BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VIÊN HẢI MINH

CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI
ĐIỆN CAO THẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202

S K C0 0 4 6 4 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
----------

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐỀ TÀI: CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG
DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 06/2005 đến 01/2010
Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM
Ngành học: Điện Công Nghiệp
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn:
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
2010-nay

Nơi công tác
Công ty Truyền Tải Điện 4

HVTH:Viên Hải Minh

Công việc đảm nhiệm
Cán bộ kỹ thuật

Page i


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương


Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị, bạn bè và người thân trong
gia đình đã luôn luôn cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em trong quá
trình thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2015
Người thực hiện.

Viên Hải Minh

HVTH:Viên Hải Minh

Page iii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

TÓM TẮT
Đường dây là phần tử dài nhất trong hệ thống điện nên thường bị sét đánh và
chịu tác dụng của quá điện áp khí quyển nhiều nhất.
Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc sét đánh
xuống mặt đất gần đó và gây nên quá điện áp áp cảm ứng trên dường dây.
Có thể thấy rằng trường hợp đầu nguy hiểm nhất vì đường dây phải chịu toàn bộ
năng lượng của phóng điện sét, do đó nó được chọn để tính toán chống sét cho
đường dây.
Không thể chọn mức cách điện đường dây đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu của
quá điện áp khí quyển ứng với dòng điện sét có thông số lớn nhất mà chỉ chọn theo
mức độ hợp lý về kỹ thuật và kinh tế. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét
đường dây không phải là loại trừ hoàn toàn khả năng sự cố do sét mà chỉ là giảm sự

Danh sách các bảng

i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii

GIỚI THIỆU LUẬN VĂN

1

CHƯƠNG 1. KHÍ HẬU VIỆT NAM, HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT VÀ
NHỮNG ẢNH HƯỞNG LÊN LƯỚI ĐIỆN
1.1 KHÍ HẬU VIỆT NAM

3

1.2 HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT

4

1.2.1 Khái quát

4

1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng

15

2.2.2 Thông số tổ ng quát đư ờ ng dây truyề n tả i

15

2.2.3 Thông số vài thiế t bị

16

đư ờ ng dây

2.3 Đ Ư Ờ NG DÂY TẢ I Đ IỆ N CAO THẾ Ở Đ ÔNG NAM BỘ

19

2.4 KẾ T LUẬ N

22

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT
3.1. TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT BẰNG GIẢI TÍCH
3.1.1. Đối với đƣờng dây cao áp có treo dây chống sét
3.1.1.1. Số lần sét đánh trên đƣờng dây Nsđ

HVTH:Viên Hải Minh

23
23
23

43

3.1.1.8. Xác định Vpđ3

45

3.1.2. Đối với đƣờng dây cao áp không treo dây chống sét

46

3.1.2.1. Số lần sét đánh trên đƣờng dây Nsđ

46

3.1.2.2. Suất cắt đƣờng dây Ncđ

47

3.1.2.3. Tính Vpđ

47

3.1.2.4. Tính trị số ɳ

48

3.2. TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT BẰNG ĐỒ THỊ ĐỐI

50


4.2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT

62

4.3 SƠ ĐỒ KHỐI CHI TIẾT

63

4.4. CÁC SƠ ĐỒ KHỐI ĐẶC BIỆT

73

4.4.1. Gỉai phƣơng trình vi phân bằng phƣơng pháp Runge-Kutta

73

4.4.2. Tính xác suất Vpđ1

75

4.5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT TRÊN MATLAB

77

4.5.1. Bảng kết quả Ncđ , M khi Rc thay đổi.

77

4.5.2. Khảo sát trƣờng hợp đƣờng dây trên khi điện trở nối đất tăng



4.8. NHẬN XÉT KẾT QUẢ

90

Chương 5: KẾ T LUẬN

91

TÀI LIỆ U THAM KHẢO

92

HVTH:Viên Hải Minh

Page vii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

CHỮ VIẾT TẮT
DCS
DD
TB
NGS
PĐ
KK
LV

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ tổng lượng phóng điện cho thấy Việt Nam
nằm trong một tâm giông thế giới

4

Hình 1.2. Hoạt động sét trong ngày tại một số trạm định vị sét năm 2004

6

Hình 1.3. Tần suất xuất hiện sét theo tháng trong năm 2004

7

Hình 1.4. Bản đồ mật độ sét đánh trung bình hằng năm trên lãnh thổ nước ta.

8

Hình 2.1. Chân cột và tiếp địa

16

Hình 2.2. Cột néo

17

Hình 2.3. Cột đỡ

18


40

Hình 3.1.1.5.g. So sánh đặc tính volt-giây của chuỗi sứ

40

Hình 3.1.1.5.h. So sánh đặc tính volt-giây của chuỗi sứ

41

Hình 3.1.1.7.a. 𝑉𝑎 2 = 𝑓(𝑉𝐼2 )

44

Hình 3.1.1.7.b. Đặc tính

𝑢 𝑝 đ2 𝑡
𝑠

45

Hình 3.2.a. Đặc tính cách điện của sứ

50

Hình 3.2.1.a. Khi sét đánh vào đỉnh cột

51

Hình 3.2.1.b. Khi sét đánh vào đỉnh cột


Hình 3.2.2.a. Khi sét đánh vào khoảng vượt

56

HVTH:Viên Hải Minh

Page ix


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

Hình 3.2.2.b. Khi sét đánh vào khoảng vượt

56

Hình 3.2.2.c. Giải thích cách dùng đồ thị sét đánh vào khoảng vượt

57

Hình 3.2.2.d. Dòng sét đánh vào đỉnh cột

58

Hình 3.2.2.e. Hệ số hiệu chỉnh

58


84

Hình 4.5.3.c. Vpđ2kk

85

Hình 4.5.3.d. Điện áp tác dụng trên chuỗi sứ khi sét đánh vào đỉnh cột Rc = 10Ω

85

Hình 4.5.3.e. Điện áp tác dụng trên chuỗi sứ khi sét đánh vào đỉnh cột Rc = 30Ω

86

Hình 4.5.3.f. Điện áp tác dụng trên chuỗi sứ khi sét đánh vào khoảng vượt Rc = 10Ω 86
Hình 4.5.4.a. Suất cắt điện đường dây Rc= (5÷50)Ω và rdcs thay đổi

87

Hình 4.5.4.b. Chỉ tiêu chống sét đường dây Rc= (5÷50)Ω và rdcs thay đổi

87

Hình 4.5.5.a. Suất cắt điện đường dây Rc= (5÷50)Ω và hdcs thay đổi

88

Hình 4.5.5.b. Chỉ tiêu chống sét đường dây Rc= (5÷50)Ω và hdcs thay đổi

88


Bảng 4.5.2.a. Ncđ và M khi Rc= (3÷50)Ω

81

Bảng 4.5.3.a. Vpđ1 và Vpđ2cđ , Vpđ2kk

83

Bảng 4.6.a. Kết quả tính toán bằng đồ thị

89

Bảng 4.7.a. So sánh kết quả tính toán

89

HVTH:Viên Hải Minh

Page xi


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo ước tính của các nhà chuyên môn, trên khắp mặt địa cầu, cứ mỗi giây có
khoảng 40-50 cú sét đánh xuống mặt đất. Sét không những gây thương vong cho


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

Tuy nhiên khi tính toán chỉ tiêu chống sét của đường dây trong quá trình thiết kế,
kiểm tra và bảo dưỡng đường dây trong quá trình vận hành có rất nhiều thông số
đầu vào và hàng loạt các công thức phức tạp cần phải được thực hiện. Quá trình đó
quả thật cần rất nhiều thời gian, công sức và sự tỉ mỉ của người tính toán. Nhất là
khi hệ thống điện Việt Nam đang phát triển nhanh chóng để đáp ứng sự phát triển
kinh tế của đất nước.Do đó, cần phải tối ưu thời gian và giảm được khối lượng công
việc trong quá trình thiết kế cũng như khi kiểm tra và bảo dưỡng đường dây.
Có một công trình trước đây đã sử dụng máy tính để tính toán chỉ tiêu chống sét
được nhanh chóng nhưng do được xây dựng từ thời kỳ đầu của máy tính nên nó đã
không còn phù hợp với ngày nay đồng thời kết quả xuất ra vẫn chưa trực quan và dễ
sử dụng.Trên cơ sở của công trình nghiên cứu trước đây đã đạt được, đề tài “CHỈ
TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ VÀ CÁC YẾU
TỐ ẢNH HƯỞNG”với mục đích xây dựng một chương trình tính toán nhanh chóng
và giải quyết những hạn chế của công trình trước đây.
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
2.1 Mục tiêu của đề tài
Thống kê thông số sét tại Việt Nam nơi đường dây đi qua.
Xây dựng thuật toán tính toán nhanh chỉ tiêu chống sét của đường dây.
2.2 Nhiệm vụ của đề tài
Thông kê khí tượng thủy văn tại Việt Nam.
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết để xây dựng thuật toán.
Ứng dụng thuật toán để giải bài toán cụ thể.
So sánh với thực tế nhằm kiểm tra tính đúng đắn của kết quả.
3. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
Sử dụng thuật toán khác để xác định chỉ tiêu chống sét của đường dây nhằm phù

bình thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á. So với
các nước này, Việt Nam nhiệt độ về mùa đông lạnh hơn và mùa hạ ít nóng hơn.
Do ảnh hưởng gió mùa, hơn nữa sự phức tạp về địa hình nên khí hậu của Việt
Nam luôn luôn thay đổi trong năm, từ giữa năm này với năm khác và giữa nơi
này với nơi khác (từ Bắc xuống Nam và từ thấp lên cao).
1.2 HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT
1.2.1 Khái quát
Trên thế giới có 3 tâm giông sét gồm: Châu Á, châu Phi, châu Mỹ. Trong
đó, Việt Nam nằm ở tâm giông sét châu Á. Trung bình mỗi năm, Việt Nam có
khoảng 2 triệu lần sét đánh xuống đất. Vì nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới
có độ ẩm cao, lại gần biển, có đường bờ biển kéo dài nên gió từ biển đưa vào
càng tăng thêm độ ẩm trong vùng đất liền, gây mưa giông.

HVTH:Viên Hải Minh

Page 3


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

Hình 1.1. Bản đồ tổng lượng phóng điện cho thấy Việt Nam nằm trong một
tâm giông thế giới
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng
Sét thường chỉ xảy ra trong các cơn giông. Đặc biệt là những cơn giông đầu
mùa mưa thường mang theo những trận sét nguy hiểm nhất. Lý do là vào thời
điểm giao mùa thường xuất hiện 2 luồng không khí nóng ẩm và lạnh. Điểm
giao thoa giữa 2 luồng không khí này chính là nơi xảy ra giông. Đây cũng là
địa điểm tập trung sét. Vì thế, những nơi xảy ra hiện tượng tập trung giông, sét

giông từ 150 – 300 lần/năm. Vùng nhiều giông nhất là vùng Tiên Yên,
Móng Cái (Quảng Ninh) hàng năm có 100-110 ngày giông sét, các tháng
nhiều giông là từ tháng 7 - 8 có tới 25 ngày giông sét trên một tháng. Một
số vùng chuyển tiếp giữa các vùng nút và vùng đồng bằng, số lần giông
cũng lên đến 200 lần/năm, số ngày cũng đến 100 ngày/năm.
Vùng ít giông nhất là Quảng Bình, hàng năm chỉ dưới 80 ngày có giông.
Xét về diễn biến của mùa giông trong năm, mùa giông không hoàn toàn
đồng nhất giữa các vùng. Nói chung mùa giông ở Bắc Bộ tập chung từ
tháng 5 – 9 và ở Tây Bắc ngay từ tháng 4 đã có giông kéo dài đến khoảng
tháng 8 trong năm.
1.2.3.2 Miền Trung
Trên vùng duyên hải Trung Bộ ở phía Bắc đến Quảng Ngãi là khu vực
tương đối nhiều giông trong tháng 4 đến tháng 8 số ngày giông xấp xỉ 10
ngày/tháng. Tháng nhiều nhất là tháng 5 có thể từ 12 đến 15 ngày. Những
ngày đầu mùa và cuối mùa thì chỉ có 2 đến 5 ngày/tháng.
Từ Bình Định trở vào khu vực ít giông nhất thường chỉ có vào tháng 5
với số ngày xấp xỉ bằng 10 ngày (Tuy Hòa 10 ngày, Nha Trang 8 ngày,
Phan Thiết 13 ngày), còn các tháng khác của mùa đông chỉ quan sát được từ
5 đến 7 ngày giông sét.
1.2.3.3 Miền Nam
Số ngày giông ở miền Nam dao động từ 40-100 ngày/năm. Khu vực
nhiều giông nhất là Đồng bằng Nam Bộ số ngày giông sét có thể lên đến
HVTH:Viên Hải Minh

Page 5


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

Qua các số liệu đo đạc người ta đã lập được bản đồ - phân vùng sét Việt Nam
Vùng

Ngày giông
trung bình
(ngày/năm)

Giờ giông
trung bình
(h/năm)

Mật độ sét
trung bình

Tháng giông
cực đại

81,1

215,6

6,47

8

61,6

219,1

6,33

Miền núi
Trung Du Bắc
Bộ
Cao nguyên
miền Trung
Ven biển miền
Trung
Đồng bằng
miền Nam

Bảng 1.1. Phân vùng sét Việt Nam

HVTH:Viên Hải Minh

Page 7


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương

Hình 1.4. Bản đồ mật độ sét đánh trung bình hằng năm trên lãnh thổ nước ta.

HVTH:Viên Hải Minh

Page 8


S