BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TẠ QUỐC DŨNG

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY
ĐIỆN LỰC LÊN ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN

LUẬN VĂN CAO HỌC
CHUYÊN NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

NĂM 2004


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU
Lời cảm ơn
Báo cáo tóm tắt
Phần I ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC LÊN ĐƯỜNG DÂY
THÔNG TIN
Chương 1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC LÊN ĐƯỜNG DÂY THÔNG
TIN.........................................................................................................................1-1
1.1.
Tổng quan về đường dây thông tin..................................................................... 1-1
1.1.1. Phân loại cáp thông tin ........................................................................................ 1-1
1.1.2. Kết cấu dây dẫn................................................................................................... 1-2
1.1.3. Điện môi dùng cho cáp thông tin......................................................................... 1-3

2.4.
Các thông số để đánh giá sơ bộ ........................................................................ 2-11

Muïc luïc

ii


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

2.4.2.
2.4.3.
2.5.
Chương 3
3.1.
3.1.1.
3.1.2.
3.2.
Chương 4
4.1.
4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.1.5.
4.1.6.
4.1.7.
4.1.8.
4.1.9.
4.2.

Tổng quát .............................................................................................................. 3-1
Các chú thích và giả thiết .................................................................................... 3-1
Các ký hiệu được sử dụng.................................................................................... 3-2
Phương pháp sử dụng các hệ số kết nối............................................................. 3-4
TÍNH TOÁN KẾT NỐI ĐIỆN CẢM ..................................................................4-1
Trở kháng và trở kháng tương hỗ ...................................................................... 4-1
Tổng quát ............................................................................................................ 4-1
Các trường hợp cơ sở và đặc biệt ......................................................................... 4-1
Các ký hiệu và đơn vị.......................................................................................... 4-2
Các biểu thức cơ bản của trở kháng riêng và trở kháng tương hỗ........................ 4-7
Trường hợp x nhỏ ................................................................................................ 4-8
Biểu thức ở dạng đa thức ................................................................................... 4-14
Các công thức ảnh phức ..................................................................................... 4-15
Biểu thức dạng chuỗi ......................................................................................... 4-17
Lựa chọn công thức thích hợp ............................................................................ 4-18
Trở kháng tương hỗ trong trường hợp ba pha cân bằng ............................... 4-19
Tổng quát .......................................................................................................... 4-19
Hệ thống 3 pha cân bằng ................................................................................... 4-19
Các thành phần cân bằng của hệ thống 3 pha không đối xứng.......................... 4-20
Hiệu quả che chắn của dây dẫn nối đất ........................................................... 4-24
Tổng quát .......................................................................................................... 4-24
Dây dẫn dài được nối đất liên tục ...................................................................... 4-29
Dây che chắn được nối đất tại đầu cuối............................................................. 4-44
Dòng (hệ số) che chắn với hiệu ứng đầu cuối ................................................... 4-46
Hiệu ứng che chắn của dây dẫn về .................................................................... 4-65
TÍNH TOÁN KẾT NỐI ĐIỆN DẪN ..................................................................5-1
Tổng quát .............................................................................................................. 5-1
Kết nối điện dẫn - Tăng thế đất (GPR) ............................................................... 5-1
Các giả thiết tính chất điện của đất .................................................................... 5-2
Các ký hiệu: ........................................................................................................ 5-3

7.1.6. Các biện pháp để tránh ảnh hưởng của hiện tượng tăng thế đất.......................... 7-4
7.2.
Phía đường dây điện lực ...................................................................................... 7-4
Phần IV KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ
Chương 8 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ ..............................................................................8-1
8.1.
Kết luận ................................................................................................................ 8-1
8.2.
Đánh giá ................................................................................................................ 8-1
Phần V PHỤ LỤC
Phụ lục 1: QUI TRÌNH TÍNH TOÁN DẠNG LƯU ĐỒ ...........................................PL1-1
Phụ lục 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MỘT SỐ ĐƯỜNG DÂY TIÊU BIỂU............PL2-1
PL2-1: Tính toán cho một đường dây 220kV giả định: ............................................PL2-1
PL2-2: Tính toán ảnh hưởng của đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tónh ............. PL2-8
Phụ lục 3: CÁC BẢNG TRA CỨU DÙNG CHO TÍNH TOÁN KIỂM TRA SƠ BỘ PL3-1
Tài liệu tham khảo

Mục lục

iv


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

PHẦN MỞ ĐẦU


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

LỜI CẢM ƠN

điện lực và đường dây thông tin trong các điện kiện khác nhau.
Đối với ngành Điện, hiện tại cũng chưa có một qui trình tính toán qui chuẩn
nào về vấn đề này, chỉ có các qui định về các khoảng cách an toàn giữa hai
đường dây, trong đó không qui định các mức độ cảm ứng cụ thể để kiểm tra,
đánh giá.
Trong khi đó, sự an toàn cho con người, thiết bị và sự chính xác của thông tin
ngày càng được đòi hỏi khắc khe hơn. Do đó, dù vấn đề cảm ứng không còn
mới, nhưng sự sắp xếp các bài toán cảm ứng một cách có hệ thống nhằm xây
dựng một qui trình tính toán ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường
dây thông tin là rất cần thiết.
Mặt khác, hiện nay các qui phạm ngành điện Việt Nam đang được rà soát hiệu
chỉnh (do xuất hiện nhiều bất cập trong quá trình áp dụng và để phù hợp với
tình hình phát triển khoa học công nghệ hiện nay), việc cập nhật thêm các yêu
cầu, tính toán về ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin
cũng rất cần thiết.
Từ thực trạng nêu trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực
lên đường dây thông tin” đã được lựa chọn để thực hiện.
B. TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Đề tài bao gồm các nội dung như sau:
Phần I: Ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin
Nghiên cứu tổng quát về đường dây thông tin: Nhằm phục vụ cho các nghiên
cứu chi tiết về hiện tượng cảm ứng trên đường dây thông tin, phần này sẽ trình
bày sơ lược về đường dây thông tin, bao gồm: các loại cáp thông tin, cấu tạo,
vật liệu chế tạo cáp.

Phần mở đầu

ii



hiểu khá chi tiết.
Kết nối điện dẫn: Khác với hai loại kết nối trên, kết nối này xảy ra do sự tiếp
xúc vật lý giữa hai đường dây. Trong thực tế xảy ra khi hệ thống nối đất của
đường dây điện lực và đường dây thông tin không được cách ly với nhau.
Nghiên cứu phương pháp tính toán chính xác điện áp và dòng điện cảm ứng:
Trên cơ sở kết quả tính toán các loại kết nối, điện áp và dòng điện sẽ được xác
định bằng phương pháp chính xác. Trong đó, phương pháp được phân thành hai
phương pháp con là: phương pháp đường dây hai dây (đơn giản hóa, xấp xỉ) và
phương pháp đường dây nhiều dây (chính xác). Tuy nhiên phương pháp nhiều
dây rất phức tạp và chỉ có ý nghóa về mặt lý thuyết, còn phương pháp đường
Phần mở đầu

iii


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

dây hai dây và phương pháp ước tính được ITU khuyến nghị sử dụng trong tính
toán thực tế vì khối lượng tính toán không lớn nhưng kết quả khá chính xác.
Phần III: Các biện pháp phòng chống ảnh hưởng
Các biện pháp phòng chống ảnh hưởng: Khi kết quả tính toán mức độ ảnh
hưởng vượt quá các giá trị cho phép, phải có các biện phòng chống để bảo vệ
cho đường dây thông tin. Các biện pháp được thực hiện từ cả hai phía đường
dây thông tin và đường dây điện lực. Trong đó phía đường dây thông tin cần
đặt các thiết bị bảo vệ chống quá áp, quá dòng hoặc sử dụng cáp với vỏ cáp có
tính năng che chắn tốt hơn …, còn phía đường dây điện lực cần có biện pháp
làm giảm sự mất đối xứng trong chế độ làm việc bình thường (đảo pha), hạn
chế dòng ngắn mạch chạm đất …
Phần IV: Kết luận và đánh giá
Phần V: Phụ lục


dụng, đề tài cập nhật phương pháp tính toán cho kỹ sư quản lý vận hành, kỹ sư
thiết kế, đặc biệt là kỹ sư thiết kế đường dây tải điện.
Ngoài ra đề tài còn có một ý nghóa khác liên quan một vấn đề mang tính thời
sự hiện nay là khó khăn trong công tác đền bù giải phóng mặt bằng. Việc áp
dụng phương pháp tính toán trong đề tài nhằm xác định chính xác hành lang an
toàn giữa đường dây điện lực và đường dây thông tin không những đảm bảo an
toàn mà còn tiết kiệm diện tích chiếm đất của hành lang, giảm chi phí cho
ngành điện nói riêng và cho xã hội nói chung.
Tuy nhiên, với khối lượng nghiên cứu khá lớn, trong khi thời gian và kiến thức
có hạn, nên chắc chắn trong đề tài vẫn còn nhiều thiếu sót cần được hiệu chỉnh
và bổ sung để hoàn thiện.

Phần mở đầu

v


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Phần I
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC LÊN
ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Chương 1
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC
LÊN ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN

b)

Hình 1-1 Mạch cáp a-đốùi xứng b-đồng trục

1-1


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

1.1.2.

Kết cấu dây dẫn
Dây dẫn trong cáp thông tin thường có dạng tròn, có tính dẫn điện cao, có độ
mềm dẻo và độ bền cơ học nhất định nào đó.
Kim loại được dùng làm dây dẫn thông dụng nhất là đồng và nhôm.
Đồng, theo nguyên tắc chung là đã được ủ mềm, có ký hiệu MM, điện trở suất
0,01754 [Ω.mm 2 /m], hệ số nhiệt điện trở α = 0,004. Độ bền kéo đứt 27
kg/mm 2 , độ kéo dãn tương đối 25% cho dây dẫn có đường kính 1-1,5 mm.
Khối lượng riêng 8,89
Nhôm có điện trở suất 0,295 [Ω.mm 2 /m ] lớn hơn đồng 1,65 lần; hệ số nhiệt
điện trở 0,0042, khối lượng riêng 2,7
Dây đồng có đường kính 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 dùng cho cáp nội hạt và 0,8; 0,9; 1,1;
1,2; 1,3; 1,4 dùng cho cáp đường dài. Cáp nội hay dùng chủ yếu là dây 0,5;
0,6mm, còn cáp đường dài chủ yếu sử dụng dây 1,2mm
Dây nhôm sử dụng trong công nghiệp chế tạo cáp thông tin có đường kính 1,5;
1,55 ;1,8mm. Những dây dẫn này tương đương dây dẫn đồng có kích thước 0,9;
1,2 và 1,4mm
Sử dụng dây nhôm thay thế đồng thì đường kính tăng 1,65 = 1,28 lần. Dây dẫn

có kết cấu theo những dạng được thể hiện trên H.2.2


d)

Hình 1-3 Cấu tạo dây dẫn ngoài của cáp đồng trục
a-tia chớp b- gợn sóng c- xoắn ốc d- dệt lưới

1.1.3.

Điện môi dùng cho cáp thông tin
Vật liệu dùng làm cách điện cho cáp thông tin phải có tính ổn định theo thời
gian, tính chất điện, tính bền cơ học, tính mềm dẻo và công nghệ chế tạo đơn
giản.
Tính chất điện của điện môi được xác định bởi bốn tham số sau:
Độ bền điện E hay điện áp chọc thủng U mà trong đó xảy ra phóng điện
Điện trở suất ρ thể hiện dòng điện rò qua điện môi
Hệ số điện môi ε thể hiện tính chất phân cực trong điện môi dưới tác động của
điện trường ngoài.
Hệ số tổn hao điện môi tgδ thể hiện tổn hao năng lượng trong điện môi ở tần
số cao
Điện môi lý tưởng chính là không khí có ε → 1 ; ρ → ∞ ; tgδ → 0. Tuy nhiên
thực tế không thể tạo ra cách điện chỉ toàn không, chính vì vậy cách điện cho
cáp thông tin theo nguyên tắc là cách điện hỗn hợp và phải có không khí sao
cho nhiều nhất, và chất cách điện rắn sao cho ít nhất nhưng phải đảm bảo độ
bền điện, độ bền cơ học.
Hiện nay nhựa được làm cách điện và đã thay thế toàn bộ cho cách điện giấy
do có nhiều ưu việt rõ rệt so với cách điện giấy như: chống ẩm tốt, chịu được
kiềm, axit, dải tần số truyền dẫn cao và công nghệ chế tạo đơn giản.
Để đánh giá tính hiệu quả của loại cáp này hay cáp khác cần so sánh đánh giá
xem loại nào có tgδ nhỏ hơn ở cùng tần số truyền dẫn. Tổn hao năng lượng
trong điện môi ở tần số cao tỷ lệ thuận với tgδ. Để so sánh thì ở tần số 1Mhz

2,0
2,3
4,5
4,5
2-2,5

Độ bền điện
kV/mm

30
10
40
25
40
23
30
25
-

Điện trở
suất

1017
1017
1016
1017
1016
1015
1012
1013

6
-

Hiện nay tồn tại một số dạng bọc cách điện chính sau:
Cách điện ống, bằng cách bọc băng giấy hoặc bằng nhựa quanh dây dẫn
Giống như trên nhưng có thêm lớp chỉ đệm giữa cách điện và dây dẫn
Cách điện bằng nhựa đặc
Cách điện bằng nhựa xốp
Cách điện bằng bầu nhựa dọc theo dây dẫn
Cách điện bằng các đóa nhựa, các đóa nhựa được phân bố trên một khoảng cách
nhất định nào đó theo chiều dài dây dẫn.
Cách điện xoắn ốc bằng một dây nhựa có tiết diện chữ nhật.
Cách điện bằng nắp chụp.

1-4


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

(a)

(e)

(b)

(f)

(c)

(g)

6,0
6,0
2,5

SỰ KẾT NỐI ĐIỆN TỪ GIỮA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC VÀ
ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN
Kết nối điện từ giữa đường dây điện lực (ĐDĐL) với đường dây thông tin
(ĐDTT) có thể gồm một, hai hoặc tất cả các kết nối sau:
Kết nối điện dẫn đặc trưng cho ảnh hưởng của điện dẫn do dòng đi vào đất
Kết nối điện dung đặc trưng cho ảnh hưởng của điện trường (cảm ứng đđộ chính xác khác nhau

Xác định hệ thống
gây cảm ứng

Xác định hệ thống
bị cảm ứng

Thực hiện ước tính
cơ bản

Xác định biện pháp
bảo vệ (đơn giản)

Có

Có vượt mức cho
phép?
Không

Cần biện pháp

biện pháp
bảo vệ

Có

Không

Có vượt mức
cho phép?

Có

KẾT THÚC

PL1-7


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

PL1-8


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Phụ lục 2:
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MỘT SỐ ĐƯỜNG DÂY TIÊU BIỂU
PL2-1: Tính toán cho một đường dây 220kV giả định:
Xét đường dây điện lực 220kV một mạch ba pha có treo một dây chống sét,
chạy từ điểm A đến điểm B . Vùng ảnh hưởng được xét là khu vực nằm trong
phạm vi 3km tính từ đường dây điện lực về phía. Một đường dây thông tin dây


: ρ = 100 Ω.m

- Các thông số hình học dn , ∆ln được thể hiện trên hình vẽ và được tính
toán trong bảng ….
2. Tính toán trở kháng kết nối Zn:
xn = dn .

4.π .10 −7 H / m. 2.π .50 Hz
100 Ω.m

xn = 1.99.10-3.dn
Zn(xn) được tính theo phương pháp Carson – Clem và kết quả trình bày
trong trang sau:
3. Vì sử dụng phương pháp xấp xỉ, nên các toán được thực hiện trên phần mềm
Excel, sử dụng một số hàm sẵn có và bổ sung thêm một số thủ tục nhỏ bằng
viết bằng Visual Basic for Excel.

PL2-2


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Bảng PL2-1A - Kết quả tính sức điện động cảm ứng trên từng phân đoạn
d1

d2

dn=√d1d2


2-3

1300

1030

1157

0.025

2.30

75.52

75.67

0.024

1.87

3-4

1030

650

818

0.560


5-6

270

90

156

0.144

0.31

389.14

4169.60

0.122

55.45

6-7

90

30

52

0.048


8-9(Cr)

6

6

6

0.033

0.01

1021.84

2814477.32

0.321

33.37

9-10

10

30

17

0.049


11-12

90

270

156

0.440

0.31

389.14

4169.60

0.122

169.44

12-13

270

530

378

0.640


15-16

950

1485

1188

-0.260

2.36

72.74

71.82

0.023

-18.72

16-17

1485

1485

1485

0.490


Phân ñoaïn

xn

M1

M2

Zn

En

Ω/km

V

760.07

PL2-3


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Bảng PL2-1B - Sức điện động cảm ứng dọc thay đổi theo điện trở suất

Dòng ngắn mạch (kA)

Điện trở suất (Ωm)
760.07
100

621
691
743
784
819
848
873
896
4
676
827
922
991 1046 1091 1130 1164 1194
5
845 1034 1152 1239 1307 1364 1413 1455 1493
6
1013 1241 1383 1487 1569 1637 1695 1746 1791
7
1182 1448 1613 1735 1830 1910 1978 2037 2090
8
1351 1655 1844 1982 2092 2183 2260 2328 2388
9
1520 1862 2074 2230 2353 2456 2543 2619 2687
10
1689 2069 2305 2478 2615 2729 2825 2910 2985
11
1858 2275 2535 2726 2876 3001 3108 3201 3284
12
2027 2482 2766 2974 3138 3274 3391 3492 3583
13

3359
3664
3969
4274
4580
4885
5190
5496
5801
6106

PL2-4

1100
311
623
934
1246
1557
1869
2180
2492
2803
3115
3426
3738
4049
4361
4672
4984

645
967
1289
1612
1934
2256
2579
2901
3223
3546
3868
4190
4513
4835
5157
5480
5802
6124
6447

1400
327
654
982
1309
1636
1963
2290
2617
2945

5639
5970
6302
6634


Dòng ngắn mạch (kA)

Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

760.07
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

96.5173
120.647
144.776
168.905
193.035
217.164
241.293
265.423
289.552
313.681
337.811
361.94
386.069
410.199
434.328
458.457
482.587

Bảng PL2-1C - Sức điện động cảm ứng dọc thay đổi theo hệ số che chắn
Điện trở suất: 100 Ωm
Hệ số che chaén
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
48.2587

603.233
723.88
844.527
965.173 1085.82
289.552
434.328
579.104
723.88
868.656
1013.43
1158.21 1302.98
337.811
506.716
675.621
844.527
1013.43
1182.34
1351.24 1520.15
386.069
579.104
772.139
965.173
1158.21
1351.24
1544.28 1737.31
434.328
651.492
868.656
1085.82
1302.98

2509.45 2823.13
675.621
1013.43
1351.24
1689.05
2026.86
2364.67
2702.49
3040.3
723.88
1085.82
1447.76
1809.7
2171.64
2533.58
2895.52 3257.46
772.139
1158.21
1544.28
1930.35
2316.42
2702.49
3088.55 3474.62
820.397
1230.6
1640.79
2050.99
2461.19
2871.39
3281.59 3691.79

1206.47
1447.76
1689.05
1930.35
2171.64
2412.93
2654.23
2895.52
3136.81
3378.11
3619.4
3860.69
4101.99
4343.28
4584.57
4825.87


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Hình PL2-1B - Biểu đồ sức điện động cảm ứng dọc theo điện trở suất
7000

Điện trở
suất

6000

100
200


10

15

20

Dòng ngắn mạch (kA)

PL2-6

25


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

Hình PL2-1C - Biểu đồ sức điện động cảm ứng dọc theo hệ số che chắn
6000

5000

Hệ số
che chắn
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6

25


Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin

PL2-2:
Tính toán ảnh hưởng của đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tónh
1. Thông số kỹ thuật đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tónh

a) Các thông số kỹ thuật của dây ACSR 636MCM như sau:
∗

Mã hiệu dây (code name)

: Rook

∗

Cấu trúc dây dẫn

: Nhôm 24x4.14 + thép 7x2.76

∗

Tiêu chuẩn

: ASTM B 232 - USA sizes

∗


Lực kéo đứt không nhỏ hơn

: 10083 daN

∗

Trọng lượng dây dẫn

: 1.219 kg/m

b) Thông số kỹ thuật của các dây chống sét như sau:
f

f

Dây chống sét PHLOX 116:

∗

Cấu trúc

: 18/2 + 19/2

∗

Tiết diện tổng

: 116.24 mm2

Thép


∗

Hệ số dãn nở nhiệt

: 14.2 x 10-6 (1/0C)

∗

Mođun đàn hồi

:12400 kg/mm2

Dây chống sét cáp quang OPGW 80:

∗

Cấu trúc dây

: AS 7x3.9 + ống nhôm chứa sợi quang

∗

Tiết diện phần AS

: 97.2 mm2

∗

Đường kính dây