Nghiên cứu đáp ứng quá độ hệ thống nối đất với dòng điện sét trên đường dây truyền tải Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Mục đích nghiên cứu của luận án

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.6. Những đóng góp của luận án

1.7. Cấu trúc của luận án

2. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VIỆT NAM

2.1. Tình hình phát triển lưới điện truyền tải

2.2. Tình hình sự cố trên lưới điện truyền tải

2.3. Các hệ thống nối đất trên đường dây truyền tải Việt Nam

3. NỐI ĐẤT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN THẾ GIỚI

3.1. Quy phạm cho hệ thống nối đất

3.2. Hình dạng nối đất

4. NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI

4.1. Nghiên cứu trong nước

4.2. Nghiên cứu trên thế giới

5. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT

5.1. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM) TRONG TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT

5.1.1. Giới thiệu chung

5.1.2. Các bước giải bài toán sử dụng phương pháp FEM

5.2. TÍNH TOÁN KIỂM CHỨNG GIỮA PHƯƠNG PHÁP FEM VỚI THỰC NGHIỆM

5.2.1. Tính toán điện trở một chiều của cọc trong đất phân tầng

5.2.2. Tính toán điện áp quá độ của tia nối đất

5.2.3. Tính toán điện áp quá độ trên cột điện

5.2.4. Tính toán điện áp bước và điện áp tiếp xúc

6. ĐÁP ỨNG CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRONG MIỀN TẦN SỐ

6.1. THÔNG SỐ MÔ PHỎNG

6.2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

6.2.1. Đáp ứng trong miền tần số của hệ thống dạng cọc

6.2.2. Đáp ứng của hệ thống dạng tia

6.2.3. Đáp ứng của hệ thống dạng cọc - tia

6.2.4. Hệ thống dạng tia quấn vòng

6.2.5. Ảnh hưởng hình dạng hệ thống nối đất

6.2.6. Ảnh hưởng của điện trở suất của đất

6.2.7. Ảnh hưởng của hằng số điện môi của đất

6.2.8. Tính toán cho đất phân tầng

7. ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRONG MIỀN THỜI GIAN

7.1. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

7.2. ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT

7.2.1. Hệ thống 1 tia

7.2.2. Ảnh hưởng của chiều dài tia

7.2.3. Hệ thống nhiều tia

7.2.4. Ảnh hưởng của số lượng tia

7.2.5. Hệ thống dạng cọc – tia

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu đáp ứng quá độ của hệ thống nối đất đối với dòng điện sét trên đường dây truyền tải tại Việt Nam là một vấn đề cấp thiết trong ngành điện. Việt Nam, với địa hình phức tạp và khí hậu nhiệt đới, thường xuyên chịu ảnh hưởng của sét, gây ra các sự cố nghiêm trọng trên hệ thống truyền tải điện. Hệ thống nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện khỏi các tác động của sét, đảm bảo an toàn điện và hiệu suất truyền tải. Nghiên cứu này nhằm phân tích và đánh giá hiệu quả của các hệ thống nối đất trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá đáp ứng quá độ của hệ thống nối đất khi chịu tác động của dòng điện sét. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng như hình dạng hệ thống nối đất, điện trở suất của đất, và cấu trúc đất phân tầng. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp cải thiện thiết kế hệ thống nối đất, nâng cao hiệu suất truyền tải và đảm bảo an toàn điện cho hệ thống truyền tải tại Việt Nam.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào các đường dây truyền tải tại Việt Nam, đặc biệt là những khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của sét. Các hệ thống nối đất được phân tích bao gồm hệ thống dạng cọc, tia, và kết hợp cọc-tia. Nghiên cứu cũng xem xét các yếu tố môi trường như điện trở suất của đất và cấu trúc đất phân tầng.

II. Phương pháp nghiên cứu và công cụ phân tích

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để mô phỏng và phân tích đáp ứng quá độ của hệ thống nối đất. Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác các hiện tượng vật lý phức tạp liên quan đến dòng điện sét và hệ thống nối đất. Các thông số đầu vào bao gồm điện trở suất của đất, hằng số điện môi, và hình dạng hệ thống nối đất. Kết quả mô phỏng được kiểm chứng bằng thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác.

2.1. Phương pháp phần tử hữu hạn FEM

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng để giải các bài toán liên quan đến hệ thống nối đất. FEM chia hệ thống thành các phần tử nhỏ, từ đó giải các phương trình vi phân để mô phỏng đáp ứng quá độ. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết các yếu tố ảnh hưởng như hình dạng hệ thống, điện trở suất của đất, và cấu trúc đất phân tầng.

2.2. Kiểm chứng thực nghiệm

Kết quả mô phỏng bằng FEM được kiểm chứng bằng thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác. Các thí nghiệm bao gồm đo điện trở một chiều của cọc trong đất phân tầng, điện áp quá độ trên cột điện, và điện áp bước. Kết quả kiểm chứng cho thấy sự tương đồng cao giữa mô phỏng và thực nghiệm, khẳng định tính hiệu quả của phương pháp FEM.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ thống nối đất dạng cọc-tia có đáp ứng quá độ tốt nhất khi chịu tác động của dòng điện sét. Hệ thống này giúp giảm thiểu điện áp quá độ trên cột điện và đảm bảo an toàn điện cho hệ thống truyền tải. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng điện trở suất của đất và cấu trúc đất phân tầng có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của hệ thống nối đất. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để cải thiện thiết kế hệ thống nối đất tại Việt Nam, nâng cao hiệu suất truyền tải và đảm bảo an toàn điện.

3.1. Ảnh hưởng của hình dạng hệ thống nối đất

Nghiên cứu chỉ ra rằng hệ thống nối đất dạng cọc-tia có đáp ứng quá độ tốt nhất khi chịu tác động của dòng điện sét. Hệ thống này giúp giảm thiểu điện áp quá độ trên cột điện và đảm bảo an toàn điện. Hệ thống dạng tia quấn vòng cũng cho thấy hiệu quả cao trong việc phân tán dòng điện sét.

3.2. Ảnh hưởng của điện trở suất và cấu trúc đất

Điện trở suất của đất và cấu trúc đất phân tầng có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của hệ thống nối đất. Đất có điện trở suất thấp giúp giảm điện áp quá độ và đảm bảo an toàn điện. Cấu trúc đất phân tầng cũng cần được xem xét khi thiết kế hệ thống nối đất để đạt hiệu quả tối ưu.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đáp ứng quá độ của hệ thống nối đất với dòng điện sét trên đường dây truyền tải Việt Nam