng đs = (110)s thường gặp là (14)s à độ dài sóng trong khoảng s = (20100)s. Trong tính toán thiết kế thường lấy thời gian đầu sóng đs =1,2s à độ dài sóng trung bình s là 50s tương ứng với dạng sóng chuẩn (1,2/50).

- Số liệu quan trắc sét ở nhiề nước trong nhiề năm cho thấy, sóng dòng điện sét mang cực tính âm xuất hiện thường x yên hơn à chiếm khoảng 80%  90% toàn bộ số lần hóng điện sét.Số lần t đánh trong một năm - Xét một đường dây có chiề dài là L[km], độ treo cao trung bình của d y trên cùng là h[m], đường dây sẽ thu hút về hía mình các hóng điện của sét trên dải đất có chiều rộng là 6h và chiều dài bằng cả chiều dài của đường dây. Tổng số lần có sét đánh thẳng lên đường dây hàng năm là: Trang 8 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS.nngs (1-3) Trong đó ms: mật độ sét vùng đi a. nngs: số ngày sét trong một năm. h cstb : chiều cao trung bình của dây dẫn [m].

2 cs cs h cstb = hcs- f ,f :. 3 L: chiều dài của đường dây[km]. Lấy L = 100(km) ta sẽ có số lần sét đánh ào 100(km) dọc chiề dài đường dây trong một năm. N là tổng số lần sét đánh ào đường dây được tính toán như sa : N = (0,1  0,15).nngs (1-4) - Tuỳ theo vị trí sét đánh, á điện áp xuất hiện trên cách điện đường dây có trị số khác nhau.

Số lần sét đánh trực tiế ào đường dây có các trường hợp sau:  Đường dây không treo dây chống sét 1 2 3 N 1 2 3 1 2 3 Maët ñaát Rc Rc Rc Trang 9 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS. Lê Kỷ N 1 1 1 2 3 2 3 2 3 Maët ñaát Rc Rc Rc Hình 1.4: Các trường hợp sét đánh vào đường dây không treo dây chống sét  Đường dây có treo dây chống sét N ñc N ñv N kv 4 4 1 1 1       2 3 2 3 2 3 Maët ñaát Rc Rc Rc Hình 1.5: Các trường hợp sét đánh vào đường dây có treo dây chống sét Trang 10 HVTH:Trần Công Thiện Luan van Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: TS.Xác suất phóng điện - Xác suất hóng điện được ký hiệu là  đ là xác suất xuất hiện dòng điện sét g y nên điện áp do á điện áp khí quyển trên cách điện đường dây hơn giá trị điện áp xung kích của chuỗi cách điện (U50%), được xác định như sa :  pđ  PU  U50%  (1-5) 1.Suất cắt đường dây - Suất cắt đường dây là số lần cắt điện của đường dây có chiều dài 100km trong một (01) năm, ký hiệ là n à được tính như sa : n = N.năm) (1-6) Trong đó: N: số lần sét đánh ào đường dây với chiều dài là 100km.  đ: xác suất hóng điện. : xác suất hình thành hồ quang.Biện pháp bảo vệ chống sét trên đường dây trung áp - Vấn đề bảo vệ sét cho lưới trung áp rất khó khăn do mức cách điện xung kích thấp, không dùng dây chống sét, vì vậy việc sử dụng các chống sét van kết hợp với nối đất các cột điện là một giải pháp nâng cao chỉ tiêu chịu sét cho đường dây trung áp.

- Sa đ y là một số giải pháp để giảm sự hóng điện khi bị sét đánh trên đường dây trung áp.