ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ Học viên: Nguyễn Quân Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 Khoá:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN QUÂN

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT

CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN ĐÌNH CHUNG

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Trong luận văn có sử dụng, trích dẫn một số thông số kỹ thuật của các đề tài giảm suất cắt của các tác giả khác đã thực hiện trước đây

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Quân

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 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 2

6 Đặt tên đề tài 2

7 Cấu trúc luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ 3

1.1 Tổng quan về sét và hiện tượng quá điện áp khí quyển 3

1.1.1 Sét - Nguồn gốc của quá điện áp khí quyển 3

1.1.2 Sự nguy hiểm của quá điện áp khí quyển 5

1.1.3 Tình hình giông sét tại Việt Nam và trên địa bàn tỉnh Quảng Nam 6

1.2 Tổng quan về đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ 7

1.2.1 Quy mô đường dây 7

1.2.2 Thông số kỹ thuật chính của đường dây 7

1.2.3 Các biện pháp bảo vệ chống sét hiện tại áp dụng trên đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ 7

1.3 Tình hình sự cố do giông sét trên các tuyến đường dây 500-220kV của Công ty TTĐ2 nói chung và của Truyền tải điện Quảng Nam nói riêng[5] 8

1.3.1.Các sự cố đường dây 500-220kV do giông sét tính từ năm 2012 đến hết tháng 8/2018 của Công ty Truyền tải điện 2 8

1.3.2 Các sự cố đường dây 500-220kV do sét trên địa bàn tỉnh Quảng Nam 9

CHƯƠNG 2 SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ 11

2.1 Lý thuyết cơ bản về tính suất cắt đường dây[6], [7], [8] 11

2.1.1 Tính toán các thông số cơ bản 14

2.1.2 Suất cắt điện đường dây do sét đánh vòng 15

2.1.3 Suất cắt điện đường dây do sét đánh vào dây chống sét ở khoảng vượt 17

2.1.4 Suất cắt điện đường dây do sét đánh vào đỉnh cột (kể cả số lần sét đánh vào dây chống sét gần đỉnh cột) 20

2.2 Xây dựng chương trình tính toán suất cắt đường dây bằng Excel 25

2.3 Kết quả tính toán suất cắt đường dây 220kV Sông Tranh 2-Tam Kỳ từ chương

trình 26

2.3.1 Đoạn đường dây thứ 1(từ cột số 1 đến cột 18) 27

2.3.2 Đoạn đường dây thứ 2 (từ cột số 19 đến cột 53) 27

2.3.3 Đoạn đường dây thứ 3 (từ cột số 54 đến cột 60) 27

2.3.4 Đoạn đường dây thứ 4 (từ cột số 61 đến cột 71) 28

2.3.5 Đoạn đường dây thứ 5 (từ cột số 72 đến cột 115) 28

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT 31

3.1 Các giải pháp giảm suất cắt hiện thường được sử dụng: 31

3.2 Mục tiêu của giải pháp giảm suất cắt: 31

3.3 Tính toán, lựa chọn giải pháp giảm suất cắt cho đoạn đường dây từ cột 061-cột 071 31

3.3.1 Tăng cường cách điện 31

3.3.2 Giảm điện trở nối đất 33

3.3.3 Lắp đặt chống sét van 36

3.3.4 So sánh yếu tố kinh tế-kỹ thuật và các điều kiện thực tế khác để lựa chọn phương án tối ưu 39

3.4 Kết luận 43

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHỤ LỤC 47 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ

Học viên: Nguyễn Quân Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02 Khoá: K34 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm tắt:Sự vận hành an toàn của lưới điện truyền tải có ý nghĩa rất quan trọng đối

với lưới điện của quốc gia Hiện nay, quá điện áp khí quyển đang là nguyên nhân dẫn đến sự

cố cho lưới điện truyền tải nhiều nhất Chính vì vậy, vấn đề giảm thiểu sự cố nguyên nhân do sét đang là một trong những vấn đề quan trọng nhất hiện nay của Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia và Công ty Truyền tải điện 2 Luận văn này nghiên cứu phân tích, xây dựng chương trình tính toán suất cắt của đường dây 220kV Sông Tranh 2 - Tam Kỳ trên phần mềm Excel Từ kết quả tính suất cắt thu được, tác giả đã đề xuất các giải pháp phù hợp để giảm giá trị suất cắt của đường dây đến giá trị yêu cầu Trong số các giải pháp được đề xuất, tác giả chọn ra giải pháp có tổng chi phí thực hiện thấp nhất, đồng thời đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật

Từ khóa: Lưới điện truyền tải, suất cắt điện, quá điện áp khí quyển, sét, đường dây

220kV Sông Tranh 2-Tam Kỳ

THE METHOD PROPOSAL TO REDUCE THE TRIPPING RATE

OF SONG TRANH 2 – TAM KY 220KV TRANSMISSION LINE

Abstract:The continuous operationofpower transmission line plays a significant role

in meeting demand of the national power grid Nowadays, over-voltage causing by lightning

on the transmission line is the main reason which makestripping rate of the power transmission line increase Therefore, reducing the lightning-caused fault is currently one of the most important issuesof both National Power Transmission Corporation andPower Transmision Company No.2 In this thesis, author developes an application program in Excel environment to calculate the linghtning tripping rate of a transmission line and then author implements this programeto calculate the lightning tripping rate of the Song Tranh 2 – Tam

Ky 220kV line From the calculation results, the author has offered the methods to reduce the lightning tripping rate of this transmission line to the desired value.From the proposed methods, author suggest a reasonable solution which guarantees both the lowest investment and the technical requirement

Keywords: power transmission grid, lightning tripping rate, lightning over-voltage,

lightning, Song Tranh 2-Tam Ky220kV line

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

1.1 Số vụ sự cố đường dây 500-220kV do sét trên địa bàn PTC2 quản lý

1.2 Số vụ sự cố đường dây 500-220kV do sét trên địa bàn Quảng Nam

1.3 Các sự cố xảy ra đối với đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ 9

2.8 Bảng tổng hợp giá trị suất cắt các cung đoạn của đường dây 29 3.1 Đặc tính phóng điện chuỗi cách điện khi bổ sung số bát 32 3.2 Bảng giá trị suất cắt điện của cung đoạn khi bổ sung bát cách điện 32 3.3 Bảng giá trị suất cắt điện của cung đoạn khi giảm điện trở nối đất 33 3.4 Bảng giá trị suất cắt điện của cung đoạnkhi bổ sung 01 bát cách điện

3.5 Bảng giá trị suất cắt điện của cung đoạn khi bổ sung 02 bát cách

3.6 Bảng giá trị suất cắt điện của cung đoạn khi lắp CSV trên pha C cả

3.7 Bảng giá trị suất cắt điện của các giải pháp được chọn để so sánh 38 3.8 Tổng hợp chi phí giải pháp tăng 01 bát cách điện/chuỗi, kết hợp

3.9 Tổng hợp chi phí giải pháp lắp CSV trên pha C cả 02 mạch, kết hợp

3.10 Tổng hợp chi phí giải pháp lắp CSV trên pha B và pha C cả 02

3.11 Tổng hợp chi phí và suất cắt tương ứng của các giải pháp 42

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

2.3 Sơ đồ mạch điện sét đánh đỉnh cột khi chưa có sóng phản xạ trở về 22 2.4 Sơ đồ mạch điện sét đánh đỉnh cột khi chưa có sóng phản xạ trở về 23 2.5 Giao diện chương trình tính suất cắt đường dây 26 2.6 Đồ thị biểu diễn chiều cao cột và giá trị điện trở cột 26 2.7 Sơ đồ cột đỡ tiêu biểu loại 2.DL+0 dùng để tính toán trong các

3.1 Đồ thị suất cắt đường dây khi bổ sung từ 01 đến 03 bát cách điện 32 3.2 Đồ thị suất cắt đường dây khi giảm điện trở nối đất 33 3.3 Đồ thị suất cắt đường dây khi bổ sung 01 bát cách điện kết hợp với

3.4 Đồ thị suất cắt đường dây khi bổ sung 02 bát cách điện kết hợp35

3.5 Đồ thị suất cắt đường dây khi lắp đặt chống sét van pha C kết hợp

3.6 Đồ thị suất cắt đường dây tương ứng với các giải pháp phù hợp

3.7 Đồ thị biểu diễn suất cắt và chi phí thực hiện tương tứng củacác

Trong các tuyến đường dây truyền tải đi qua địa phận tỉnh Quảng Nam, đường dây 220kV mạch kép Sông Tranh 2 – Tam Kỳ có nhiều cung đoạn đi qua địa hình đồi núi cao, nhiều vị trí cột được đặt trên đỉnh đồi, chiều cao các cột lớn nên dễ thu hút các tia sét Xuất phát từ các vấn đề trên, đề tài “Đề xuất giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ” là cần thiết nhằm đánh giá hiệu của của các giải pháp để giảm suất cắt cho đường dây do quá điện áp khí quyển

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đề tài tập trung tìm hiểu, phân tích đánh giá tình hình quản lý vận hành, tình hình

sự cố do sét trên đường dây, nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp giảm suất cắt trên đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ từ đó đề xuất các biện pháp hạn chế sự cố

do sét đánh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ

- Phạm vi nghiên cứu: Suất cắt đường dây

4 Phương pháp nghiên cứu

- Dựa vào lý thuyết bảo vệ chống sét cho đường dây kinh điển, xây dựng chương trình tính suất cắt đường dây

- Đánh giá phân tích tình hình sự cố do sét trên đường dây nhằm đưa ra các biện pháp giảm suất cắt phù hợp

- Tính toán và so sánh kinh tế các giải pháp để đề xuất giải pháp giảm suất cắt tốt nhất

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Tính toán, so sánh các giải pháp để giảm xuất cắt do sét cho đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ để tìm ra giải pháp tối ưu

- Làm cơ sở để giúp các đơn vị quản lý vận hành triển khai thực hiện các giải pháp giảm suất cắt do sét, từ đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho các đường dây truyền tải điện

6 Đặt tên đề tài

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nêu trên đề tài được đặt tên:

“Đề xuất giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 220kV Sông Tranh 2-Tam Kỳ”

7 Cấu trúc luận văn

Nội dung luận văn được biên chế thành: Ngoài phần Mở đầu và Kết luận sẽ có 3 chương và phụ lục Bố cục nội dung chính của luận văn gồm các phần sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về quá điện áp khí quyển và đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ

Chương 2: Suất cắt đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ

Chương 3: Đề xuất giải pháp giảm suất cắt

Kết luận và kiến nghị

Quá trình nghiên cứu cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, sự quan tâm tạo điều kiện của Công ty Truyền tải điện 2, Truyền tải điện Quảng Nam đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TS.Phan Đình Chung, luận văn này đã được hoàn thành Nhưng do thời gian có hạn, nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung, tham gia góp ý của thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã giúp đỡ, hướng dẫn cho em hoàn thành bản luận văn này

Tác giả mong muốn sau luận văn này sẽ tiếp tục có những nghiên cứu sâu sắc hơn về đề tài bảo vệ chống sét cho các đường dây 220kV, 500kV của lưới điện truyền tải Quốc gia

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ ĐƯỜNG DÂY

220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ

1.1 Tổng quan về sét và hiện tượng quá điện áp khí quyển

1.1.1 Sét - Nguồn gốc của quá điện áp khí quyển [1]

Sét thực chất là một dạng phóng điện tia lửa trong không khí trong không khí với khoảng cách rất lớn Quá trình phóng điện của sét tương tự như quá trình phóng điện tia lửa trong điện trường rất không đồng nhất với khoảng cách phóng điện lớn Chính sự tương tự đó đã cho phép mô phỏng sét trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu những quy luật của nó và nghiên cứu những biện pháp bảo vệ chống sét

Ban đầu xuất phát từ mây dông một dải sáng mờ kéo dài từng đợt gián đoạn về phía mặt đất với tốc độ trung bình khoảng 105÷106 m/s Đây là giai đoạn phóng điện tiên đạo từng đợt được gọi là tiên đạo bậc Kênh tiên đạo là một dòng plasma mật độ điện tích không cao lắm, khoảng 1013÷ 1014 ion/m3 Một phần điện tích âm của mây dông tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc theo chiều dài của nó (Hình 1.1a)

Hình 1.1d) Phóng điện chủ yếu kết thúc, dòng sét đạt giá trị cực đại

Thời gian phát triển của kênh tiên đạo mỗi đợt kéo dài trung bình khoảng 1μs, tương ứng tia tiên đạo dài thêm trung bình được khoảng vài chục mét đến bốn năm chục mét Thời gian tạm ngưng phát triển giữa hai đợt liên tiếp khoảng 30 ÷ 90μs Điện tích âm tổng từ mây tràn vào kênh tiên đạo bằng Q = σ.L (với σ là mật độ điện tích và L là chiều dài kênh) Điện tích này thường chiếm khoảng 10% lượng diện

tích chạy vào đất trong một lần phóng điện sét.Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của các đám mây dông và điện tích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu (thường là điện tích dương) trên vùng mặt đất phía dưới đám mây dông.Nếu vùng đất phía dưới bằng phẳng và có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tích cảm ứng tập trung sẽ nằm trực tiếp dưới kênh tiên đạo.Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn khác nhau thì điện tích sẽ tập trung chủ yếu ở vùng kế cận, nới có điện dẫn cao và nơi đó sẽ là nơi đổ bộ của sét

Cường độ điện trường ở đầu kênh tiên đạo trong phần lớn giai đoạn phát triển của nó (trong mây dông), được xác định bởi điện tích bản thân của kênh và của điện tích tích tụ ở đám mây.Đường đi của kênh tiên đạo này không phụ thuộc vào tình trạng của mặt đất và các vật thể ở mặt đất.Chỉ khi kênh tiên đạo còn cách mặt đất một độ cao nào đó thì mới thấy rõ dần ảnh hưởng của tập trung điện tích ở mặt đất và ở các vật thể dẫn điện nhô khỏi mặt đất đối với hướng phát triển tiếp tục của kênh Kênh sẽ phát triển theo hướng có cường độ điện trường lớn nhất Như vậy, vị trí đổ bộ của sét mang tính chọn lọc Nên trong kỹ thuật người ta lợi dụng tính chọn lọc này để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho các công trình bằng cách dùng các thanh hoặc dây thu sét bằng kim loại được nối đất tốt, đặt cao hơn công trình cần bảo vệ để hướng sét phóng vào đó, hạn chế khả năng sét đánh vào công trình

Ở những nơi vật dẫn có độ cao (nhà chọc trời, cột ăng ten) thì từ đỉnh của nó nơi điện tích trái dấu tập trung nhiều cũng sẽ đồng thời xuất hiện ion hóa tạo nên dòng tiên đạo phát triển hướng lên đám mây dông Chiều dài của kênh tiên đạo từ dưới lên mây tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ dàng cho sự định hướng của sét đánh vào vật dẫn đó

Khi kênh tiên đạo xuất phát từ mây dông tiếp cận mặt đất hay tiếp cận kênh tiên đạo ngược chiều thì bắt đầu giai đoạn phóng điện ngược lại hay phóng điện chủ yếu, tương tự như các quá trình phóng điện ngược trong chất khí ở điện trường không đồng nhất (Hình 1.1b) Trong khoảng cách khí còn lại giữa đầu kênh tiên đạo và mặt đất cường độ điện trường tăng cao gây nên ion hóa mãnh liệt dẫn đến sự hình thành một dòng plasma mật độ điện tích 1016÷ 1019 ion/m3 cao hơn nhiều so với mật độ điện tích của tia tiên đạo, điện dẫn của nó tăng lên hàng trăm lần, điện tích cảm ứng từ mặt đất tràn ngược và thực tế đầu dòng mang điện thế của đất làm cho cường độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóa mãnh liệt và cứ như vậy dòng plasma điện dẫn cao tiếp tục phát triển ngược lên trên theo đường chọn sẵn của kênh tiên đạo Tốc độ phát triển của kênh của kênh phóng ngược rất cao vào khoảng 1,5x1017÷ 1,5x108 m/s (bằng 0,05

÷0,05 lần vận tốc ánh sáng) tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của tiên đạo hướng xuống Vì mật độ điện tích cao đốt nóng mãnh liệt nên tia phóng điện chủ yếu sáng chói (gọi là chớp) và sự giản nỡ đột ngột của không khí bao quanh phóng điện chủ yếu tạo nên những đợt sóng âm mãnh liệt gây nên những tiếng nổ chát chúa (gọi là sấm) Đặc điểm quan trọng nhất của phóng điện chủ yếu là cường độ dòng điện lớn Nếu

ν là tốc độ của phóng điện và σ là mật độ điện tích thì dòng sét sẽ đạt giá trị cao nhất khi kênh phóng điện chủ yếu lên đến đám mây dông và bằng: is = ν.σ(Hình 1.1c) Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tới đám mấy thì số điện tích còn lại của mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống đất và cũng tạo nên ở chỗ sét đánh một dòng điện có trị số nhất định giảm nhanh tương ứng với phần đuôi sóng (Hình 1.1d)

Kết quả quan trắc sét cho thấy rằng, một cơn sét thường gồm nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau, trung bình là ba lần, nhiều nhất có thể đến vài ba chục lần Thời gian giữa các lần phóng điện kế tiếp nhau trung bình khoảng 30 ÷ 50 ms, nhưng có thể kéo dài đến 0,1s nếu có dòng không đổi trong giai đoạn kết thúc Các lần phóng điện sau

có dòng tiên đạo phát triển liên tục (không phải từng đợt như lần đầu), không phân nhánh và theo đúng quĩ đạo của lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn 2x106

m/s, thường gọi là tiên đạo hình kim cũng còn có tên gọi là tiên đạo hình mũi tên Mỗi lần phóng điện tạo nên một xung dòng sét Các xung sét sau thường có biên độ bé hơn, nhưng độ dốc đầu sóng cao hơn nhiều so với xung đầu tiên Một cơn sét có thể kéo dài đến 1,33s

Sự phóng điện nhiều lần của sét được giải thích như sau: đám mây dông có thể

có nhiều trung tâm điện tích khác nhau hình thành do các dòng không khí xoáy trong mây Lần phóng điện đầu tiên dĩ nhiên sẽ xảy ra giữa đất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất

Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo thì hiệu thế của trung tâm điện tích này với các trung tâm điện tích khác kế cận thực tế không thay đổi đáng kể và ít có ảnh hưởng qua lại giữa chúng Nhưng khi kênh phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiên của đám mây thực tế mang điện thế của đất làm cho hiệu thế giữa trung tâm điện tích đã phóng với các trung tâm điện tích lân cận tăng lên và có thể dẫn đến phóng điện giữa chúng với nhau,quá trình này xảy ra rất nhanh Trong khi đó thì kênh phóng điện cũ vẫn còn một điện dẫn nhất định do sự khử ion chưa hoàn toàn, nên phóng điện tiên đạo lần sau theo đúng quĩ đạo đó, liên tục và với tốc độ cao hơn lần đầu Phóng điện sét cũng có thể xảy ra giữa các đám mây mang điện tích khác nhau hoặc giữa các trung tâm điện tích của một đám mây lưỡng cực, tuy nhiên quá điện áp trong hệ thống điện, hỏa hoạn hoặc hư hỏng các công trình trên mặt đất chỉ xảy ra khi có phóng điện sét về phía mặt đất Vì vậy, ở đây chỉ xét đến sét giữa mây dông và mặt đất cùng tác hại của nó đối với hệ thống điện.Sét mây - đất cũng có thể xảy ra với tiên đạo mang điện tích dương xuất phát từ phần mang điện tích dương của đám mây, nhưng rất hiếm thấy.Loại sét dương này chỉ có một xung duy nhất, có biên

độ dòng và tổng điện tích rất lớn, thời gian sóng kéo dài.Tác dụng phá hoại của nó rất

lớn, đặc biệt là hiệu ứng nhiệt của nó

1.1.2 Sự nguy hiểm của quá điện áp khí quyển

Khi xảy ra quá điện áp khí quyển tức là xảy ra phóng điện sét thì toàn bộ năng lượng của dòng sét sẽ tản vào trong lòng đất qua hệ thống nối đất của vật bị sét đánh

trực tiếp Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh trực tiếp vào vật cần bảo vệ hoặc

do sét đánh xuống mặt đất gần đó gây nên quá điện áp cảm ứng lên vật cần bảo vệ Khi sét đánh điện áp sét rất cao có thể chọc thủng cách điện của các thiết bị gây thiệt hại về kinh tế và nguy hiểm cho người

Đối với thiết bị điện, quá điện áp khí quyển thường lớn hơn rất nhiều điện áp thí nghiệm xung kích của cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hỏng thiết bị quan trọng như máy biến áp, máy cắt, thiết bị bù,… Đặc biệt đối với đường dây tải điện trên không là phần tử có chiều dài lớn nhất trong hệ thống điện nên thường bị sét đánh và chịu tác dụng của quá điện áp khí quyển Sóng quá điện áp không chỉ gây nên phóng điện trên cách điện đường dây, đưa đến cắt điện mà còn có thể truyền theo đường dây vào trạm gây nguy hiểm cho các điện của các thiết bị trong trạm, và khi sét đánh trực tiếp vào dây dẫn hoặc vào cột gây phóng điện ngược ở các đoạn đường dây gần trạm dẫn đến khả năng gián đoạn cấp điện cho phụ tải do sự cố cắt điện gây thiệt hại và ảnh hưởng lớn về kinh tế - xã hội – an ninh – quốc phòng

1.1.3 Tình hình giông sét tại Việt Nam và trên địa bàn tỉnh Quảng Nam

Theo các nghiên cứu của Viện Vật lý địa cầu, Việt Nam nằm ở tâm dông châu Á, một trong ba tâm dông trên thế giới có hoạt động dông sét mạnh.Mùa dông ở Việt Nam tương đối dài bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 10.Số ngày dông trung bình khoảng 100 ngày/năm và số giờ dông trung bình là 250 giờ/năm.Trên nền hoạt động dông tương đối mạnh này có độ chênh lệch khá lớn về mức độ hoạt động dông ở các vùng.Có những nơi có số giờ dông nhỏ như Cam Ranh (55 giờ/năm), bên cạnh đó lại có khu vực đạt số giờ dông tới 489 giờ/năm như ở A Lưới (Huế) Sự chênh lệch này do nhiều yếu tố khác nhau gây ra, trong đó có yếu tố phân chia lãnh thổ bởi những dãy núi cao có hướng khác nhau, làm tăng cường hoạt động dông ở vùng này và hạn chế hoạt động dông ở vùng khác [2]

Quảng Nam là một trong những địa bàn có mật độ giông sét cao trên cả nước, đặc biệt là khu vực Trà My, Sông Tranh, Tam Kỳ, Thạnh Mỹ Gần như hàng năm, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam đều xảy ra vụ việc thiệt hại về người, tài sản do sét đánh Theo số liệu từ các công trình nghiên cứu, số ngày sét trung bình hàng năm tại địa bàn tỉnh Quảng Nam là 131 ngày/năm.[3]

Trước thực trạng các tác hại do sét gây ra đối với tỉnh Quảng Nam, Viện Vật lý địa ầu Việt Nam đã nghiên cứu và triển khai đề tài khoa học cấp nhà nước “Nghiên cứu đề xuất giải pháp phòng chống sét trên địa bàn tỉnh Quảng Nam” Đề tài do Tiến

sỹ Lê Việt Huy đến từ Viện Vật lý địa cầu chủ trì thực hiện Đề tài này đã được Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Nam đánh giá, nghiệm thu vào năm 2013

Hiện nay trên địa bàn tỉnh Quảng Nam đã được lắp đặt nhiều trạm định vị, cảnh báo sét

1.2 Tổng quan về đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ [4]

1.2.1 Quy mô đường dây

Đường dây mạch kép 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ được đưa vào vận hành từ năm 2010, có nhiệm vụ kết nối truyền tải công suất từ nhà máy thủy điện Sông Tranh

2 đến TBA 220kV Tam Kỳ, góp phần tạo nên mạch vòng cung cấp điện của lưới 220kV trên địa bàn

Đường dây được thiết kế sử dụng cột thép, dây dẫn treo trên không với tổng số

115 vị trí cột thép 2 mạch và tổng chiều dài đường dây là 45,8km/mạch

Tuyến đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ chạy qua nhiều vùng có địa hình khác nhau như đồng bằng, trung du, vùng núi cao với đặc điểm về địa chất, địa vật khác nhau Các địa phương tuyến đường dây đi qua gồm có: Xã Trà Đốc - Huyện BắcTrà My, Thị trấn Trà My – Huyện Bắc Trà My, Xã Trà Dương – Huyện Bắc Trà

My, Xã Tiên Hiệp – Huyện Tiên Phước, Xã Tân An – Huyện Đắc Pơ, Xã Tiên Lộc – Huyện Tiên Phước, Xã Tiên Thọ - Huyện Tiên Phước, Xã Tam Dân – Huyện Phú Ninh, Xã Tam Thái – Huyện Phú Ninh

1.2.2 Thông số kỹ thuật chính của đường dây

- Điểm đầu: XT 272/NMTĐ Sông Tranh 2-XT 274/Tam Kỳ (M1-M2)

- Điểm cuối: XT 274/Sông Tranh 2-273/Tam Kỳ (M1-M2)

- Số mạch: 02 mạch

- Loại cột: Cột thép hình 02 mạch

- Loại cách điện: Cách điện thủy tinh

- Bố trí DCS: 02 DCS treo trên đỉnh cột

- Loại tiếp địa: Kiểu tia và kiểu tia – cọc kết hợp

- Bố trí dây dẫn: Dây dẫn bố trí dọc từ trên xuống dưới tương tự cả 2 mạch

- Loại dây dẫn: 1xACSR 400/51

- Loại DCS: GW-70, OPGW-80 (Cáp quang)

- Tổng chiều dài đường dây (mạch kép): 45,8km

1.2.3 Các biện pháp bảo vệ chống sét hiện tại áp dụng trên đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ

a) Thiết kế tiếp địa:

Đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ được thiết kế treo dây chống sét trên đỉnh cột về 02 phía, góc bảo vệ của dây chống sét theo thiết kế là 8,90

Để tản dòng điện sét xuống đất, dây chống sét được liên kết với cột thép và hệ thống tiếp địa bằng các đoạn dây lèo nối đất đỉnh cột tại tất cả các vị trí

Hệ thống tiếp địa được lắp đặt tại khu vực chân cột điện và liên kết với cột thép bằng đoạn cờ tiếp địa

Hệ thống tiếp địa hiện hữu được thiết kế theo kiểu tia hoặc tia-cọc kết hợp, số lượng cọc tiếp địa sử dụng tại mỗi vị trí từ 0 đến 8 cọc Các chủng loại tiếp địa được

sử dụng trên tuyến đường dây gồm có:

+ TĐ-T4: Gồm 04 tia tiếp địa làm bằng thép tròn CT3 Φ12mm, mỗi tia dài 40m + TĐ4-T4-C4: Gồm 04 tia tiếp địa làm bằng thép tròn CT3 Φ12mm, mỗi tia dài 40m, mỗi tia có 01 cọc tiếp địa

Lúc mới đưa vào vận hành, hệ thống tiếp địa của đường dây này được thiết kế quấn quanh trụ móng Năm 2015, Truyền tải điện Quảng Nam đã thực hiện thay thế hệ thống tiếp địa kiểu quấn quanh trụ bằng hệ thống mới dạng tia-cọc theo kế hoạch sửa chữa lớn để nâng cao hiệu quẩ tản dòng điện sét

b) Các giải pháp trong quản lý vận hành của Truyền tải điện Quảng Nam:

- Giá trị điện trở của hệ thống tiếp địa được đơn vị đo kiểm tra định kỳ 2 năm 1 lần nhằm kịp thời phát hiện ra các khiếm khuyết, hư hỏng đối với hệ thống tiếp địa Khi kết quả đo điện trở tiếpđịa không đạt theo các Quy phạm và quy định hiện hành, đơn vị quản lý sẽ khẩn trương thực hiện ngay các hạng mục sử chữa như bổ sung hoặc thay thế hệ thống tiếp địa

- Các hạng mục sửa chữa thường xuyên khác cũng được đơn vị thực hiện song song với quá trình quản lý vận hành đường dây như: Sơn tiếp địa rỉ, hàn các tia tiếp địa

bị đứt gãy, xử lý tiếp xúc tiếp địa ngọn và tiếp xúc tiếp địa chân cột…

Hiện tại đường dây trên chưa được áp dụng các giải pháp chống sét khác

1.3 Tình hình sự cố do giông sét trên các tuyến đường dây 500-220kV của Công

ty TTĐ2 nói chung và của Truyền tải điện Quảng Nam nói riêng [5]

1.3.1.Các sự cố đường dây 500-220kV do giông sét tính từ năm 2012 đến hết tháng 8/2018 của Công ty Truyền tải điện 2

Bảng 1.1: Số vụ sự cố đường dây 500-220kV do sét trên địa bàn

1.3.2 Các sự cố đường dây 500-220kV do sét trên địa bàn tỉnh Quảng Nam

Bảng 1.2: Số vụ sự cố đường dây 500-220kV do sét trên địa bàn

Quảng Nam từ năm 2012 đến hết tháng 8/2018

Bảng 1.3: Các sự cố xảy ra đối với đường dây 220kV Sông Tranh 2 – Tam Kỳ

TT Thời điểm sự cố Vị trí bị sự cố Diễn biến

1 18h54 ngày

* Kiểm tra, phát hiện tại pha B mạch 1

VT 57 có vết phóng điện trên vòng đẳng thế và đầu sừng phóng, diện tích khoảng 3 cm2

* Thời tiết có giông sét và mưa

2 13h49 ngày

* Tại vị trí 38 pha B mạch 1 và pha B mạch 2 có vết phóng điện dọc theo bề mặt cách điện với vòng đẳng thế

* Thời tiết khu vực Sông Tranh 2 có mưa và giông sét

Từ những số liệu đã nêu ở trên, ta có thể thấy:

- Số vụ sự cố do sét chiếm tỉ lệ rất lớn trong tổng số vụ sự cố xảy ra trên các tuyến đường dây 500-220kV

- Mặc dù đường dây khi thiết kế đã có treo dây chống sét và lắp đặt hệ thống nối đất, tuy nhiên sự cố do sét vẫn xảy ra tương đối nhiều, chính vì vậy cần xem xét đề xuất thêm các giải pháp khác để giảm số vụ sự cố do sét

Kết luận: Từ phân tích ở trên, chúng ta thấy mức độ nguy hiểm của sét đối với việc truyền tải điện là rất cao Dựa vào tình hình dông sét tại khu vực Quảng Nam và tình hình sự cố do sét trên các đường dây truyền tải nói chung và đường dây 220kV Sông Tranh 2- Tam Kỳ nói riêng, ta thấy rằng đường dây truyền tải ở khu vực này đặc biệt là đường dây Sông Tranh 2-Tam Kỳ (đi qua khu vực đồi núi cao) nên nguy cơ bị sét đánh là rất cao và thiệt hại do sự cố do sét gây ra trên đường dây Sông Tranh 2-Tam kỳ sẽ rất lớn Ở chương tiếp theo, tác giả sẽ xây dựng phương pháp tính suất cắt cho đường dây truyền tải nói chung và sẽ áp dụng cho đường dây Sông Tranh 2

- Tam Kỳ

CHƯƠNG 2 SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 220KV SÔNG TRANH 2 – TAM KỲ

2.1 Lý thuyết cơ bản về tính suất cắt đường dây [6], [7], [8]

Với độ treo cao trung bình của dây chống sét là h [m], đường dây sẽ thu hút về phía mìnhcác phóng điện của sét trên dải đất có chiều rộng là 6.h và chiều dài là bằng chiều dài đường dây L [km] Từ số lần có phóng điện sét xuống đất trên diện tích 1

km2 ứng với một ngày sét là 0,1 ÷ 0,15 có thể tính được tổng số lần có sét đánh thẳng lên đường dây hằng năm

h h f : độ treo cao trung bình của dây chống sét

Vì tham số của phóng điện sét – biên độ dòng điện Is và độ dốc của dòng điện

3

Sự phụ thuộc vào xác suất chuyển thành hồ quang η – gọi tắt là xác suất hình thành hồ quang và Gradient của điện áplàm việc dọc theo đường phóng điện cho trong Bảng 2.1

Bảng 2.1: Xác suất hình thành hồ quang duy trì l

Elv: Gradient điện áp làm việc

Ulv: điện áp làm việc (điện áp trung bình pha) của lưới điện

2 2

[ ]3

đ l

m v

U

Lpđ: chiều dài đường phóng điện (chiều dài hình học của chuỗi sứ

Từ bảng 3.1, ta có thể ước tính quan hệ giữa η và Elv như sau

( 0,016667 Elv 1,25 Elv 10,833 Elv 100).10 (2.4) Cuối cùng tính được số được số lần cắt điện do sét hàng năm của đường dây

3

- Chiều dài khoảng cột trung bình tại các cột tiêu biểu: lkv (m)

- Độ võng DCS trung bình tại các khoảng cột của cột tiêu biểu: fdcs(m)

- Độ võng dây dẫn trung bình tại các khoảng cột của cột tiêu biểu: fdd(m)

- Chiều dài đường dây: L (km)

- Độ cao của cột tiêu biểu: hc(m)

- Độ treo cao của dây dẫn pha A:hA(m)

- Độ treo cao của dây dẫn pha B: (m)

- Độ treo cao của DCS: (m)

- Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha A: (m)

- Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha B: (m)

- Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha C: m)

- Khoảng cách từ tâm cột đến DCS: (m)

- Điện trở nối đất của cột tiêu biểu: (Ω)

- Kích thước chân cột tiêu biểu: a x a(m)

Hình 2.1: Bố trí dây dẫn, dây chống sét trên cột đỡ

2.1.1 Tính toán các thông số cơ bản

đm f

dd

h Z

λ: hệ số hiệu chỉnhnhư bảng sau đây

Bảng 2.2: Giá trị hệ số hiệu chỉnh theo cấp điện áp

2

60.ln

tb cs cs

cs

h Z

r (2.13)

hcstb: độ treo cao trung bình của dây chống sét

23

0

ln2

ln

td

td td

D d K

h r

(2.16)

Trong đó:

Dtđ là khoảng cách tương đương đương từ dây dẫn đang xét đến các dây chống sét

htđ là chiều cao treo dây chống sét tương đương

Điện cảm của cột có tính đến độ treo cao của dây chống sét:

hcs : độ treo cao của dây chống sét

rtđ : bán kính tương đương của dây dẫn dòng điện sét theo cột

Góc bảo vệ của dây chống sét đối với các pha như sau:

S

S

A DC A

A DC

l l arctg

B DC

l l arctg

C DC

l l arctg

h h

(2.20)Trong đó:

lA, lB,lC: Khoảng cách ngang từ tâm cột đến dây dẫn của pha A, pha B, pha C

lDCS: Khoảng cách ngang từ tâm cột đến DCS Góc bảo vệ lớn nhất được tính: (2.21)

2.1.2 Suất cắt điện đường dây do sét đánh vòng

Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:

Mặc dù có dây chống sét nhưng vẫn xảy ra khả năng sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Theo kinh nghiệm thì khả năng này xuất hiện với xác suất sét đánh vòng vα được tính theo công thức:

90

c h

Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

Xác suất phóng điện khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:

Phương pháp xác định Vpđα được xác định dựa vào Ucđ(t) và đặc tính phóng điện của chuỗi sứ

Phương trình Ucđ(t) (điện áp cách điện của đường dây): khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, có thể xem tại nơi sét đánh, mạch của khe sét nối tiếp với tổng trở sóng của đường dây có trị số bằng Zdd/2 (dây dẫn ở 2 phía ghép song song)

Vì tổng trở sóng của dây dẫn khá lớn, khoảng 400-500 (Ω) nên dòng điện sét giảm đi rất nhiều so với khi đánh vào nơi có nối đất tốt Ta có:

0

0

22

s s

dd

Z I

I I

Z Z

Hình 2.2: Phân bố dòng điện khi sét đánh vào dây dẫn

Điện áp đặt lên cách điện đường dây:

Với:

Do đó, điện áp cách điện khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

t Z

(2.30)

Do đó:

Xác suất xuất hiện dòng điện sét có thông số nằm trong giải giới hạn bởi đoạn (ai,

ai+1, Ii) của đường gấp khúc và ΔVpđi được tính theo công thức

1 26,1.( 10,9 10,9 )

U E

l (2.36)

Suất cắt đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn được tính:

2.1.3 Suất cắt điện đường dây do sét đánh vào dây chống sét ở khoảng vượt

Xét hai trường hợp sau:

- Phóng điện qua không khí từ DCS sang dây dẫn ở giữa khoảng vượtn cđ kk

- Phóng điện trên chuỗi sứ do dòng điện sét truyền vào cộtn cđ cs

Suất cắt điện đường dây do sét đánh vào dây chống sét ở khoảng vượt:

Số lần sét đánh vào khoảng vượt:

Số lần sét đánh vào khoảng vượt được xác định theo công thức sau:

Trong thời gian đầu chưa có sóng phản xạ từ hai cộtbên cạnh về thì điện áp đặt lên dây chống sét

2 2.

kv kv

l l

thì sóng phản xạ từ hai cột lân cận đến điểm sét đánh

Điện áp cực đại đặt lên dây chống sét như sau:

l Z k (2.45)

Trong đó:

S: khoảng cách từ dây chống sét đến dây dẫn cao nhất

Xác suất phóng điện được tính theo biểu thức sau đây:

10,9

-kk đ

a p

V e (2.46)

Gradient điện áp trên khoảng không khí được xác định:

S lv tb

U E

S (2.47)

Xác suất hình thành hồ quang duy trì được xác định:

Suất cắt đường dây do phóng điện qua không khí từ dây chống sét sang dây dẫn

ở giữa khoảng vượt được tính bằng công thức sau:

( ) 1 ( ) ( )

a

t t

U

Ứng với ai, ta có biên độ dòng điện sét: Ii = ai.ti

Ii, ai: biên độ và độ dốc của dòng điện sét tương ứng với trạng thái nguy hiểm

1

n p i

s

lv lv c

U E

Xác suất phóng điện khi sét đánh vào khu vực đỉnh cột:

Điện áp xuất hiện trên cách điện của đường dây khi sét đánh vào khu vực đỉnh cột được tính như sau:

dt : thành phần từ của điện áp cảm ứng xuất hiện trên dây dẫn, do

hỗ cảm giữa dây dẫn và khe phóng điện sét gây ra

đ

k t : thành phần điện áp do dòng điện đi trong dây chống sét gây ra Thành phần này làm giảm điện áp trên cách điện và tỷ lệ với điện áp trên dây chống sét qua hệ số ngẫu hợp kđ giữa dây dẫn và dây chống sét (khi xét đến ảnh hưởng của vầng quang)

Ulv : thành phần điện áp làm việc của đường dây

2.2.4.1 Thành phần điện của điện áp cảm ứng: Ucu đ ( ) t

Thành phần điện của điện áp cảm ứng được tính theo biểu thức sau:

k : hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây chống sét

β : tốc độ tương đối phóng điện ngược của dòng điện sét

k : hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây chống sét

β : tốc độ tương đối phóng điện ngược của dòng điện sét

v = β.c

c : tốc độ ánh sáng

2.1.4.3 Các thành phần trên điện trở và điện cảm của cột

Các thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột cũng như điện áp trên dây chống sét liên quan với nhau vì chúng phụ thuộc vào sự phân bố của dòng điện sét đi trong cột và dây chống sét.Để tính toán các thành phần này có thể dựa vào

sơ đồ tương đương của mạch dẫn dòng điện sét Ta chia ra hai trường hợp

a) Khi chưa có sóng phản xạ từ thân cột trở về (t<2.l kv /v)

Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện sét đánh đỉnh cột khi chưa có sóng phản xạ trở về

Trong sơ đồ này, dòng điện sét được xem như một nguồn dòng, coi thành phần từ của điện áp cảm ứng trên dây chống sét như một nguồn áp

cs c

cs c

Z R

Mặc khác, khi có sóng phản xạ trờ về điện áp trên dây chống sét sẽ không còn bằng tích số của dòng điện và tổng trở sóng của đường dây chống sét Lúc này:

Ở đây Lcs là điện cảm của một khoảng vượt dây chống sét không kể đến ảnh hưởng vầng quang:

0 300

cs kv cs

.( )

cs cs c

cs cs c

e L

R L L

(2.78)

2.1.4.4 Điện áp trên dây chống sét

( ) ( ) ( ) cs c cs( )

di t

k U t k i t R L a M t

dt (2.79) 2.1.4.5 Thành phần điện áp làm việc

đ i lv p

Xác suất phóng điện xung kích của dòng điện sét

Suy ra:

1( ) Δ p ( )

đc đ

2.2 Xây dựng chương trình tính toán suất cắt đường dây bằng Excel

Dựa vào các công thức tính toán suất cắt đã nêu ở mục 2.2, ta xây dựng các bảng tính suất cắt trong Excel

Giao diện của chương trình khi tính suất cắt của đường dây như Hình 2.5

CHƯƠNG TRÌNH TÍNH SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY

Thông số khí tượng

Thông số đường dây

Độ võng DCS tại khoảng vượt tiêu biểu m

Độ võng dây dẫn tại các khoảng cột tiêu biểu m

Thông số cột điện tiêu biểu

Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha A m Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha B m

Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha C m

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SUẤT CẮT

Suất cắt khi sét đánh (Lần/năm.100km) Giá trị min Giá trị max Sét đánh khoảng vượt

Sét đánh đỉnh cột

Sét đánh vòng

Suất cắt tổng

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỐ LẦN CẮT ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY DO SÉT

Số lần cắt điện do sét (Lần/năm) Giá trị min Giá trị max Sét đánh khoảng vượt

Sét đánh đỉnh cột

Sét đánh vòng

Số lần cắt tổng

Hình 2.5: Giao diện chương trình tính suất cắt đường dây

2.3 Kết quả tính toán suất cắt đường dây 220kV Sông Tranh 2-Tam Kỳ từ chương trình

Do đường dây 220kV Sông Tranh 2-Tam Kỳ đi qua nhiều địa hình khác nhau nên thông số cột đường dây không đồng nhất trên cả tuyến, cụ thể như Hình 2.6

Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn chiều cao cột và giá trị điện trở cột

Vì vậy, ở đây tác giả sẽ chia đường dây 220kV Sông Tranh 2-Tam Kỳ thành 05cung đoạn đường dây nhỏ để tính Cơ sở để phân chia đường dây thành 5 cung đoạn

là dựa vào điện trở và chiều cao cột trong 1 cung đoạn là tương đồng nhau 5 cung đoạn được phân chia gồm (cột đầu- cột cuối cung đoạn): 001-018, 019-053, 054-060, 061-071, 072-115

2.3.1 Đoạn đường dây thứ 1(từ cột số 1 đến cột 18)

Thông số của đường dây và suất cắt đường dây ứng với đoạn 1 như Bảng 2.3

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cung đoạn đường dây 001-018

2.3.2 Đoạn đường dây thứ 2 (từ cột số 19 đến cột 53)

Thông số của đường dây và suất cắt đường dây ứng với đoạn 2 như Bảng 2.4

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật cung đoạn đường dây 019-053

2.3.3 Đoạn đường dây thứ 3 (từ cột số 54 đến cột 60)

Thông số của đường dây và suất cắt đường dây ứng với đoạn 3 như Bảng 2.5

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật cung đoạn đường dây 054-060

2.3.4 Đoạn đường dây thứ 4 (từ cột số 61 đến cột 71)

Thông số của đường dây và suất cắt đường dây ứng với đoạn 4 như Bảng 2.6

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật cung đoạn đường dây 061-071

2.3.5 Đoạn đường dây thứ 5 (từ cột số 72 đến cột 115)

Thông số của đường dây và suất cắt đường dây ứng với đoạn 5 như Bảng 2.7

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật cung đoạn đường dây 072-115

Thay các thông số của cung đoạn đường dây vào chương trình tính toán để thu được kết quả tính suất cắt

Theo kết quả tính toán từ phần mềm, ta có suất cắt điện cung đoạn 072-115:

= 7,76÷11,64 (lần/100km.năm) Như vậy suất cắt của các đoạn đường dây của đường dây 220kV Tam Kỳ- được thống kê như Bảng 2.8

Bảng 2.8: Bảng tổng hợp giá trị suất cắt các cung đoạn của đường dây

TT Tên cung đoạn (lần/100km.năm) Suất cắt bé nhất Suất cắt lớn nhất (lần/100km.năm)

Hình 2.7: Sơ đồ cột đỡ tiêu biểu loại 2.DL+0 dùng để tính toán trong các cung đoạn

072 115

cđ

n

Kết luận: Chương này, tác giả đã xây dựng chương trình tính suất cắt đường dây trên EXCEL cho đường dây truyền tải nói chung và tác giả đã áp dụng để tính suất cắt cho đường dây Sông Tranh 2- Tam Kỳ Để sử dụng chương trình đã xây dựng vào đường dây Sông Tranh 2-Tam Kỳ, tác giả đã chia đường dây thành 5 cung đoạn khác nhau dựa vào thông số cột điện đường dây

Từ kết quả tính toán bằng chương trình này cho 5 cung đoạn trên, ta thấy rằng trên đường dây Sông Tranh 2-Tam Kỳ, cung đoạn đường dây từ cột 61 đến cột

71 có suất cắt do sét cao nhất Để giảm suất cắt của đường dây này, chúng ta cần phải đề xuất các giải pháp thích hợp và chọn lựa giả pháp tốt nhất để giảm suất cắt cho đường dây

CHƯƠNG 3

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT

Vì việc đề xuất giải pháp giảm suất cắt cho toàn tuyến đường dây là rất khó khăn

và dễ dẫn đến thiếu chính xác, nên phạm vi của đề tài chỉ hạn chế trong việc giảm suất cắt cho 01 cung đoạn đường dây

Căn cứ vào đặc điểm về hiện trạng và thông số kỹ thuật của tuyến đường dây, tác giả đề tai chọn cung đoạn 061-071 của đường dây để nghiên cứu, đề xuất các giải pháp giảm suất cắt

Cung đoạn 061-071 là cung đoạn có giá trị điện trở suất của đất, giá trị điện trở

hệ thống nối đất lớn Ngoài ra,cung đoạn này có nhiều vị trí nằm ở địa hình đồi núi cao, bố trí cột tại các đỉnh đồi dễ thu hút tia sét

Qua các đặc điểm nêu trên, tác giả đề tài nhận thấy việc giảm suất cắt cho cung đoạn đường dây nói trên là cần thiết

3.1 Các giải pháp giảm suất cắt hiện thường được sử dụng:

3.1.1 Giảm điện trở nối đất

3.1.2 Lắp đặt chống sét van trên dây dẫn

3.1.3 Bổ sung cách điện

3.2 Mục tiêu của giải pháp giảm suất cắt:

Nội dung chương 3 đề tài này sẽ thực hiện tính toán, đề xuất giải pháp giảm suất cắt (Dựa trên 03 giải pháp cơ bản kể trên) cho đường dây, từ đó làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho đường dây

Như tính toán ở trên, cung đoạn 061-071 có suất cắt lơn nhất.Mục đích của chương 3 đề tài này sẽ là xem xét, đề xuất giải pháp giảm suất cắt của cung đoạn 061-

071 xuống bằng suất cắt trung bình của các cung đoạn còn lại

Theo chương 2, ta có suất cắt lớn nhất trung bình của các cung đoạn 001-018, 019-053, 054-060, 072-115 là: 11,05 (lần/100km.năm)

Suất cắt hiện tại của cung đoạn 061-071 là 18,72 (lần/100km.năm)

3.3 Tính toán, lựa chọn giải pháp giảm suất cắt cho đoạn đường dây từ cột cột 071

061-3.3.1 Tăng cường cách điện

Đối với giá trị điện trở tiếp địa tính toán bằng 15.5 Ohm, tiến hành tăng số bát cách điện trên 1 chuỗi lần lượt thêm 01, 02 và 03 bát

Ta có bảng đặc tính phóng điện chuỗi cách điện như Bảng 3.1

Bảng 3.1: Đặc tính phóng điện chuỗi cách điện khi bổ sung số bát

Dựa vào phần mềm tính toán, ta thu được kết quả như Bảng 3.2

Bảng 3.2: Bảng giá trị suất cắt điện của cung đoạn khi bổ sung bát cách điện

Độ treo cao của dây dẫn pha A (m)

Độ treo cao của dây dẫn pha B (m)

Độ treo cao của dây dẫn pha C (m)

Suất cắt điện