Vì thế bản đồ mật độ sét là công cụ quan trọng và hữu ích khi tính toán chống sét cho cả các công trình dân dụng cũng nhưlưới truyền tải.. Luận văn với đề tài : PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG SÉT T
Trang 1BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
-o0o -LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG SÉT TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM DỰA TRÊN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ SÉT BLITZORTUNG VÀ PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô củaTrường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh trong suốt bốn năm học tập dưới máitrường đại học ,bằng tấm lòng và sự nhiệt huyết với nghề, thầy cô đã truyền đạt những kiếnthức quý báu cả về chuyên môn cũng như những bài học về cuộc sống giúp những sinh viênnhư chúng em trở thành những kỹ sư tương lai vừa vững vàng về chuyên môn vừa hoàn thiện
về đạo đức và lối sống Những bài giảng của thầy cô sẽ là hành trang theo em suốt chặngđường đời
Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Nhật Nam - người thầy đã tâm huyết,tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đề tài này, tạo mọi điều kiện để em có thểhoàn thành luận văn một cách tốt nhất
Em xin cảm ơn anh Vũ Đức Quang Phó Phòng Hệ Thống Điện Và Thiết Kế 3D Công ty cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2 (PECC2) thuộc Tập đoàn điện lực Việt Nam(EVN) đã giúp đỡ em trong việc sử dụng phần mềm phục vụ làm luận văn cũng như cung cấp
-số liệu thực tế về đường dây truyền tải
Em xin cảm ơn TS Maria Lorentzou – National Technical University of Athens (ĐạiHọc Quốc Gia Kỹ Thuật Athens) đã phản hồi những email thắc mắc của em về đề tài nghiêncứu
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và bạn bè – đặc biệt là haingười bạn Phan Văn Hưởng và Lê Hải Đăng đã cùng em thực hiện phần đầu của Luận Vănnày Gia đình và bạn bè đã luôn đồng hành, động viên em trong cuộc sống, quá trình học tập,cũng như trong thời gian thực hiện luận văn này
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 06 năm 2019
Trần Hữu Phúc
Trang 3GIỚI THIỆU
Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất haygiữa các đám mây mang các điện tích khác dấu đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun tràonúi lửa hay bão bụi (cát) Đối với hệ thống truyền tải phân phối điện, việc bảo vệ chống sét làkhông thể thiếu do sự quan trọng việc cung cấp điện liên tục tới các phụ tải quan trọng cũngnhư đảm bảo chất lượng, độ tin cậy điện năng cho lưới điện Vì thế bản đồ mật độ sét là công
cụ quan trọng và hữu ích khi tính toán chống sét cho cả các công trình dân dụng cũng nhưlưới truyền tải Dữ liệu bản đồ mật độ sét cần cập nhật theo thời gian do sự biến đổi khí hậukhông ngừng, dẫn tới hiện tượng sét xảy ra khó lường hơn trước
Quá độ là bài toán quan trọng đối với lĩnh vực hệ thống điện mà rất nhiều hiện tượngliên quan đến như ngắn mạch, chống sét, sự cố ngắn mạch, đóng cắt tụ bù Quá độ sét cũng làmột bài toán quá độ thường xuyên xảy ra trong hệ thống điện cần phải giải quyết Trong đómọi hiện tượng quá độ sét, tất cả đều sẽ phải xảy ra trên điện cực nối đất Do đó nghiên cứutính toán điện áp, dòng điện trên điện cực nối đất trong quá độ sét một cách chính xác sẽ giúpcác nghiên cứu sau này về trường từ, trường điện sinh ra xung quanh điện cực nối đất chuẩnxác hơn Từ đó các nghiên cứu này sẽ đưa ra các giải pháp an toàn cho người và vật trongtrường hợp sét đánh
Luận văn với đề tài : PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG SÉT TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM DỰA TRÊN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ SÉT BLITZORTUNG VÀ PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT được thực hiện trên phần mềm thương mại
EMTP tại Phòng Hệ Thống Điện Và Thiết Kế 3D- Công ty cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2(PECC2) thuộc Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN)với số liệu thực tế được cung cấp sẽ giúpgiải quyết một phần nào đó hai vấn đề đặt ra ở trên
Nội dung luận văn gồm có 5 phần :Chương 1 : Giới thiệu về trang web Blitzortung.org trong cung cấp dữ liệu sét trên thế giớiChương 2 : Ứng dụng phần mềm Global Mapper trong việc vẽ bản đồ mật độ sét Việt NamChương 3 : Mô hình phân tích quá độ sét cho hệ thống nối đất xây dựng trên EMTP
Trang 4MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU 9
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB BLITZORTUNG.ORG TRONG CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT TRÊN THẾ GIỚI 10
1.1) GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT PHI LỢI NHUẬN TOÀN CẦU BLITZORTUNG.ORG 10
1.2) TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ DỮ LIỆU THU THẬP 11
CHƯƠNG 2 : ỨNG DỤNG GLOBAL MAPPER TRONG VẼ BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT VIỆT NAM 15
2.1) GIỚI THIỆU VỀ GLOBAL MAPPER 15
2.2) HƯỚNG DẪN THIẾT LẬP BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT BẰNG GLOBAL MAPPER 16
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT XÂY DỰNG TRÊN EMTP 28
3.1) GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ EMTP 28
3.1.1) Lịch sử hình thành và phát triển 28
3.1.2) Ứng dụng của EMTP vào mô phỏng và phân tích quá độ hệ thống điện .29
3.2) LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MÔ HÌNH ĐIỆN CỰC NỐI ĐẤT 36
3.2.1) Giới thiệu tổng quan 36
3.2.2 ) Mô hình PI cho điện cực nối đất 36
3.2.3 ) Mô hình JMARTI trong phân tích điện cực nối đất 38
3.3) ỨNG DỤNG EMTP WORKS MÔ PHỎNG PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT 41
3.3.1) Xây dựng mô hình PI cho điện cực nối đất 42
3.3.2 ) Xây dựng mô hình điện cực nối đất phụ thuộc tần số JMARTI 50
CHƯƠNG 4 : PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRÊN MÔ HÌNH ĐƯỜNG DÂY THỰC TẾ 61
4.1) PHÂN TÍCH DỮ LIỆU THỰC TẾ 61
4.1.1) Hệ thống đường dây truyền tải 220kV Phú Lâm – Bình Tân 61
Trang 54.1.2) Xây dựng mô hình đường dây trên EMTP 63
4.2) MÔ PHỎNG QUÁ ĐỘ SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY VÀ QUAN SÁT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐIỆN CỰC NỐI ĐẤT GIỮA CÁC CỘT TRUYỀN TẢI 73
4.2.1 ) Sét đánh vào đường dây chống sét 73
4.2.2 ) Sét đánh vào dây pha 75
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN CHUNG 77
5.1 ) KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐƯỢC 77
5.2) HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 77
PHỤ LỤC A 78
PHỤ LỤC B 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87
Trang 6DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1
Hình 1.1: Nguyên tắc xác định sét và đầu thu tín hiệu trong dự án Blitzortung 11
Hình 1.2: Cách đăng nhập tài khoản và mật khẩu trong Blitzortung 12
Hình 1.3: Cách truy xuất dữ liệu từ Blitzortung 12
Hình 1.4: Cách truy xuất dữ liệu sét theo tọa độ trên Blitzortung 12
Hình 1.5: Tải dữ liệu sét theo dạng CSV trên Blitzortung 13
Hình 1.6 : Mẫu dữ liệu thu được từ Blitzortung 13
Hình 1.7: Chuyển đổi thời gian trong Excel 14
Hình 1.8: Mẫu dữ liệu thu được đã qua xử lý trong Excel 14
CHƯƠNG 2 Hình 2.1 : Hình ảnh minh họa cho phần mềm Global Mapper 15
Hình 2.2: Giao diện phần mềm Global Mapper 16
Hình 2.3: Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu 4 tháng cuối năm 2017 của Việt Nam 27
Hình 2.4: Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu năm 2017 của Việt Nam 27
CHƯƠNG 3 Hình 3.1: Các lớp thiết kế và dữ liệu trong EMTP 33
Hình 3.2: Mô hình PI đơn giản cho điện cực nối đất gồm các thành phần R,L,C [3] 36
Hình 3.3: Mô hình PI cho toàn bộ điện cực nối đất đã được chia ra thành các đoạn nhỏ tương đương [3] 37
Hình 3.4: Mô hình điện cực nối đất chôn ngang theo phương pháp Jmarti [13] 38
Hình 3.5: Đồ thị điện áp theo thời gian trên điện cực nối đất với vị trí 0m ,20m, 40m [3] 40
Hình 3.6: Đồ thị điện áp theo thời gian tại điểm đầu điện cực (a) mô hình JMARTI (b) mô hình PI và (c) điểm cuối điện cực [3] theo cả 2 phương pháp chôn ngang – dọc 40
Hình 3.7:Mô hình cơ bản của điện cực nối đất chôn ngang 41
Hình 3.8: Mô hình cơ bản của điện cực nối đất chôn theo chiều dọc 41
Hình 3.9: Dòng Cigre trong EMTP Works 42
Hình 3.10 : Các thành phần R,L,C trong thư viện EMTP Works 42
Hình 3.11 : Cài đặt thông số cho dòng CIGRE trong EMTP Works 43
Hình 3.13:Nhập thông số tính toán R,L,C vào trong EMTP Works 45
Hình 3.14 : Mô hình PI lập được từ tính toán trên EMTP Works 45
Trang 7Hình 3.16 : Chỉnh thời gian mô phỏng và tính toán trên EMTP Works 46
Hình 3.17 : Kết quả mô phỏng trên EMTP Works điện áp trên điện cực nối đất theo thời gian trên các vị trí 0m,20m,40m bằng mô hình PI 47
Hình 3.18 : Kết quả mô phỏng trên EMTP Works điện áp trên điện cực nối đất theo thời gian trên các đoạn 60m, 80m, 100m dọc điện cực nối đất bằng mô hình PI 48
Hình 3.19 : Đồ thị điện áp trị đỉnh phân bố theo chiều dài điện cực nối đất mô hình PI 49
Hình 3.20 : Thuật toán chương trình tính toán viết trên Fortran 51
Hình 3.21 : Sơ đồ nguyên lý mô hình đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP [10] 53
Hình 3.22 : Mô hình chi tiết file dữ liệu đầu vào đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP 54
Hình 3.23 : Mô hình đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP 56
Hình 3.24 : Cửa sổ chọn dữ liệu của mô hình FD trên EMTP 56
Hình 3.25 : Module Vscope trên EMTP 56
Hình 3.26 : Mô hình điện cực nối đất theo mô hình phụ thuộc tần số JMARTI trên EMTP 57
Hình 3.27 : So sánh đồ thị điện áp tại đầu điện cực nối đất (1m) giữa mô hình PI và mô hình JMARTI với các thông số điện cực nối đất và dòng sét tương tự nhau 57
Hình 3.28 : So sánh đồ thị điện áp trên điện cực nối đât tại vị trí 20m giữa mô hình PI và mô hình JMARTI 58
Hình 3.29 : Đồ thị so sánh giá trị đỉnh điện áp các vị trí trên điện cực nối đất giữa mô hình PI và mô hình JMARTI 59
Hình 3.30 : Đồ thị điện áp tại vị trí đầu của điện cực khi chôn dọc so với khi được chôn nằm ngang và có cùng thông số 60
Hình 3.31 : Đồ thị điện áp tại vị trí đầu của điện cực khi chôn dọc so sánh giữa 2 mô hình PI và JMARTI khi có cùng thông số 60
CHƯƠNG 4 Hình 4.1 : Mô hình đường dây phụ thuộc tần số trong EMTP 63
Hình 4.2 : Module Line Data và Cable Data trong EMTP 63
Hình 4.3 : Thông số đường dây Phú Lâm – Bình Tân nhập trên mô hình đường dây FD 65 Hình 4.4: Chi tiết mô hình dường dây phụ thuộc tần số FD Phú Lâm – Bình Tân trong
Trang 8Hình 4.9 : Giao diện dòng sét đánh vào đường dây tạo mới trên EMTP 68
Hình 4.10 : Giao diện mô hình điện cực nối đất phân tích theo phương pháp JMARTI 68
Hình 4.11: Hộp thoại báo yêu cầu tạo mạch cho các Module mới 68
Hình 4.12 : Cài đặt thông số cho trở kháng dây nối đất 69
Hình 4.13 : Thông số khai báo tính toán trở kháng cho cột truyền tải 69
Hình 4.14: Module Flash Over Switch 70
Hình 4.15 : Thông số chuỗi sứ cách điện khai báo trên EMTP 70
Hình 4.16 : Mô hình mạch đầy đủ của cột truyền tải 71
Hình 4.17 : Mô hình mạch cho dòng sét 71
Hình 4.18 : Mô hình mạch cho điện cực nối đất 71
Hình 4.19: Mô hình đường dây 220kV hoàn chỉnh Phú Lâm – Bình Tân trên EMTP 72
Hình 4.20: Mô hình subcircuit 10 cột truyền tải tương ứng 3km xây dựng trên EMTP 72
Hình 4.21 : Thiết lập thời gian mô phỏng cho mô hình sét đánh vào đường dây Phú Lâm – Bình Tân 72
Hình 4.22 : Hình ảnh trụ truyền tải đầu tiên xuất phát từ trạm Phú Lâm ( SV thực hiện) 73
Hình 4.23 : Mô hình sét đánh vào đường dây chống sét tại cột đầu tiên rời trạm Phú Lâm .73
Hình 4.24 : Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào đường dây chống sét trên đoạn Phú Lâm – Bình Tân 74
Hình 4.25 : Đồ thị trị đỉnh điện áp theo thứ tự trụ khi sét đánh vào dây chống sét đường dây 220kV Phú Lâm – Bình Tân 75
Hình 4.26 : Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào pha A trên đoạn Phú Lâm – Bình Tân 75
Hình 4.27: Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào pha C trên đường dây 220kV Phú Lâm – Bình Tân 76
Hình 4.28 : Đồ thị điện áp trên các cọc nối đất theo các trụ truyền tải khi sét đánh vào pha B trên đường dây 220kV Phú Lâm – Bình Tân 76
Trang 9DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 3
Bảng 3.1: Phân loại dải tần số trong EMTP 32Bảng 3.2 : Giá trị đỉnh điện áp trên cọc nối đất theo chiều dài tính toán theo mô hình PI 48Bảng 3.3 :Hằng số điện môi của một số loại vật chất theo Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoahọc Tự nhiên và Công nghệ số 29 52Bảng 3.4: Giá trị đỉnh điện áp trên cọc nối đất theo chiều dài tính toán theo mô hình Jmarti 58
CHƯƠNG 4
Bảng 4.1: Thông số chi tiết đường dây 220 kV từ trạm Phú Lâm đi Bình Tân 61Bảng 4.2: Bảng thông số cọc nối đất cột truyền tải trên đường dây Phú Lâm – Bình Tân 62Bảng 4.3 : Điện áp trị đỉnh trên các điện cực nối đất theo trụ truyền tải 74
Trang 10CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB BLITZORTUNG.ORG
TRONG CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT TRÊN THẾ GIỚI
1.1) GIỚI THIỆU VỀ TRANG WEB CUNG CẤP DỮ LIỆU SÉT PHI LỢI
NHUẬN TOÀN CẦU BLITZORTUNG.ORG
Blitzortung.org [1] là trang web chính thức của mạng lưới phát hiện sét phi thương mại cóquy mô trên toàn thế giới Mục tiêu của dự án này là để đạt được một mạng lưới vị trí thu séttrên toàn thế giới có chi phí thấp và đồng thời có độ chính xác cao dựa trên số lượng các đầuthu lớn đặt gần nhau, thường cách nhau từ 50km - 250km
Các trạm thu sét này truyền dữ liệu của chúng đến một máy chủ trung tâm, nơi các vị trísét đánh sẽ được tính toán bởi thời gian và độ trễ của các tín hiệu Các nhà phát triển là nhữngtình nguyện viên sẽ tự mua và lắp ráp phần cứng Đơn cử như tại Nhật Bản dự án đã đã lắpđặt cảm biến sét tại hơn 24 địa điểm trên khắp Nhật Bản, ví dụ như Hokkaido, Tokyo,Okinawa, Ogasawara v.v
Các tổn thất kinh tế do sét đánh gây ra là rất lớn Định vị vị trí sét là cần thiết trong côngtác phòng chống thiên tai cũng như hạn chế mất điện do sét đánh vào các trạm biến áp hoặcđường dây truyền tải và các khu vực dân cư Hệ thống định vị sét thương mại thông thườngchủ yếu là các hệ thống thuộc sở hữu của các công ty thời tiết và các công ty điện lực, nơi dữliệu được cung cấp thông tin công khai với khu vực rộng như một quốc gia hay một miền, và
dữ liệu chi tiết là bảo mật hoặc phải tốn một khoản phí để được cung cấp
Mặt khác, do sự tiến bộ trong công nghệ IoT, việc kiểm soát các trạm thu, thiết bị và cảm biến sét trở nên dễ dàng hơn bằng cách sử dụng mạng Internet cũng như việc mua và lắp đặt các thiết bị này cũng trở nên khả thi do chi phí giảm
Theo đó, dự án “Blitzortung” đã ra đời nhằm mục đích thực hiện mạng lưới phát hiện séttoàn cầu phi thương mại bằng cách sử dụng trang web Blitzortung.org với nguồn dữ liệu mởthu được từ các trạm thu đạt được nhờ những tiến bộ về công nghệ
Dự án được “Blitzortung” bắt đầu vào năm 2012 bởi Giáo sư Egon Wanke của Đại họcHeinrich Heine ở Đức, và mạng lưới được thiết lập và điều hành bởi các tình nguyện viên xâydựng các trang web nhận riêng của họ là tự mua và lắp ráp bộ dụng cụ Dữ liệu về sét như tọa
độ vị trí của tia chớp đang được công bố công khai trong thời gian thực qua internet Lưu ý
Trang 11rằng dữ liệu không thể được sử dụng cho mục đích thương mại Hiện tại các điểm thu chủ yếuphân bố ở Mỹ, Châu Âu và Châu Đại Dương, và đến tháng 12 năm 2017, 2000 địa điểm đãđược đăng ký, khoảng một nửa trong số đó (1000) hiện đang hoạt động Tại Nhật Bản, Viện
Công nghệ Shonan thành lập đầu thu đầu tiên vào tháng 2 năm 2016 và đến tháng 12 năm
2017, 24 địa điểm khác đã được thiết lập trên khắp Nhật Bản từ Hokkaido đến Okinawa vàbốn địa điểm ở nước ngoài cũng được thiết lập ở Mông Cổ, Ấn Độ , Bangladesh vàCampuchia Trong số các sóng điện từ tạo ra bởi sét, chỉ có các phát xạ trong phạm vi VLF(nhiễu xạ) được nhận, và các tín hiệu này có tính chất lan truyền trên một khoảng cách dài
Đặc biệt, kể từ khi sử dụng các tín hiệu này để xác định sét vào ban đêm, vị trí của sét cách xakhu vực thu lên tới 5000 km có thể được xác định, tính toán vị trí sét trở nên khả thi ở ChâuĐại Dương và Châu Á
1.2) TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ DỮ LIỆU THU THẬP.
Nguyên tắc của hệ thống xác định vị trí sét (LLS) của Blitzortung.org sử dụng thời giansóng lan truyền để xác định vị trí sét, nơi vị trí sét được xác định dựa trên sự sai khác thờigian cho cùng một tín hiệu nhận được bởi nhiều trạm khác nhau Sự sai khác về thời gian đếngiữa hai trạm (và vị trí của các trạm này) giúp ta tìm được đường cong quỹ đạo tín hiệu dạnghyperbool từ nguồn phát xạ điện từ Do đó, điểm giao nhau của các đường cong hyperbol từ
ba trạm thu sét sẽ xác định được vị trí của sét hình dưới cho thấy nguyên tắc tính toán vị trísét Tuy nhiên, trong dự án Blitzortung.org, số lượng trạm thu sét tối thiểu để xác định vị trísét là sáu trạm
Trang 12
Cách truy xuất dữ liệu từ Blitzortung
Đăng nhập tài khoản vào trang Web trong đó tài khoản được cung cấp từ thầy Nguyễn Nhật Nam
Hình 1.2: Cách đăng nhập tài khoản và mật khẩu trong Blitzortung
Tại mục Historical Data ta chọn Customized Archive Data để lấy dữ liệu sét đánh chi tiết trong Blitzortung
.
Nhập thời gian, tọa độ vị trí cần lấy, trong đó giới hạn là vùng nằm trong 4 cạnh dựa trên vĩ độ bắc, vĩ độ nam, kinh độ đông và kinh độ tây Ta lấy Việt Nam trong vùng vĩ độ 8-
24 và kinh độ từ 102 -110 dựa theo 4 cực của tổ quốc
Hình 1.3: Cách truy xuất dữ liệu từ Blitzortung
Trang 13Hình 1 4: Cách truy xuất dữ liệu sét theo tọa độ trên Blitzortung
.
Hình 1.5: Tải dữ liệu sét theo dạng CSV trên Blitzortung
Sau khi tải xuống dữ liệu, mở được dữ liệu thu được như sau
Trang 14Hình 1.6 : Mẫu dữ liệu thu được từ Blitzortung
Time: Thời gian sét đánh (Unix time thời gian này từ lúc sét đánh so với ngày
1/1/1970) Cách chuyển: (lấy 10 số đầu)/60/60/24 +0:00:00 ngày 1/1/1970
VD: theo bảng trên :1501545837/60/60/24=17379.00274 +25569 (tính từ 0:00:00 1/1/1970)
=42948.00274
Hình 1.7: Chuyển đổi thời gian trong Excel
Lat: Vĩ độ ( dạng decimal) Lon: Kinh độ Dùng Excel để chuyển từ dãy số sang đơn vị độ.
Trang 15VD: 20.547893 Dùng lệnh: convert_degree(20.547893) trong excel : 20° 32' 52"
Alt: altitude (độ cao) tại đây thì không có dữ liệu về độ cao.
Pol: Pole (cực) tại đây không có dữ liệu về cực.
Mds: tham số Mds (maximum deviation) chỉ định giới hạn lỗi tối đa cho vị trí được tính toán
hỗ trợ truy xuất cùng lúc nhiều hệ dữ liệu khác nhau, có thể chia sẻ hoặc in ấn.
Global Mapper là ứng dụng có khả năng tạobản đồ, công cụ cho phép chỉnh sửa, tạo và xóa cácthông tin bản đồ Đặc biệt Global Mapper giúp
Hình 1.8: Mẫu dữ liệu thu được đã qua xử lý trong Excel
Trang 16Virtual Earth, Ortelius cũng là ứng dụng Vector tạo bản đồ có chức năng tương tự và đặcbiệt Ortelius còn không giới hạn số lượng layers và layers groups nên bạn có thể linh hoạttrong việc vẽ các bản đồ theo style của mình.
Ứng dụng Global Mapper cho phép tham chiếu các mốc, đoạn thẳng, độ cao Vì vậy
mà biểu đồ được tạo có mô hình chân thực 3D Công cụ còn có chức năng như: Zoom giúpbạn có thể phóng to hoặc thu nhỏ bất kỳ một vị trí nào muốn xem Converter cho phép chuyểnđổi giữa các hệ tọa độ khác nhau Digitizer cho phép sửa đổi thông tin các vector
Ứng dụng còn có khả năng truy xuất cùng lúc nhiều dữ liệu như: Nguồn hình ảnh, bản
đồ địa lý, dữ liệu địa chấn chia vạch, các hình ảnh màu độ phân giải cao từ DigitalGlobe
Đồng thời cho phép xem bản đồ mô hình 3D với hình ảnh chân thực Ngoài ra, GlobalMapper là công cụ vượt trội hơn cả trong việc tìm địa chỉ, tên, thông tin khác trên bản đồ
Hơn thế nữa, Global Mapper được thiết kế giao diện khá thân thiện, cài đặt đơn giản và dễdàng sử dụng cho mọi đối tượng người dùng Ứng dụng tương thích chạy trên hệ điều hànhWindows 98/NT/2000/ME/XP (32-64 bit) / Vista (32-64 Bit)
2.2) HƯỚNG DẪN THIẾT LẬP BẢN ĐỒ MẬT ĐỘ SÉT BẰNG GLOBAL MAPPER Hướng dẫn tạo bản đồ mật độ sét trên Global Mapper ( tham khảo Global Mapper’s User Mannual [6] )
Phần mềm cho phép xài thử trong vòng 30 ngày, dưới đây sử dụng bản dùng thử của phần mềm để thiết lập bản đồ mật độ sét
Mở Global Mapper version 20.0.0 ra ta được giao diện như sau
Hình 2.1 : Hình ảnh minh họa cho phần mềm Global Mapper
Trang 17Trong đó ta có thể sử dụng phần Online Source để tìm các bản đồ được đăng tải miễn phí
Trang 18Nhấn vào để lấy bản đồ thế giới đã được vẽ sẵn.
Dùng công cụ Zoom ( phóng to) trên thanh công cụ Phóng to khu vực Việt Nam ta được
Tại đây ta chọn Digitizer tool trên thanh công cụ
(Công cụ cho phép chỉnh sửa chọn các Vector)
Click vào một điểm bất kỳ tại biên giới trên biển của Việt Nam ( Để chọn các vector điểm xác địnhbiên giới )
Tại đây ta ra được các tập hợp vector điểm tạo thành biên giớicủa nước Việt Nam
Nhấn chuột phải ta ra được hộp thoại sau Ở đây ta chọn Edit Area Feature
Trang 19Sau đó xuất hiện Modify Selected Area Features Tại đây ta chọn Feature Layer là <Create New Layer for Feature> sau đó nhấn vào Customize Style ta ra được hộp thoại Select Area Style chọn Width ( độ đậm nhạt đường biên) là 2 bỏ dấu tick tại Show Label for this Area cùng với đó là Fill Pattern ta chọn No Fill
Trang 20Sau khi nhấn OK ta điền tên khu vực Khu vực ta chọn trở thành Layer mới
Tại Layer Projection chọn Projection là Geographic (Latitude/Longitude)
và tại Datum chọn WGS84
Trang 21Tại thanh Control Center lúc này ta sẽ thấy bản đồ Việt Nam đã được tách riêng ra thành một layer Bỏ dấu tick tại ô countries.gmp ta sẽ được bản đồ Việt Nam riêng biệt
Ta chọn File > Open Generic Text File(s) để nhập dữ liệu từ các file csv.
Ta chọn file định dạng CSV lưu vĩ độ và kinh độ của các điểm sét đánh
Lưu ý : Ở đây ta lưu vĩ độ tại cột đầu tiên, kinh độ tại cột kế tiếp
Trang 22Tại đây ta được hộp thoại Generic ASCII Text File Import Options
Ở đây do lưu vĩ độ ở cột thứ nhất, kinh độ ở cột thứ 2, cùng với đó là định dạng CSV (Các dữliệu cách nhau bằng dấu phẩy) nên ta chọn
Import Type : Point Only (All Features are Points) do dữ liệu chỉ là các điểm Cordinate Order : Y/Northing/Latitude Coordinate First do vĩ độ nằm ở cột thứ nhất Coordinate Format : Deafault ( Decimal or Separated) do số vĩ độ và kinh độ ta lấy ở dạng
số thập phân
Cordinate Layout :
Fields to Skip at Start of Line : 0 ( Bắt đầu lấy dữ liệu tại hàng số 0)Rows to Skip at Start of File : 0 ( Bắt đầu lấy dữ liệu tại cột 0)Coordinate Pairs Per Line : 1 (1 dòng là 1 tọa độ)
Tại Coordinate Delimiter ta chọn Comma do vĩ độ và kinh độ tách nhau bằng các dấu phẩy.
Tại Assign Loaded Points Feature the Classification ta chọn Unknown Points Feature do
các điểm này không nằm trong nhóm đặc biệt
Nhấn OK xuất hiện hộp thoại Unknown Projection ta tiếp tục chọn OK
Trang 23Chọn phép chiếu các điểm thông qua hộp thoại Select Projection
Tại Layer Projection chọn Projection là Geographic (Latitude/Longitude)
và tại Datum chọn WGS84
Lưu ý:
Planar Units : Arc Degress
Elavation Units : Meters
Tại Control Center lúc này đã xuất hiệnLayer chứa các điểm ta đã đưa dữ liệu vào
Sau đó ta click phải chuột vào bộ dữ liệu ta
đã nhập
Trang 24Chọn Analysis > DENSITY – Create Density Grid ( Heat Map) để tạo bản đồ mật độ cho những điểm ta đã nhập
Xuất hiện hộp thoại Density Grid Setup lúc này ta chọn Population Field : < Point Count>
Search Radius : 12 kilometers do ( Khu vực ≈ 450 000 km2 / 34 627 điểm ≈ 12 km2/điểm)
Cells per radius : 3 (chia nhỏ 12 km2 ra làm 3 pixel )
Area Units : Square Kilometers ( Đơn vị là km2)
Density Type : Gaussian Kernel ( Sử dụng phương pháp Gauss – Kernel) Shader : Default Shared Shader ( Bóng đổ mặc định )
Trang 25Nhấn OK ta ra được bản đồ mật
độ của các điểm đã tạo tuy nhiên bản đồ này lại đè lên bản đồ ta mong muốn Do đó ta chuột
phải vào Layer bản đồ ta đã chọn sau đó nhấn Layer Order > Reoder Maps by Description/Resolution/Location
Ở Select Map Order ta chọn Layer Description ( Ascending Alphabetical)
Trang 26Lúc này ta được bản đồ Việt Nam với bản đồ mật độ chồng lên nhau nhưng ta muốn bản đồ mật độ nằm gọn vào trong lãnh thổ Việt Nam
Ta tắt các layer khác chỉ để lại Layer bản đồ mật độ Việt Nam
Digitizer tool trên thanh công cụ
(Công cụ cho phép chỉnh sửa chọn các Vector)
Click vào một điểm bất kỳ tại biên giới trên biển của Việt Nam ( Để chọn các vector điểm xác địnhbiên giới )
Tại đây ta ra được các tập hợp vector điểm tạo thành biên giớicủa nước Việt Nam
Trang 27Lúc này ta Double-click vào Layer bản đồ mật độ mà ta đã vẽ (Density Grid) Sau đó tại
Elavation Options> Cropping ta chọn Crop to Currently Selected Polygon(s)
Từ đó ta cắt được các phần bản đồ mật độ sét dư thừa lấn sang các nước khác như Lào, Trung Quốc, Campuchia
Trang 28Nhấn OK và bật lại Layer chứa bản đồ mật độ ( Density Grid) ta được kết quả
Nhận xét : Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu năm 2017 của Việt Nam phù hợp tình hình
thời tiết cùng năm Trong đó các vùng như bắc trung bộ, nam trung bộ thường xuyên mưa bão
có mật độ sét lớn Cùng với đó do tình hình đặc thù thời tiết hai mùa mưa nắng của nam bộcũng như mật độ dân cư đông đúc, công trình có chiều cao lớn của khu vực đông nam bộ đặcbiệt là TP.Hồ Chí Minh khiến vùng này có mật độ sét lớn nhất cả nước
Hình 2.3: Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu 4 tháng cuối năm 2017 của Việt Nam
Hình 2.4: Bản đồ mật độ sét từ dữ liệu năm 2017 của Việt Nam
Trang 29CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH PHÂN TÍCH QUÁ ĐỘ SÉT CHO HỆ THỐNG
NỐI ĐẤT XÂY DỰNG TRÊN EMTP
3.1) GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ EMTP
3.1.1 ) Lịch sử hình thành và phát triển
Chương trình quá độ điện từ (EMTP –Electromagnetic Transients Programme) là một chương trình máy tính dùng cho việc môphỏng các quá trình quá độ điện từ, điện cơ và hệ thống điều khiển trong hệ thống điện nhiềupha
Chương trình EMTP được phát triển vào những năm cuối của thập kỷ 60 thế kỷ XX bởitiến sĩ Hermann Dommel, ông đã mang chương trình này đến Bonneville PowerAdministration (BPA)
Vào năm 1973 khi giáo sư Dommel rời khỏi BPA để chuyển đến đại học British Columbia(UBC), hai phiên bản của chương trình đã được định hình: Phiên bản tương đối nhỏ UBCđược sử dụng chủ yếu để phát triển các mô hình; và phiên bản BPA, mở rộng nhằm hướng tớicác yêu cầu của các kỹ sư điện Phiên bản BPA của chương trình EMTP được phát triển nhờnhững nỗ lực cộng tác của tiến sỹ Scott Meyer và tiến sỹ Tsu-huei Liu của BPA, cũng như sựđóng góp của hàng loạt các Công ty Điện lực và các Trường đại học Bắc Mỹ
Những năm 1980, EMTP đã trở thành mốt trong lĩnh vực điện năng Nó phát triển mạnh
mẽ từ 70000 đến 80000 cách tập hợp các qui tắc so với lúc nguyên thuỷ là 5000, nhưng lại có
xu hướng phân mảng nhỏ
Nhằm hợp lý hóa sự phát triển của chương trình và thu hút sự tài trợ từ các Công ty Điệnlực, nhóm phối hợp phát triển chương trình EMTP (DCG) đã được thành lập vào năm 1982 vàđược thương mại hóa đầu tiên vào năm 1984 Những thành viên ban đầu của DCG bao gồmBPA, Văn phòng khiếu nại Mỹ, Hiệp hội Điện lực miền Tây (WAPA), Hiệp hội Điện lực
Trang 30hợp các qui tắc nâng cao của chương trình đã được kiểm chứng và dẫn chứng bằng văn bảnmột cách rộng rãi.
Chương trình đã thu hút nhiều sự chú ý và được sử dụng rộng rãi bởi các kỹ sư tại Mỹ vàcác nơi khác Phiên bản 2.0 của EMTP đã được ấn bản vào năm 1989 với cùng một kiểu vớiphiên bản trước Theo đó, chương trình đã được làm phong phú hơn theo thời gian bởi nhữngngười sử dụng Phiên bản 3.0 của EMTP đã được DCG phát hành vào năm 1996 (EMTP96)
EMTP96 đại diện cho phiên bản cuối cùng của EMTP dựa trên bản mã gốc BPA
* Ngoài những phiên bản của EMTP được đề cập ở trên, còn có các chươngtrình phân tích quá độ khác cho các mạch điện, đáng chú ý đến là các trườnghợp:
• NETOMAC (Siemens, sản phẩm thương mại)
• Morgat và Arene (Eletricite của Pháp, sản phẩm thương mại)
• PSIM (sản phẩm thương mại, lĩnh vực nghiên cứu điện tử công suất)
• SABER (sản phẩm thương mại, lĩnh vực nghiên cứu điện tử công suất)
• Spice, PSPICE (sản phẩm thương mại, đối với các mạch điện tử, thỉnhthoảng được sử dụng trong lĩnh vực nghiên cứu điện tử công suất)
3.1.2 ) Ứng dụng của EMTP vào mô phỏng và phân tích quá độ hệ thống điện
Trang 32*Hòa đồng bộ ngược pha
Áp dụng cho HTĐ Việt Nam:
1 Tính thông số đường dây (Transmission Line Constants)
2 Tính quá điện áp thao tác (Switching Over Voltage)
3 Tính quá điện áp phục hồi (Transient Recovery Voltage)
4 Tính chọn MOV (Metal Oxide Varistor Specification)
5 Tính toán chọn điện trở nối đất, chống sét van (Surge Aresster)
Mô phỏng trạng thái ổn định của hệ thống điện :
Như tên gọi cho nó, trạng thái ổn định là trạng thái hoạt động bình thường của một hệthống điện Trong phân tích hệ thống điện, việc tính toán trạng thái ổn định thường được làmtrong các "miền tần số" bằng cách sử dụng phân tích phasor Nói cách khác, thay vì sử dụngmiền thời gian của một điện áp như dạng điện áp chuẩn trong miền tần số nó trở thành Vrms
với tần số góc là 50 hoặc 60 Hz Phân tích Phasor đơn giản hoá đáng kể những tínhtoán trong hệ thống điện, nó là cơ sở của hầu hết các chương trình phân tích dòng tải và ngắnmạch.EMTP sử dụng những tính toán ở trạng thái ổn định trong miền tần số để khởi tạo mạngtính toán chuẩn bị cho một mô phỏng quá độ (chứ không phải là bắt đầu mô phỏng quá độ từcác điều kiện không ban đầu)
Trang 33Mô phỏng trạng thái quá độ :
Mô phỏng các hiện tượng quá độ của là mục đích chính của EMTP Như những địnhnghĩa trước đó, một hiện tượng quá độ có thể được xác định là những gì xảy ra giữa hai trạngthái ổn định Ví dụ như trước và sau khi sự cố pha chạm đất
Trong một mô phỏng EMTP, phạm vi tần số của một mô phỏng quá độ là rất quantrọng vì một vài lý do:
Các mô phỏng EMTP được rời rạc hóa theo bước thời gian Kích cỡ của bước thờigian đặt ra một giới hạn lý thuyết trong việc giải quyết các mô phỏng quá độ Giới hạn lýthuyết này là tần số Nyquist fN = 1/2 Δt Trong thực tế, thời gian bước phải nhỏ vì EMTP sửdụng công thức tích phân hình thang để giải những phương trình vi tích phân mô tả hệ thống
Công thức tích phân hình thang chỉ có thề đưa ra lời giải xấp xỉ, và bước thời gian càng nhỏthì lời giải càng chính xác Bước thời gian nhỏ hơn tần số Nyquist khoảng 5 lần là có thể đưa
ra lời giải chấp nhận được Vì vậy, như là một nguyên tắc nhỏ, bước thời gian của một môphỏng sẽ được chọn để cho Δt nhỏ hơn 1/10fmax
Các chi tiết của hệ thống cần phải được mô hình hóa phụ thuộc vào tần số lớn nhất củacác hiện tượng được mô phỏng Ví dụ, trong mô phỏng hiện tượng sét, cần thiết phải mô hìnhmỗi khoảng vượt và mỗi cột trụ của một đường dây truyền tải chi tiết, trong khi trong một môphỏng dây cấp điện chi 7 tiết như vậy là không cần thiết Như là một nguyên tắc nhỏ, khi khảosát ở các tần số cao hơn thì số lượng chi tiết càng lớn hơn
Kích cỡ của hệ thống được mô hình hóa cũng phụ thuộc vào tần số lớn nhất của hiệntượng quá độ đang được nghiên cứu Ví dụ, mặc dù trong một mô phỏng sét là cần thiết phải
mô hình mỗi khoảng vượt và mỗi cột trụ của một đường dây truyền tải chi tiết tuy nhiên chỉmột vài trong những khoảng vượt cần phải mô hình để thay cho tất cả
Trang 34Một mô phỏng EMTP có một số tập tin đầu vào và đầu ra liên kết với nó Hình sau hiểnthị các mối quan hệ giữa những tập tin này và các chương trình hỗ trợ khi sử dụng:
Hình 3.1: Các lớp thiết kế và dữ liệu trong EMTP
EMTPWorks có 3 lớp thiết kế Thấp nhất là một framework cho các giao diện mãthực Một lớp thứ hai sẽ được thêm vào để hỗ trợ cho các phương thức soạn thảo Thứ ba
là lớp dành người sử dụng hoặc người phát triển truy cập vào các lớp Nó cung cấp mộttập hợp số lượng lớn các soạn thảo dành cho các thay đổi và/hoặc cập nhật hầu như bất cứđiều gì xuất hiện trên thiết kế có sẵn Các ngôn ngữ soạn thảo là Javascript được thêm vàophương thức giao tiếp với các lớp framework
• Tất cả các công cụ trong EMTP được xây dựng cho nhập liệu và xử lý các biểu tượng
Các biểu tượng có thể được cập nhật thông qua trình soạn thảo
• Dữ liệu của các công cụ được thu thập dựa trên DHTML Dạng dữ liệu mạnh này đượctạo ra bằng cách sử dụng mã JavaScript, DHTML và ActiveX Dữ liệu của các công cụ cóthể lưu trữ ở bất kỳ nơi nào trên web
• Người dùng có thể tạo riêng ra những công cụ của chính họ bên ngoài chương trình vớiđầy đủ phương thức xử lý dữ liệu
Trang 35• Ngoài các thiết bị đã được soạn thảo, EMTPWorks cung cấp đầy đủ các thiết kế soạnthảo Trình soạn thảo được sử dụng để tìm kiếm các công cụ hoặc để tải về và sửa đổi dữliệu cho một số lượng lớn các công cụ sử dụng một vài dòng soạn thảo Trình soạn thảocũng có thể được áp dụng cho các tín hiệu.
• Trình soạn thảo cũng được dùng để tạo ra các Netlist tĩnh cho EMTP-RV
• EMTPWorks cung cấp các tuỳ chọn riêng và có thể dễ dàng chuyển đổi và được sử dụngcho các ứng dụng khác trong phân tích hệ thống điện
1) Thư viện các công cụ sử dụng trong EMTP
Các công cụ được tìm thấy trong các thư viện EMTPWorks sẽ được cập nhật liên tục Cácphiên bản thương mại đầu tiên của EMTP-RV sẽ chứa các thư viện: Công cụ Pseudo: tất
cả các công cụ liên kết tín hiệu được xây dựng
Nhánh RLC: o Các công cụ để xây dựng: RLC một hoặc ba pha, mô hình PI một/ba hoặcnhiều pha, mô hình PL kép một/ba hoặc nhiều pha, và nhánh FDB nhiều pha o Các công
cụ đóng gói: tải RLC ba pha (PQ)
Điều khiển: được xây dựng điều khiển toàn bộ hệ thống
Công cụ điều khiển của TACS: bổ sung thêm gói các công cụ cũ TACS (loại 50, 51,v.v…)
Điều khiển các chức năng: gói công cụ điều khiển các chức năng hệ thống khác nhau,chẳng hạn như PWM., PID, v.v…
Điều khiển máy điện: gói công cụ máy điện kích từ đồng bộ, tuabin và bộ điều chỉnh tốc
độ
Flip-flops: gói các công cụ flip-flops
HVDC: gói công cụ điều khiển các chức năng cơ bản HVDC
Dây:Các công cụ để xây dựng: dữ liệu dây, dữ liệu cáp, Corona, mô hình dây CP một/ba
Trang 36Thiết bị đo: các thiết bị đo đa dạng được xây dựng trong scopes để xác định công suất vàtín hiệu điều khiển hệ thống
Thiết bị đo chu kỳ: các thiết bị đo chức năng xác định chu kì tín hiệu, Vrms, P, Q,Vsequences, v.v…
Công cụ phi tuyến: Các công cụ để xây dựng: mô hình điện trở phi tuyến xác định bằngđặc tuyến điện áp phụ thuộc, mô hình điện trở phi tuyến điều khiển, mô hình điện trở phituyến đặc tuyến bậc thang thay đổi theo thời gian, mô hình điện cảm phi tuyến và cácchức năng tính toán các dữ liệu tương ứng, cuộn kháng Hysteretic và lắp đặt tương ứng,
mô hình chống sét van SiC, mô hình chống sét van ZnO và các hàm tính toán dữ liệutương tứng, các mô hình phóng điện hồ quang ngắn mạch khác nhau
Option: các tùy chỉnh mô phỏng, công cụ chuyển đổi dữ liệu và dịch các file EMTP-V3
cũ, công cụ thống kê
Phasors: Các thao tác chức năng phasor (cộng, trừ, quay, kết hợp, v.v…) Nguồn: Cáccông cụ để xây dựng: Nguồn áp và dòng xoay chiều một/ba pha, nguồn áp và dòng điềukhiển, nguồn áp và dòng 1 chiều, nguồn đặc tuyến áp và dòng, nguồn áp và dòng sét,nguồn dòng CIGRE lightraq
Khóa đóng cắt:Các công cụ để xây dựng: khóa lý tưởng, khóa điều khiển, mô hình khe
hở không khí, mô hình khe hở điều khiển, khóa thống kê/hệ thống, diode lý tưởng và cáckhóa công suất
Biểu tượng: thư viện các ký hiệu xây dựng cho các thiết kế đơn giản hoặc cho các mạchcon được tạo ra
Công cụ chuyển đổi: các gói điều khiển cho các hàm chuyển đổi cổ điển, chẳng hạn như
từ ba pha qua dq0, v.v…
Máy biến áp: - Các công cụ để xây dựng: mô hình máy biến áp lý tưởng đơn/nhiều pha 2cuộn dây, BCTRAN - TOPMAG - TRELEG - mô-đun dữ liệu tính toán máy biến áp, mô-đun dữ liệu tính toán dòng xoáy và FDBFIT cho tính toán các mô hình máy biến áp tần sốcao 11 - Các công cụ đóng gói: mô hình máy biến áp đơn pha không lý tưởng, các môhình máy biến áp ba pha hai và ba cuộn dây và ba pha nối đất ZigZag
Trang 373.2 ) LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MÔ HÌNH ĐIỆN CỰC NỐI ĐẤT
3.2.1) Giới thiệu tổng quan
Bất kỳ hệ thống điện nào cũng phải được nối đất vì các lý do sau:
• Để cung cấp kết nối trở kháng thấp giữa thiết bị điện và mặt đất Ngăn chặn tìnhtrạng chạm vỏ trên thiết bị gây nguy hiểm và một số sự cố liên quan khác
• Để ngăn chặn sự cố quá điện áp trên hệ thống ( sét đánh, cây cối ngã đổ ) có thể gây
hư hỏng cho thiết bị hoặc đe dọa tính mạng con người
Bất kỳ dòng điện sự cố nào, sẽ thông qua hệ thống điện cực nối đất đi xuống Do đó,
sẽ có sự gia tăng điện áp cũng như dòng điện trên bản thân hệ thống điện cực nối đất và trongvùng lân cận của hệ thống nối đất, liên quan đến điện trở suất hay khả năng dẫn điện của đất Nếu tăng điện áp quá mức, thì sự khác biệt điện áp có thể được tạo ra trên toàn khu vực xungquanh có nguy cơ làm hỏng thiết bị và nguy hiểm cho người và gia súc trong khu vực lân cận
hệ thống nối đất Đặc biệt sinh ra điện áp bước có thể nguy hiểm đến tính mạng khi đang có
sự cố
Một số thuật toán và phương pháp đã được rút ra để xác định các tiêu chí cho thiết kế
an toàn của hệ thống nối đất Bằng cách mở rộng khả năng của EMTP, có thể tính toán đápứng của hệ thống nối đất với các hiện tượng nhất thời hoặc các hiện tượng khác bằng cách sửdụng các mô hình đường truyền [4], [8] Các mô hình có thể được sử dụng bằng cách chia hệthống thành một số phân đoạn được biểu diễn bằng mô hình π tham số gộp với độ dẫn shuntcao hoặc bằng cách sử dụng mô hình đường truyền tham số phân tán phụ thuộc tần số (Môhình Jmarti) Sự ghép nối lẫn nhau giữa các thành phần hệ thống nối đất được tính bằng cáchcoi chúng là các pha khác nhau của đường truyền
3.2.2 ) Mô hình PI cho điện cực nối đất
Trang 38Hình 3.3: Mô hình PI cho toàn bộ điện cực nối đất đã được chia ra thành các đoạn nhỏ
tương đương [3]
Các điện cực nối đất được đặc trưng bởi điện trở nối tiếp R, điện dung C, cuộn cảm L
và độ dẫn điện G Do đó, chúng có thể được mô hình thành một chuỗi các mạch pi tươngđương (hình 1.2), với các phần tử RLC gộp lại, trong đó mỗi pi mạch tương đương tương ứngvới một đoạn dây dẫn nhỏ Từ đó ta có thể chia điện cực nối đất ra thành các đoạn phần pi nhỏtương ứng Sau đó phân tích trên mỗi đoạn tương đương này
Các công thức tính toán sử dụng các phương trình bên dưới để tính toán các thành phần R,L,C trong mô hình PI Trong đó các phương trình tính toán này chủ yếu phát triển lên
từ các biểu thức Sunde [5]
Trong đó d,l,D lần lượt là độ chôn sâu, chiều dài điện cực và đường kính của điện cực
Các hệ số Ɛ, ρc , ρg và µ là hằng số điện môi của đất, điện trở suất của cọc đồng, điện trở suấtcủa đất và và độ thẩm từ của đất Ic là giá trị dòng đỉnh của sét,
Nên sử dụng chiều dài phân đoạn nhỏ hơn hai hoặc ba lần so với bước sóng của dòngđiện chạy trong các điện cực nối đất.Trong mọi trường hợp, khi phân chia hiệu quả tính toánđưa ra có sai số trong giới hạn chấp nhận được trong phạm vi lên tới 100 kHz nếu điện cựcđược chia thành các phân đoạn 1 m Ứng dụng vào các ví dụ khác nhau đã chỉ ra rằng khi chiađiện cực thành các phân đoạn rất nhỏ khoảng 0,01 m thì kết quả là khá chính xác ngay cảtrong dải tần số lên đến 1 MHz
Trang 403.2.3 ) Mô hình JMARTI trong phân tích điện cực nối đất
Phương pháp Jmarti ứng dụng mô hình đường dây phụ thuộc tần số Trong tính toán
sử dụng phương trình sóng truyền đi của Bergeron Theo phương pháp Jmarti, sự phụ thuộctần số của trở kháng đặc tính Zc (ω) và đáp ứng lan truyền A (ω), do sự tồn tại của các phần
tử điện trở được tính đến (mô hình PI bỏ qua sự phụ thuộc này ) Trong đó trở kháng đặc tính
Zc (ω) có thể được biểu diễn dưới dạng chuỗi nối tiếp các mạch RLC song song
Các hàm Zc (ω) và A (ω), các giá trị được tính toán từ các thông số điện cực sử dụngchương trình con tính toán hỗ trợ (LINE CONSTANTS), được biểu thị trong miền tần số bởicác hàm dưới đây [3]
(3.5)Trong đó thành phần thứ tự không, cực và phần dư được ký hiệu lần lượt là zi, pj và
kj Cách tiếp cận này được gọi là phương pháp JMARTI Ưu điểm của phép tính gần đúngnày là phía bên trái của phương trình trên được biến đổi trong miền thời gian làm giảm số mũtrong tính toán Điều này tạo điều kiện và tăng tốc các tính toán mô phỏng liên quan đến cáccấu trúc tính toán của Zc và A
Trở kháng Z và điện nạp Y trên mỗi đơn vị chiều dài của chôn theo chiều ngang hoặcđiện cực thẳng đứng được tính theo công thức [3] :
