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

Phần II: Tính toán các thông số ảnh hưởng Các qui ước và phương pháp đánh giá sơ bộ ước tính: Trình bày một số qui ước dùng trong tính toán như: vùng ảnh hưởng ứng với từng loại kết nố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

1.2 Sự kết nối điện từ giữa đường dây điện lực và đường dây thông tin 1-5

1.2.1 Kết nối điện dẫn 1-6 1.2.2 Kết nối điện dung 1-6 1.2.3 Kết nối điện cảm 1-7 1.2.4 Aûnh hưởng của kết nối hỗn hợp 1-7

1.3 Các ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin 1-8

1.3.1 Ảnh hưởng của tuyến đường dây điện lực 1-8 1.3.2 Ảnh hưởng tăng thế đất tại các NM điện, TBA và cột điện cao thế 1-8

1.4 Mức ảnh hưởng cho phép 1-9

1.4.1 Aûnh hưởng nguy hiểm 1-9 1.4.2 Aûnh hưởng nhiễu quy đổi (nhiễu tạp âm kế) 1-11

Phần II TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 2-1 2.1 Tổng quát 2-1 2.2 Các quy ước 2-3

2.2.1 Vùng ảnh hưởng 2-3 2.2.2 Chiều dài tính toán của đoạn đi gần 2-4 2.2.3 Đoạn tuyến không song song 2-5 2.2.4 Đoạn tuyến giao chéo 2-6

2.3 Các phương pháp tính toán 2-7

2.3.1 Phương pháp ước tính (đánh giá sơ bộ): 2-7 2.3.2 Phương pháp đơn giản hóa (đường dây hai dây) 2-8 2.3.3 Phương pháp chính xác (sử dụng mạch đầy đủ) 2-8 2.3.4 Lựa chọn phương pháp thích hợp 2-10

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

2.4.1 .Dòng điện gây cảm ứng I 2-112.4.2 Trở kháng kết nối Z 2-13 2.4.3 Hệ số che chắn k 2-14

2.5 Tính toán điện áp và dòng điện cảm ứng trong các trường hợp thực tế 2-14 Chương 3 KẾT NỐI ĐIỆN DUNG 3-1 3.1 Tổng quát 3-1

3.1.1 Các chú thích và giả thiết 3-1 3.1.2 Các ký hiệu được sử dụng 3-2

3.2 Phương pháp sử dụng các hệ số kết nối 3-4 Chương 4 TÍNH TOÁN KẾT NỐI ĐIỆN CẢM 4-1 4.1 Trở kháng và trở kháng tương hỗ 4-1

4.1.1 Tổng quát 4-1 4.1.2 Các trường hợp cơ sở và đặc biệt 4-1 4.1.3 Các ký hiệu và đơn vị 4-2 4.1.4 Các biểu thức cơ bản của trở kháng riêng và trở kháng tương hỗ 4-7 4.1.5 Trường hợp x nhỏ 4-8 4.1.6 Biểu thức ở dạng đa thức 4-14 4.1.7 Các công thức ảnh phức 4-15 4.1.8 Biểu thức dạng chuỗi 4-17 4.1.9 Lựa chọn công thức thích hợp 4-18

4.2 Trở kháng tương hỗ trong trường hợp ba pha cân bằng 4-19

4.2.1 Tổng quát 4-19 4.2.2 Hệ thống 3 pha cân bằng 4-19 4.2.3 Các thành phần cân bằng của hệ thống 3 pha không đối xứng 4-20

4.3 Hiệu quả che chắn của dây dẫn nối đất 4-24

4.3.1 Tổng quát 4-24 4.3.2 Dây dẫn dài được nối đất liên tục 4-29 4.3.3 Dây che chắn được nối đất tại đầu cuối 4-44 4.3.4 Dòng (hệ số) che chắn với hiệu ứng đầu cuối 4-46 4.3.5 Hiệu ứng che chắn của dây dẫn về 4-65

Chương 5 TÍNH TOÁN KẾT NỐI ĐIỆN DẪN 5-1 5.1 Tổng quát 5-1

5.1.1 Kết nối điện dẫn - Tăng thế đất (GPR) 5-1 5.1.2 Các giả thiết tính chất điện của đất 5-2 5.1.3 Các ký hiệu: 5-3

5.2 Đánh giá sự gia tăng thế đất 5-3

5.2.1 GPR của điện cực 5-3 5.2.2 Vùng GPR 5-6

5.3 Khu vực xuất hiện khả năng nguy hiểm 5-9 Chương 6 TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG 6-1 6.1 Tổng quát 6-1 6.2 Ước tính bằng đường dây ngắn 6-1

6.2.1 Sức điện động cảm ứng dọc 6-1

6.2.2 Tính điện áp và dòng điện 6-4 6.2.3 Giới hạn chiều dài để áp dụng khái niệm đường dây ngắn 6-12

6.3 Các phương pháp 6-14

6.3.1 Phân loại phương pháp tính toán 6-14 6.3.2 Phương pháp đường dây hai dây 6-15 6.3.3 Phương pháp đường dây nhiều dây 6-24

Phần III CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG ẢNH HƯỞNG

Chương 7 CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐDĐL LÊN ĐDTT

7-1 7.1 Phía ngành thông tin 7-1

7.1.1 Tăng khoảng cách giữa đường dây thông tin và đường dây điện lực 7-1 7.1.2 Thay thế các đoạn cáp thông tin bằng cáp có che chắn tốt hơn 7-1 7.1.3 Sử dụng cáp quang 7-1 7.1.4 Sử dụng dây che chắn 7-1 7.1.5 Sử dụng các thiết bị bảo vệ 7-2 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 Tĩnh PL2-8 Phụ lục 3: CÁC BẢNG TRA CỨU DÙNG CHO TÍNH TOÁN KIỂM TRA SƠ BỘ PL3-1

Tài liệu tham khảo

PHẦN MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí

Minh, Khoa Sau đại học, Khoa Điện – Điện tử, Bộ môn Hệ thống điện Đặc biệt

em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Dương Vũ Văn đã tận tình hướng dẫn,

giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận án này

Đồng thời em cũng xin cảm ơn các anh, chị chuyên gia trong Viện Khoa học Bưu

điện đã tận tình hỗ trợ, cung cấp các tài liệu chuyên ngành cần thiết cho luận án;

và Ban Giám Đốc Công ty Tư vấn Xây dựng điện 2, các Phòng Ban Công ty, đặc

biệt là Phòng Đường Dây Công ty đã tạo nhiều thuận lợi cho em hoàn thành luận

án này

TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2004

Tạ Quốc Dũng

BÁO CÁO TÓM TẮT

A ĐẶT VẤN ĐỀ

Để thuận tiện cho việc thi công và quản lý vận hành, các đường dây điện lực

và thông tin thường được thiết kế đi gần và dọc các tuyến đường giao thông

Do đó chúng sẽ đi gần nhau và xảy ra hiện tượng cảm ứng từ đường dây điện

sang đường dây thông tin, gây nguy hiểm cho người vận hành bảo dưỡng, làm

hư hỏng thiết bị và nhiễu tín hiệu thông tin

Vấn đề cảm ứng từ đường dây điện lực sang đường dây thông tin đã được quan

tâm từ lâu Tại Việt Nam ngành Viễn Thông đã có những qui định về vấn đề

này, nhưng chủ yếu là các qui định về khoảng cách an toàn giữa đường dây

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

Sự kết nối điện từ giữa đường dây điện lực và đường dây thông tin: Có ba loại

kết nối điện từ giữa đường dây điện lực và đường dây thông tin là: kết nối điện

dung, kết nối điện cảm và kết nối điện dẫn Mỗi loại kết nối đều tham gia vào

hiện tượng cảm ứng từ đường dây điện lực lên đường dây thông tin Mỗi loại

kết nối này sẽ được nghiên cứu chi tiết ở một chương riêng trong phần II

Các loại ảnh hưởng do đường dây điện lực gây nên và một số qui định về mức

độ ảnh hưởng cho phép: Có hai loại ảnh hưởng chính là: ảnh hưởng nguy hiểm

và ảnh hưởng nhiễu Trong đó, ảnh hưởng nguy hiểm bao gồm: nguy hiểm cho

người vận hành sửa chữa đường dây thông tin và nguy hiểm cho thiết bị thông

tin; còn ảnh hưởng nhiễu sẽ làm giảm chất lượng hoặc sai lệch tín hiệu thông

tin Liên quan đến mức độ ảnh hưởng cho phép, phần này sẽ giới thiệu các giá

trị cho phép như điện áp cảm ứng, dòng điện cảm ứng, …do Tổ chức viễn thông

quốc tế ITU đề nghị, để làm cơ sở kiểm tra, đánh giá mức độ ảnh hưởng

Phần II: Tính toán các thông số ảnh hưởng

Các qui ước và phương pháp đánh giá sơ bộ (ước tính): Trình bày một số qui

ước dùng trong tính toán như: vùng ảnh hưởng (ứng với từng loại kết nối),

chiều dài tính toán của đoạn đi gần, trường hợp đi song song, trường hợp giao

chéo … Trong phần này, cũng trình bày một phương pháp đánh giá sơ bộ dùng

trong thực tế nhằm tính toán sơ bộ mức độ ảnh hưởng

Kết nối điện dung: Kết nối này đặc trưng cho cảm ứng điện, xảy ra do điện

dung tương hỗ giữa hai đường dây

Kết nối điện cảm: Kết nối này đặc trưng cho cảm ứng từ, xảy ra do hỗ cảm L

giữa hai đường dây Kết nối này là tác nhân chủ yếu gây cảm ứng từ đường

dây điện lực sang đường dây thông tin Kết nối không chỉ xảy ra giữa dây

thông tin và dây điện lực, mà còn xảy ra giữa hai loại dây này với dây thứ ba,

thường là các loại dây nối đất như dây chống sét, vỏ cáp điện lực, vỏ cáp thông

tin …tạo nên hiệu ứng gọi là hiệu ứng che chắn, làm giảm sự ảnh hưởng từ

đường dây điện lực lên đường dây thông tin Vì vậy nội dung này được tìm

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 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

Trong phần này trình gồm:

- Các lưu đồ thể hiện qui trình tính toán cho từng loại kết nối: được dùng để lựa

chọn phương pháp tính toán tùy theo yêu cầu về dữ liệu đầu vào, phương tiện

tính toán và độ chính xác cần thiết của kết quả

- Một số tính toán áp dụng, lập biểu đồ phục vụ tra cứu nhanh: Trên cơ sở lý

thuyết phần này tính toán trên các mô hình đường dây giả định, sau đó cho các

giá trị đầu vào thay dổi nhằm đánh giá kết quả nhận được

- Trích một số bảng biểu của tổ chức viễn thông quốc tế ITU để phục vụ công

tác tra cứu tính toán

C PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Sự chính xác và chất lượng của thông tin là các yếu tố hết sức quan trọng trong

thời đại thông tin ngày này Trong khi đó sự an toàn lại được đòi hỏi ngày một

khắc khe hơn Vì vậy việc xây dựng một qui trình tính toán ảnh hưởng của

đường dây điện lực lên đường dây thông tin là hết sức cần thiết Đề tài này

chính là bước khởi đầu cho việc làm đó

Với mục đích nêu trên, đề tài cố gắng tìm hiểu trải rộng để có một cái nhìn

tổng quát về các loại ảnh hưởng, mức độ ảnh hưởng của từng loại, biện pháp

phòng chống … nhằm sắp xếp thành một qui trình tính toán Ngoài ra, với mục

đích áp dụng trong thực tế công tác, cụ thể là công tác thiết kế đường dây

truyền tải, đề tài tập trung vào một số tính toán đơn giản hóa, phù hợp với điều

kiện thực tế (về dữ liệu đầu vào, về công cụ tính toán …) ở Việt Nam

Về mặt lý thuyết, đề tài có thể làm tài liệu tham khảo trong quá trình cập nhật,

hiệu chỉnh qui phạm ngành điện cũng như ngành viễn thông Về mặt ứng

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 nghĩa 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 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 TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN

1.1.1 Phân loại cáp thông tin

Cáp là một hệ thống được cấu tạo từ những dây dẫn cách điẹän, cùng xoắn

thành một lõi chung và đặt trong vỏ bảo vệ chống ẩm, chống va chạm

Cáp thông tin được chia theo các lĩnh vực sau: vùng sử dụng, điều kiện đặt cáp,

dải tần số truyền dẫn, kết cấu cáp, hệ thống xoắn dây, loại vỏ bảo vệ

Theo vùng sử dụng: cáp thông tin được chia thành cáp đường dài, cáp nội hạt

Cáp đường dài được sử dụng để truyền tải tín hiệu tải ba giữa các thành phố trên đất nước Cáp nội hạt là cáp sử dụng trong thành phố

Theo điều kiện đặt cáp: cáp thông tin được phân thành cáp chôn, cáp treo, cáp

thả dưới nước

Theo dải tần số truyền dẫn: cáp được chia thành cáp âm tần (dưới 10kHz) và

cáp cao tần (trên 10kHz)

Theo kết cấu và vị trí dây dẫn trong mạch: cáp được chia thành cáp đối xứng,

cáp đồng trục, cáp quang Cáp đối xứng được cấu tạo từ hai dây dẫn giống nhau trong mạch điện, có cách điện như nhau (Hình 1-1a) Cáp đồng trục là cáp gồm hai trụ được đặt đồng tâm, trong đó một trụ là dây dẫn đặc (Hình 1-1b)

Theo cách xoắn dây: cáp được chia ra cáp xoắn đôi, xoắn sao, xoắn chùm

a) b) c) d)

1.1.2 Keât caâu dađy daên

Dađy daên trong caùp thođng tin thöôøng coù dáng troøn, coù tính daên ñieôn cao, coù ñoô

meăm dẹo vaø ñoô beăn cô hóc nhaât ñònh naøo ñoù

Kim loái ñöôïc duøng laøm dađy daên thođng dúng nhaât laø ñoăng vaø nhođm

Ñoăng, theo nguyeđn taĩc chung laø ñaõ ñöôïc ụ meăm, coù kyù hieôu MM, ñieôn trôû suaât

0,01754 [Ω.mm2/m], heô soâ nhieôt ñieôn trôû α = 0,004 Ñoô beăn keùo ñöùt 27

kg/mm2, ñoô keùo daõn töông ñoâi 25% cho dađy daên coù ñöôøng kính 1-1,5 mm

Khoâi löôïng rieđng 8,89

Nhođm coù ñieôn trôû suaât 0,295 [Ω.mm /m ] lôùn hôn ñoăng 1,65 laăn; heô soâ nhieôt

ñieôn trôû 0,0042, khoâi löôïng rieđng 2,7

2

Dađy ñoăng coù ñöôøng kính 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 duøng cho caùp noôi hát vaø 0,8; 0,9; 1,1;

1,2; 1,3; 1,4 duøng cho caùp ñöôøng daøi Caùp noôi hay duøng chụ yeâu laø dađy 0,5;

0,6mm, coøn caùp ñöôøng daøi chụ yeâu söû dúng dađy 1,2mm

Dađy nhođm söû dúng trong cođng nghieôp cheâ táo caùp thođng tin coù ñöôøng kính 1,5;

1,55 ;1,8mm Nhöõng dađy daên naøy töông ñöông dađy daên ñoăng coù kích thöôùc 0,9;

1,2 vaø 1,4mm

Söû dúng dađy nhođm thay theâ ñoăng thì ñöôøng kính taíng 1,65=1,28 laăn Dađy daên

coù keât caâu theo nhöõng dáng ñöôïc theơ hieôn tređn H.2.2

Hình 1-2 Keât caâu dađy ñoăng cụa caùp thođng tin a- dađy daên ñaịc b- dađy meăm c- dađy löôõng kim d- dađy daên cho caùp thạ nöôùc

Trong nhöõng caùp caăn coù ñoô beăn cô hóc vaø ñoô meăm dẹo thì dađy daên ñöôïc xoaĩn

thaønh nhieău sôïi, thí dú 7, 12, 19 vv…hay ñöôïc laøm baỉng dađy löôõng kim

Dađy daên trong caùp thạ döôùi nöôùc ñöôïc laøm töø dađy daên coù kích thöôùc khaùc nhau,

tái trung tađm laø dađy daên coù kích thöôùc lôùn nhaât, coøn caùc lôùp ngoaøi laø nhöõng dađy

daên coù kích thöôùc nhoû hôn Nhöõng dađy daên tređn hình 1.2 laø dađy daên trong caùp

ñoẫi xöùng vaø dađy daên trong cụa caùp ñoăng trúc Dađy daên ngoaøi cụa caùp ñoăng trúc

coù caùc dáng nhö trong hình 1.3 döôùi ñađy

a) b) c) 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

cáp cách điện giấy có tgδ = 400.10 , còn ở cáp có cách điện bằng nhựa PE

cũng ở tần số này có tgδ = 5.10 Khi tần số tăng lên thì tổn hao còn tăng lên

nữa, chính vì vậy cáp cao tần chỉ sử dụng cách điện nhựa

4

− 4

−

Đặc tính điện của một số điện môi được thể hiện trên bảng 1-1:

Bảng 1-1 Tính chất điện của một số điện môi

Hệ số tổn hao tgδ.10-4 ở tần số

Tên điện môi Hệ số điện

môi ε

Độ bền điện kV/mm

Điện trở suất

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 đĩa nhựa, các đĩa 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

Hình 1-4 Các loại cách điện của cáp thông tin

Trong số các loại cách điện kể trên, loại cách điện bằng bầu nhựa là tốt hơn cả

do nó vừa có điện áp chọc thủng cao lại vừa có hệ số điện môi ε rất thấp

Bảng 1-2 là so sánh tính chất giữa các loại cách điện kể trên

Bảng 1-2 Tính chất điện của các dạng cách điện

Dạng cách điện Hệ số điện môi Độ bền điện kV/mm

1.2 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 điện)

Kết nối điện cảm đặc trưng cho ảnh hưởng của từ trường (cảm ứng từ)

Các đối tượng liên quan đến mỗi loại kết nối được xác định như sau:

Bảng 1-3: Phân loại các đối tượng gây cảm ứng, kết nối và cảm ứng

Đối tượng gây cảm ứng Đối tượng kết nối Đối tượng cảm ứng

Điện áp trên các dây dẫn

Dòng trên dây

Dòng đi vào đất

Điện dung tương hỗ Điện cảm tương hỗ Điện trở tương hỗ

Dòng điện nạp Sức điện động cảm ứng dọc Điện thế đất dịch chuyển

Dưới đây sẽ trình bày sơ lược về nguyên lý của các kết nối trên thông qua các

mạch tương đương Các nội dung chi tiết của từng loại kết nối sẽ được trình

bày trong các chương riêng biệt, bao gồm sự ảnh hưởng lên đường dây thông

tin do từng loại kết nối gây nên

1.2.1 Kết nối điện dẫn

Kết nối điện dẫn sinh ra khi hai mạch có một nhánh chung (hình 1-5) Nếu

xem mạch 1 là ĐDĐL và mạch 2 là ĐDTT, trên mạch 2 sẽ xuất hiện dòng

điện có hại Trong thực tế, thường xảy ra kết nối điện dẫn khi hệ thống nối đất

của ĐDĐL và ĐDTT không được cách ly với nhau

Hình 1-5 Kết nối điện dẫn giữa ĐDĐL và ĐDTT

1.2.2 Kết nối điện dung

Mô hình đơn giản về kết nối điện dung được thể hiện trong hình 1-6 dưới đây

Kết nối điện dung xảy ra do điện dung tương hỗ giữa hai mạch Giá trị điện

dung CPT phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai đường dây, nếu khoảng cách

gần thì điện dung lớn và ngược lại

Các thông số khác được thể hiện trên hình 1-6 bao gồm điện dung ĐDĐL đến

đất (CPG) và trở kháng giữa ĐDĐL và ĐDTT (ZPT) Tất cả các thông số trên

đều có ảnh hưởng đến hiện tượng nhiễu trên mạch thông tin Việc kiểm soát

các thông số trên là hết sức quan trọng, cần lưu ý trong quá trình thiết kế và

lắp đặt cáp

Để giảm điện áp nhiễu do kết nối điện dung giữa hai đường dây, phải giảm

điện dung CPT hoặc tăng trở kháng ZPT và Z0 Trong trường hợp không thể thay

đổi các thông số này, cần phải sử dụng cáp bọc để bảo vệ ĐDTT Các biện

pháp cụ thể sẽ được trình bày trong các chương sau

1.2.3 Kết nối điện cảm

Kết nối điện cảm xảy ra do hỗ cảm Lth giữa hai mạch như mô hình sau đây:

Hình 1-7 Kết nối điện cảm giữa ĐDĐL và ĐDTT

Khi dòng điện chạy trong mạch 1 sẽ sinh ra một từ trường tỉ lệ với nó Từ

trường này có thể gây cảm ứng trên mạch 2 (điện áp nhiễu VN), sinh ra dòng

điện Kết nối này là loại phổ biến nhất Cấu trúc hình học của dây dẫn và

khoảng cách giữa hai đường dây ảnh hưởng đến giá trị Lth và cường độ của kết

nối điện cảm

Để giảm ảnh hưởng của kết nối điện cảm, cần kiểm soát cấu trúc hình học của

dây dẫn và giữ khoảng cách thích hợp giữa các đường dây Cường độ từ trường

tỉ lệ thuận với dòng điện trong mạch ĐDĐL và tỉ lệ nghịch với khoảng cách

giữa hai đường dây

1.2.4 Aûnh hưởng của kết nối hỗn hợp

Hình 1-8 Kết nối hỗn hợp

Khi xem xét ảnh hưởng của ĐDĐL lên ĐDTT cần xét cùng lúc cả ba kết nối

(xem hình 1-8), trong đó ZGG là trở kháng đất – đất giữa ĐDĐL và ĐDTT

chính là kết nối điện dẫn giữa hai đường dây

1.3 CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC LÊN ĐƯỜNG

DÂY THÔNG TIN

1.3.1 Ảnh hưởng của tuyến đường dây điện lực

Các đường dây điện lực ở gần cáp thông tin có thể gây ảnh hưởng nhiễu và ảnh

hưởng nguy hiểm đến những người làm việc với cáp thông tin (lắp đặt, bảo

dưỡng, sửa chữa), đồng thời có thể làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường

của mạng viễn thông

Các đường dây điện lực, khi vận hành bình thường cũng như khi xảy ra các sự

cố (ví dụ, ngắn mạch 1 pha) có thể sẽ ảnh hưởng đến cáp thông tin thông qua

hiện tượng ghép điện, ghép từ và ghép galvanic…

Các ảnh hưởng của tuyến đường dây điện lực sang các đường dây thông tin bao

gồm:

1.3.1.1 Ảnh hưởng nguy hiểm

Là ảnh hưởng gây ra trên cáp thông tin một điện áp cảm ứng Điện áp cảm ứng

này phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống đường dây điện lực (cấp điện áp, độ an

toàn…), khoảng cách đi gần, chiều dài đi gần, đặc điểm đường dây thông tin, có

thể truyền lan trên cáp thông tin làm hư hỏng các thiết bị nối với nó và quan

trọng hơn là có thể gây nguy hiểm cho những người đang làm việc với đường

dây thông tin ở các khu vực lân cận vùng bị ảnh hưởng

1.3.1.2 Ảnh hưởng nhiễu

Là ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây thông tin, gây nhiễu cho

hoạt động trên đường dây thông tin Aûnh hưởng này cũng phụ thuộc vào đặc

điểm hệ thống đường dây điện lực (cấp điện áp, độ an toàn…), khoảng cách đi

gần, chiều dài đi gần, đặc điểm đường dây thông tin và các yếu tố che chắn

1.3.2 Ảnh hưởng tăng thế đất tại các NM điện, TBA và cột điện cao thế

Khi hệ thống điện có sự cố ngắn mạch chạm đất, sẽ xuất hiện dòng điện chảy

vào đất thông qua hệ thống tiếp đất (ví dụ: tiếp đất của trạm biến áp hoặc của

cột điện cao thế) Dòng điện này sẽ làm tăng điện thế của hệ thống tiếp đất so

với đất ở xa trong thời gian xảy ra sự cố trên đường dây điện lực Hiện tượng

này gọi là hiện tượng tăng thế đất

Tại khu vực trạm biến áp, rất hay xảy ra hiện tượng tăng thế đất Cường độ

tăng thế đất và phạm vi ảnh hưởng của nó phụ thuộc vào kích thước trạm, số

lượng và cấu trúc các dây dẫn vào trạm và cách thức bố trí tiếp đất của trạm

Tại vị trí cột điện cao thế cũng có hiện tượng tăng thế đất do các dòng sự cố và

các dòng sét Nếu đường dây điện lực có các dây tiếp đất và các dây này được

nối với hệ thống tiếp đất của các cột, xác suất xảy ra hiện tượng tăng thế đất

sẽ giảm đi

Các ảnh hưởng của hiện tượng tăng thế đất bao gồm:

Tại khu vực xảy ra hiện tượng tăng thế đất, xuất hiện điện áp chạm và điện áp

bước lớn có thể gây ra nguy hiểm đối với con người (những người đang làm việc với công trình cáp thông tin ở gần)

Làm xuất hiện điện áp cao trên thiết bị, đường dây thông tin gây hư hỏng cho

thiết bị, cáp…

Đồng thời, ảnh hưởng của dòng điện và điện áp lớn có thể sẽ gây nhiễu hệ

thống thông tin

1.4 MỨC ẢNH HƯỞNG CHO PHÉP

Trong phần này, các giá trị ảnh hưởng cho phép được tham khảo từ tiêu chuẩn

của ITU và các qui định hiện hành tại Việt Nam

1.4.1 Aûnh hưởng nguy hiểm

1.4.1.1 Sức điện động cảm ứng

a) Định nghĩa

Sức điện động cảm ứng là sức điện động cảm ứng xuất hiện trên đường dây

thông tin trong trường hợp đường dây điện lực xảy ra sự cố chạm đất, có thể

gây ảnh hưởng nguy hiểm đối với sức khỏe con người và hoạt động của thiết bị

thông tin

b) Mức ảnh hưởng cho phép

≤ 430 V đối với các đường dây điện lực nói chung

≤ 650 V đối với các đường dây điện lực có độ tin cậy cao (Nếu muốn áp dụng

giá trị này cần phải xây dựng tiêu chuẩn để đánh giá độ tin cậy của đường dây)

1.4.1.2 Điện áp cảm ứng thường xuyên nguy hiểm

a) Định nghĩa

Điện áp cảm ứng thường xuyên nguy hiểm là điện áp cảm ứng xuất hiện trên

thường, có thể gây ảnh hưởng nguy hiểm đối với sức khỏe con người và hoạt

động của thiết bị thông tin

b) Mức ảnh hưởng cho phép

≤ 60V với thời gian ảnh hưởng lớn hơn 2h;

≤ 150V với thời gian ảnh hưởng nhỏ hơn 2h

1.4.1.3 Cường độ điện trường

a) Định nghĩa

Cường độ điện trường là cường độ của trường điện của đường dây điện lực gây

ra tại một vị trí ở gần đường dây điện lực, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của

con người

b) Mức ảnh hưởng cho phép

Cường độ điện trường cho phép tại khu vực làm việc (với cáp thông tin) không

được vượt quá 5 kV/m

Không được làm việc tại khu vực có cường độ điện trường lớn hơn 25kV/m

Khi làm việc trong khu vực có cường độ điện trường trong khoảng 5-25 kV/m

thì phải trang bị an toàn và không được làm việc quá: T = 50/E – 2 (h)

Trong đó, E là cường độ điện trường tại nơi làm việc (kV/m)

Nếu làm việc ở nhiều nơi có cường độ điện trường khác nhau thì thời gian làm

việc tương đương không được vượt quá 8h/ngày đêm Thời gian làm việc tương đương được tính như sau:

)(

8

2

2 1

T

t T

t T

t T

En

En E

E E

E

td = ⎜⎜⎝⎛ + + + ⎟⎟⎠⎞Trong đó, tEi là thời gian làm việc thực tế ở những nơi có cường độ điện trường E1, E2…và TEi là thời gian làm việc cho phép ở những nơi có cường độ điện trường E1, E2…

1.4.1.4 Aûnh hưởng tăng thế đất

a) Định nghĩa

Tăng thế đất là sự tăng về điện thế của một hệ thống tiếp đất so với vùng đất

xung quanh nó Hiện tượng tăng thế đất thường xảy ra do các sự cố trong trạm

cao thế (hoặc cột cao thế) hoặc do sét làm phát sinh một dòng điện lớn chảy

vào hệ thống tiếp đất

b) Mức ảnh hưởng cho phép

Tăng thế đất trong khu vực lắp đặt cáp thông tin không được vượt quá 430 V

1.4.2 Aûnh hưởng nhiễu quy đổi (nhiễu tạp âm kế)

a) Định nghĩa

Điện áp nhiễu quy đổi (nhiễu tạp âm kế) là điện áp nhiễu xuất hiện trên mạch

dây thông tin, được quy về tần số 800 Hz do xét đến hệ số tác dụng âm thanh

của các tần số cơ bản và các sóng hài, có thể gây trở ngại đối với sự hoạt động

bình thường của thiết bị thông tin

b) Mức ảnh hưởng cho phép

Điện áp nhiễu quy đổi (nhiễu tạp âm kế) tại máy thuê bao cuối đường dây

thông tin không được vượt quá 1,0 mV

Phần II TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 2.1 TỔNG QUÁT

Để kiểm tra các thông số ảnh hưởng của đường dây điện lực lên đường dây

thông tin, cần tính toán các thông số sau đây:

- Sức điện động dọc

- Tăng điện thế đất

- Dòng điện nạp

- Điện áp pha – đất do kết nối điện dung Sau đó kết quả được so với các giá trị cho phép Khi giá trị tính toán cao hơn

giá trị cho phép, cần phải có biện pháp để đảm bảo điện áp dư nằm trong giới

hạn cho phép Quá trình tính toán kiểm tra được mô bằng lưu đồ sau:

Xác định các ĐD điện lực và thông tin

Xác định các thông số điện và hình học

Tính toán điện áp và dòng điện gây cảm ứng

Có vượt mức cho phép?

Xác định biện pháp bảo vệ

Có

KhôngBẮT ĐẦU

KẾT THÚC

Hình 2-1: Lưu đồ tính toán tổng quát

Các thông số ảnh hưởng được có thể được tính toán theo phương pháp đơn giản

hóa hoặc chính xác tùy theo mục đích kiểm tra

Ngoài trừ các trường hợp đặc biệt (như: điện trở đất quá cao, dòng gây cảm

ứng lớn, sóng hài của dòng và điện áp gây cảm ứng cao), cần xem xét các

thông số ảnh hưởng sau:

Bảng 2-1: Các thông số ảnh hưởng cần xem xét

Các ảnh hưởng được xem xét trong trường hợp

thông tin

Vận hành bình thường chạm đất Một pha chạm đất Hai pha

ĐD trên không, không có vỏ kim loại

Dòng nạp Điện áp dây- đất do kết nối điện dung

Sức điện

ĐD trên không, trung tính

nối đất hoặc qua trở kháng

nhỏ

Cáp ngầm hoặc

ĐD trên không, có vỏ kim loại

ĐD trên không, không có vỏ kim loại

động dọc

Cáp cao thế, trung tính nối

Cáp cao thế, trung tính

Nhà máy hoặc trạm biến

áp, trung tính nối đất hoặc

qua trở kháng nhỏ

Cột điện của ĐD cao thế,

trung tính nối đất hoặc qua

trở kháng nhỏ

thế đất

-

Trong phần lớn các trường hợp trong thực tế, chỉ cần phân tích các ảnh hưởng

nêu trong bảng sau:

Bảng 2-2: Các trường hợp quan trọng nhất

được xem xét

Các đại lượng được tính toán

ĐD cao áp trong lưới trung tính nối

đất trực tiếp hoặc qua trở kháng

nhỏ

Nhà máy điện hoặc trạm biến áp

có trung tính nối đất trực tiếp hoặc

qua trở kháng nhỏ

2.2 CÁC QUY ƯỚC

2.2.1 Vùng ảnh hưởng

Việc tính toán điện áp và dòng điện cảm ứng cần được thực hiện đối với tất cả

các đường dây thông tin nằm trong vùng ảnh hưởng

2.2.1.1 Kết nối điện cảm

Trong hầu hết các trường hợp kết nối điện cảm, vùng ảnh hưởng được giới hạn

bởi phạm vi ai = 3 km về hai bên của đường dây gây cảm ứng

Hình 2-2: Vùng ảnh hưởng trong trường hợp kết nối điện cảm

2.2.1.2 Kết nối điện dung

Trong trường hợp kết nối điện dung giữa đường dây ba pha và đường dây

thông tin, vùng ảnh hưởng được giới hạn bởi hai đường thẳng song song với

đường dây điện lực với khoảng ac theo hình dưới đây:

Hình 2-3: Vùng ảnh hưởng trong trường hợp kết nối điện dung

giữa đường dây ba pha và đường dây thông tin

2.2.1.3 Kết nối điện dẫn

a) Cột điện cao thế

Kết nối điện dẫn cần được xem xét khi khoảng cách từ chân cột điện cao thế

trong lưới trung tính nối đất đến đường dây thông tin nhỏ hơn 20 m Trong

trường hợp điện trở suất đất cao đến vài ngàn Ω.m thì vùng ảnh hưởng sẽ lớn

hơn

b) Nhà máy hoặc trạm biến thế

Trong trường hợp nhà máy hoặc trạm biến thế có máy biến thế trung tính nối

đất trực tiếp hoặc qua trở kháng nhỏ thì vùng ảnh hưởng lên đến 200 m tính từ

mép của lưới nối đất Trong trường hợp điện thế đất tăng cao (khoảng vài chục

ngàn vôn), vùng ảnh hưởng cần được tính lại theo phân bố điện thế thực tế

2.2.2 Chiều dài tính toán của đoạn đi gần

Chiều dài tính toán là chiều dài của hình chiếu của đoạn (đường dây thông tin)

đi gần lên đường dây điện lực gây cảm ứng Trong trường hợp có đoạn đường

dây thông tin đi theo hướng ngược lại, chiều dài tính toán của đoạn đó sẽ mang

dấu âm

Đường dây điện lực

Đường dây thông tin a) Đường dây điện lực thẳng

Đường dây điện lực

Đường dây thông tin

b) Đường dây điện lực gãy khúc

Hình 2-4: Chiều dài tính toán ∆l n 2.2.3 Đoạn tuyến không song song

Trong trường hợp tính toán đơn giản hóa, đường dây thông tin gồm các đoạn đi

không song song so với đường dây điện lực có thể thay thế bằng các đoạn đi

song song ∆l với khoảng cách là khoảng trung bình hình học d = d d

Đường dây thông tin nên được phân đoạn sao cho dmax không lớn hơn ba lần

dmin

Đường dây thông tin

Đường dây điện lực

Đoạn tuyến

Hình 2-5: Phân đoạn đường dây (điều kiện: d max /d min ≤ 3)

2.2.4 Đoạn tuyến giao chéo

Khi tính toán điện áp cảm ứng dọc bằng phương pháp đơn giản hóa, một đoạn

đường dây thông tin giao chéo có thể được xem tương đương một đoạn song

song cách 6 m, với chiều dài là hình chiếu của đoạn giao chéo trong phạm vi

10 m về hai phía đường dây điện lực

Đường dây thông tin

Đường dây điện lực

Đoạn tuyến tương đương:

Hình 2-6: Đoạn tuyến giao chéo

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

Để thiết lập các phương pháp tính toán, dưới đây trình bày hai khái niệm cơ

bản:

- Thủ tục tính toán đơn giản: dùng cho từng loại kết nối mà loại kết nối đó

phản ảnh các hiện tượng cảm ứng thông thường xảy ra trong thực tiễn Thủ tục

này cho phép kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các thông số cảm ứng

- Thủ tục tính toán chính xác hơn: phản ảnh hiện tượng vật lý thực của quá

trình cảm ứng do đó cho ra kết quả khá chính xác nếu biết được các thông số

cần thiết

Trên cơ sở hai khái niệm trên, dưới đây sẽ thiết lập ba cấp độ phương pháp

tính toán để tính điện áp và dòng điện trên các đường dây cần xem xét Các

phương pháp tính toán này sẽ được đánh giá theo năm đặc điểm

2.3.1 Phương pháp ước tính (đánh giá sơ bộ):

Tức là phương pháp đơn giản nhất được xác định bằng các đặc điểm sau:

a) Không sử dụng mô hình vật lý trong tính toán, mà mạch điện được thay thế

bằng sơ đồ rất đơn giản phản ảnh các đặc điểm cho trước với độ chính xác

xấp xỉ

b) Với giả thiết trên, chỉ sử dụng công thức đơn giản thay cho phương trình

mạch thực tế

c) Liên quan đến kỹ thuật tính toán, thuật toán bao gồm các quy tắc đơn giản

chỉ cần tính bằng máy tính tay hoặc máy vi tính thông thường Tính toán

thường được thay bằng việc sử dụng kết quả có sẵn ở dạng đồ thị hoặc tra

bảng

d) Sử dụng các đại lượng tổng quát thay cho các thông số mạch thực tế Điều

nay liên quan đến việc định nghĩa chính xác cấu trúc và các điều kiện vận

hành của các hệ thống cảm ứng và gây cảm ứng, thể hiện ở các tiêu chuẩn,

qui phạm, … Ví dụ: khi xem xét tác dụng của vỏ cáp, thay vì dùng các

thông số hình học và điện của vỏ cáp, ta sử dụng trực tiếp hệ số che chắn

của vỏ cáp do nhà sản xuất cung cấp hoặc theo tiêu chuẩn

e) Phương pháp ước tính có độ chính xác không cao bằng phương pháp chính

xác, nhưng có thể được dùng để xác định giá trị cảm ứng có vượt mức cho

phép hay không

Nguyên tắc của phương pháp ước tính và các thông số tổng quát sẽù được trình

bày trong phần cuối của chương này

2.3.2 Phương pháp đơn giản hóa (đường dây hai dây)

a) Mô hình vật lý của mỗi đường dây là hai dây với các thông số rãi có giá trị

không đổi dọc đường dây Tải và máy phát chỉ nối với đường dây ở hai đầu

Các nguồn phân bố tức là sức điện động cảm ứng dọc và nguồn dòng rẽ

nhánh trên mỗi đơn vị chiều dài có thể nối dọc đường dây, có giá trị là

hằng số (tối thiểu là trên mỗi phân đoạn)

Nói chung, bài toán cảm ứng được biểu diễn bằng một chuỗi các đường dây

hai dây Để tính xấp xỉ, mỗi đường dây hai sợi được giải riêng biệt, tuy

nhiên kết nối giữa các ĐD được mô phỏng bởi các nguồn liên quan Về

nguyên tắc, kết nối giữa hai mạch làm việc theo hai hướng, nhưng trong

thực tế (giải xấp xỉ) nó làm việc theo một hướng, từ mạch có giá trị điện áp

và dòng cao hơn đến mạch có giá trị thấp hơn

b) Mô hình toán học của ĐD hai dây được biểu diễn bằng các phương trình vi

phân điện áp và dòng điện dọc đường dây và bằng các định luật Kirchhoff

về dòng và áp theo các điều kiện biên

c) Trong phương pháp đơn giản hóa, các lời giải cho các phương trình mạch

nói trên được đưa ra dưới dạng biểu thức giải tích Đối với các đường dây

có nguồn không đồng dạng (ví du:ï sức điện động sinh ra do các đường dây

giao chéo) nên sử dụng kỹ thuật tính toán cao hơn

d) Để giải mạch ĐD hai dây cần phải biết các thông số ĐD (trở kháng nối tiếp

và điện dẫn rẽ nhánh theo đơn vị chiều dài) và các thông số ở phía hai đầu

Ngoài ra cũng cần biết thông số biểu diễn sự kết nối giữa mạch này với

mạch khác

e) Phương pháp đơn giản hóa có các hạn chế sau:

Về nguyên tắc, phương pháp này không áp dụng cho hệ thống không biểu

được bằng ĐD hai dây

Phương pháp này không thể mô phỏng các phần tử rời rạc tại điểm trung

gian của ĐD

2.3.3 Phương pháp chính xác (sử dụng mạch đầy đủ)

a) Mô hình vật lý, nghĩa là mạch tương đương, sử dụng cho tính toán chính

xác, có khả năng mô phỏng một đường dây có số dây tùy ý Hệ thống

đường dây nhiều dây có thể có các đặc điểm sau:

- Các thông số đường dây (các trở kháng nối tiếp và tổng dẫn rẽ nhánh

riêng và tương hỗ theo đơn vị chiều dài) có thể thay đổi dọc tuyến, trên mỗi

phân đoạn

- Đường dây nhiều dây có thể có đầu cuối bất kỳ, tức là cho phép kết nối

bằng trở kháng giữa các dây dẫn và dây chuẩn (ví dụ: đất) Các đầu cuối

cũng có thể là máy phát Tuy nhiên các đại lượng đầu cuối được giả thiết là

tuyến tính

- Hệ thống đường dây có thể bao gồm các phần tử rời rạc tại bất kỳ điểm

trung gian nào, chúng có thể có cùng tính chất với các đầu cuối

- Ngoài các nguồn nói trên, hệ thống đường dây có thể được cấp điện bằng

các nguồn phân bố, tức là sức điện động dọc và dòng rẽ nhánh theo đơn vị

chiều dài, biên độ có thể thay đổi theo từng phân đoạn

b) Công thức toán học của hệ thống đường dây nhiều dây được biểu diễn bằng

các phương trình vi phân điện áp và dòng dọc đường dây và bằng các định

luật Kirchhoff về dòng và áp cho các đầu cuối và các phần tử rời rạc trung

gian cùng với các điều kiện biên

c) Có thể áp dụng các phương giải tích và số để giải bài toán đường dây nhiều

dây biểu diễn bằng các phương trình toán học nói trên Nói chung, phương

pháp giải tích phù hợp với đường dây đồng dạng biểu diễn bằng các thông

số rải, còn phương pháp số thích hợp với đường dây không đồng dạng biểu

diễn bằng các phần tử khối hoặc các thông số rải Sử dụng phương pháp số

với đường dây thông số rải được trình bày trong chương 6

d) Nói chung, các số liệu đầu vào phải bao gồm các thông số đường dây, các

điều kiện biên và các giá trị nguồn Tuy nhiên, dữ liệu cần trong một

trường hợp cho trước phụ thuộc vào khả năng của máy tính sử dụng trong

tính toán Ví dụ: khi cần thủ tục đặc biệt để tính thông số đường dây (điện

trở, điện cảm, điện dung theo đơn vị chiều dài), lúc đó dữ liệu đầu vào gồm

dữ liệu hình học của đường dây, dây dẫn, và thông số về điện (điện trở

suất, hằng số điện môi, độ từ thẩm, …) của dây dẫn, cách điện và đất Nếu

thiếu thủ tục này, các thông số đường dây, tức là trở kháng nối tiếp và tổng

dẫn rẽ nhánh sẽ được dùng làm thông số đầu vào

e) Về nguyên tắc, phương pháp này không bị hạn chế Về mặt xấp xỉ của

phương pháp, nó chỉ phụ thuộc vào các thông số được sử dụng Về mặt

thuật toán, các thông số này không gây sai số, ngoại trừ các sai số rất nhỏ

do sử dụng phương pháp số Các sai số này có thể bỏ qua nếu so với độ

chính xác của đầu vào thu thập được

Bảng tóm tắt các phương pháp

sẵn có: đồ thị, bảng biểu

Biểu thức giải tích Kỹ thuật xếp chồng

Kỹ thuật giải tích (ĐD đồng dạng) hoặc số (không đồng dạng)

d) Thông số đầu

mức cho phép hay không

Hệ thống biểu diễn bằng mạch hai dây

Không thể mô phỏng các phần tử rời rạc ở giữa đường dây

Hệ thống biểu diễn bằng mạch nhiều dây Mô phỏng các phần tử rời rạc ở giữa đường dây

Ước tính mức độ cảm ứng cần quan tâm – cần các thông số tổng quát

Tính toán hàng ngày (gần đúng) – cần các thông số chi tiết

Tính toán chính xác – cần các thông số chi tiết

2.3.4 Lựa chọn phương pháp thích hợp

Để lựa chọn phương pháp thích hợp, cần phải xem xét các vấn đề sau:

Các thông số có sẵn hay không

Phần mềm tính toán, khả năng máy tính

Độ chính xác yêu cầu

Phương pháp ước tính phù hợp cho việc ước tính mức độ cảm ứng Phương

pháp này chỉ cần một thủ tục tính toán đơn giản, dễ dàng thực hiện khi có sẵn

các thông số tổng quát

Phương pháp đơn giản hóa phù hợp cho việc tính toán gần đúng của kỹ sư vận

hành, khi đã biết các thông số của mạch cần tính toán Ưu điểm của phương

pháp này là có thể tính toán riêng rẽ từng đường dây hai dây, do đó từng phần

của quá trình cảm ứng có thể được nghiên cứu riêng biệt

Phương pháp chính xác được sử dụng khi cần có kết quả chính xác và đã có

sẵn các thông số đầu vào cần thiết Phương pháp chính xác có thể dùng để

nghiên cứu hệ thống, ví dụ: xác định ảnh hưởng của một thông số có thể điều

khiển

2.4 CÁC THÔNG SỐ ĐỂ ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ

2.4.1 Dòng điện gây cảm ứng I

2.4.1.1 Dòng ngắn mạch chạm đất của đường dây điện cao thế

Trong trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất, dòng gây cảm ứng là giá trị

ban đầu của thành phần xoay chiều của dòng ngắn mạch trên đường dây điện

lực (song song với đường dây thông tin và đất) Trong tính toán đơn giản hóa,

có thể giả thiết chạm đất tại điểm cuối của đoạn dây thông tin bị ảnh hưởng

Nếu đường dây được nối với hai nguồn thì trường hợp xấu nhất phải được xem

xét (Hình 2-7) Giá trị thực tế của dòng ngắn mạch (biểu đồ dòng ngắn mạch

thực tế) nên được cung cấp từ đơn vị vận hành

I A (0), I B (0) : Dòng ngắn mạch ứng với điểm ngắn mạch tại trạm A hoặc trạm B

I A (x 1 ), I A (x 2 ) : Dòng ngắn mạch từ trạm A ứng với các điểm ngắn mạch x 1 hoặc x 2

I (x ), I (x ) : Dòng ngắn mạch từ trạm B ứng với các điểm ngắn mạch x hoặc x

Đường dây thông tin Từ trạm ATừ trạm B

2.4.1.2 Dòng ngắn mạch chạm đất tại nhà máy điện (NMĐ) hoặc trạm biến áp(TBA)

Nếu có một sự cố chạm đất bên trong hoặc bên ngoài NMĐ hoặc TBA có máy

biến áp trung tính nối đất trực tiếp hoặc qua trở kháng nhỏ, dòng điện IE đi vào

hệ thống nối đất sẽ gây tăng điện thế đất

Nếu sự cố chạm đất xảy ra trong NMĐ hoặc trong TBA thì chỉ có dòng thứ tự

không đi từ nguồn bên ngoài có thể gây tăng điện thế của hệ thống nối đất

Nếu sự cố chạm đất xảy ra bên ngoài NMĐ hoặc TBA, sự tăng điện thế hệ

thống nối đất gây ra bởi thành phần thứ tự không của dòng do chính trạm đó

cấp cho điểm sự cố và thành phần thứ tự không của dòng đi vòng trong dây nối

đất nối với trạm đó

Dây chống sét

Đất

2.4.2 Trở kháng kết nối Z

Đối với phương pháp đơn giản hóa, có thể dùng mô đun trở kháng kết nối Z =

jωM, với M là mô đun điện cảm tương hỗ

- với x < 10:

M = 142.5 + 45.96x – 1.413x2 – 198.4 lnx (µH/km)

- với x > 10:

M = 400/x2 (µH/km) Trong đó:

Nếu không có số liệu điện trở, có thể lấy giá trị gần đúng theo bảng PL3-2 ở phần Phụ lục

2.4.3 Hệ số che chắn k

Nếu không có các giá trị thực tế, hệ số che chắn có thể được tính như chương

4 Còn để tính gần đúng có thể dùng PL3-2 ở phần Phục lục

2.5 TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG TRONG CÁC

TRƯỜNG HỢP THỰC TẾ

Nếu không có phương tiện tính chính xác, nên bắt đầu bằng phương pháp ước

tính gần đúng các giá trị sức điện động dọc hoặc tăng điện thế đất Trong

trường hợp kết quả vượt mức cho phép và biện pháp bảo vệ dựa trên kết quả

này quá đắt, thì nên tính lại giá trị thực của sức điện động dọc hoặc tăng điện

thế đất theo phương pháp chính xác hơn, hoặc ước tính trên cơ sở đo đạt Nói

chung giá trị tính theo phương pháp chính xác hoặc đo đạt thường nhỏ hơn giá

trị ước tính gần đúng

Nên tính điện áp dây – đất nếu đủ cơ sở tính toán và biện pháp bảo vệ cần

thiết có thể dựa trên kết quả này

Trong bất kỳ trường hợp nào kết quả tính toán chính xác hoặc đo được có giá

trị (điện áp và dòng) lớn nhưng ở mức có thể chấp nhận, thì chỉ cần thực hiện

biện pháp bảo vệ thích hợp

Chương 3 KẾT NỐI ĐIỆN DUNG 3.1 TỔNG QUÁT

3.1.1 Các chú thích và giả thiết

Kết nối điện dung biểu diễn quan hệ giữa điện thế của đường dây gây cảm ứng

và dòng cảm ứng xảy ra trên mạch thông tin Trong trường hợp đường dây cảm

ứng cách ly với đất trong đoạn đi gần, kết nối là quan hệ giữa điện áp gây cảm

ứng và điện áp dây – đất sinh ra bởi cảm ứng điện dung

Kết quả của cảm ứng điện dung có thể là: dòng điện nạp (i0), trên mỗi đơn vị

chiều dài, đối với ĐDTT có nối đất qua trở kháng nhỏ, hoặc điện áp dây – đất

(V0) đối với ĐDTT cách ly với đất

Khi tính toán ảnh hưởng của đường dây ba pha, điện áp pha - đất được thay

bằng các thành phần đối xứng Các biểu thức ảnh hưởng cảm ứng do điện áp

thứ tự không trong hệ thống không cân bằng và do điện áp thứ tự thuận U1

hoàn toàn khác nhau và sẽ được nghiên cứu riêng biệt Trong trường hợp

đường dây một pha, chỉ tồn tại một loại điện áp là điện áp làm việc U đặt giữa

dây dẫn và đất hoàn toàn không cân bằng, thành phần cân bằng bằng không

Trong trường hợp đường dây ba pha, điện áp làm việc U là điện áp dây – dây

Đối với hệ thống ba pha cân bằng, mô đun điện áp thứ tự không U1 bằng U/√3

và U0 bằng không Nếu một pha trong hệ thống ba pha trung tính cách điện

chạm đất, mô đun của điện áp thứ tự không U0 bằng U/√3

Các ảnh hưởng cần được xem xét hoặc bằng thành phần cơ bản hoặc bằng một

trong các sóng hài của điện áp gây cảm ứng, phụ thuộc vào các qui tắc có tham

chiếu đến ảnh hưởng nguy hiểm hoặc nhiễu lên ĐDTT hay không Các tính

toán có giá trị đối với bất kỳ tần số nào, có thể là thành phần cơ bản hoặc

thành phần sóng hài của điện áp gây cảm ứng; với tần số 800Hz khi tính toán

trên cơ sở điện áp nhiễu loạn tương đương Có thể nói rằng biên độ của dòng

nạp sinh ra do kết nối điện dung tăng tỉ lệ với tần số Do đó với một sóng hài

bậc cao, ngay cả với biên độ nhỏ củng có thể làm tăng giá trị dòng nạp Ví dụ

nếu dòng gây cảm ứng có 9% sóng hài bậc 19 trong 100% thành phần cơ bản,

giá trị hiệu dụng của dòng nạp sóng hài khoảng gấp 2 (1.98) lần trị số hiệu

dụng của tần số cơ bản

Tại khoảng giao chéo hoặc lân cận có thể sinh ra phần lớn kết nối điện dung

Kết nối điện dung này có ảnh hưởng ngay cả với góc giao chéo 900 (trong khi

không có kết nối điện cảm với trường hợp này) Ý nghĩa của khoảng giao chéo

được nhấn mạnh nó thường không có các hiệu ứng che chắn

Tính toán kết nối điện dung áp dụng đối với trường hợp thực tế phụ thuộc vào:

Kết cấu, điều kiện vận hành và cấu trúc hình học của các đường dây đi gần

Độ chính xác của phép tính

Kỹ thuật tính toán được sử dụng

Khảo sát kết nối điện dung dựa trên các giả thiết sau:

Các đường dây là dài so với tất cả các kích thước khác Giả thiết các đường

dây song song với nhau và song song mặt đất

Sự ảnh hưởng do sự hiện diện của đất được xem xét bằng phương pháp ảnh

tĩnh điện Phương pháp này là chính xác nếu xem đất dẫn điện hoàn toàn

Cùng loại dây dẫn trên suốt đoạn đi gần đang xét

3.1.2 Các ký hiệu được sử dụng

Dưới đây là các ký hiệu sẽ được sử dụng Các thông số hình học được mô tả

trong các Hình 3-1 và Hình 3-2

UA, UB : Điện áp dây- đất của pha A, B …

U1 : Điện áp cần bằng (thứ tự thuận)

U0 : Điện áp thứ tự không

V : Điện áp dây dẫn cách điện, do kết nối điện dung sinh ra, V

i0 : Dòng nạp giữa dây dẫn hoặc nhóm dây dẫn và đất

le : Chiều dài đại số của đoạn đi gần (le có thể dương hoặc âm)

lt : Chiều dài của đường dây thông tin trong đoạn đi gần (lt luôn

dương)

a : Khoảng cách giữa đường dây điện lực và thông tin

b : Chiều cao trung bình của trọng tâm các dây dẫn đường dây điện

lực

c : Chiều cao trung bình của trọng tâm đường dây thông tin

dij : Khoảng cách giữa dây dẫn i và j

Dij : Khoảng cách giữa dây dẫn i và ảnh của dây dẫn j hoặc ngược lại

hi : Chiều cao của dây dẫn

s : Khoảng cách giữa hai dây của mạch thông tin

S : Khoảng cách trung bình của các dây dẫn của đường dây điện lực

nhiều pha Đối với đường dây ba pha có các dây dẫn A, B và C

Nếu SAB, SBC và SCA là các khoảng cách giữa chúng thì:

a) Khoảng cách và độ cao giữa ĐDĐL và ĐDTT

ĐDĐL ĐDTT

b) Dấu của khoảng cách trong t/h song song, chéo và giao chéo

ĐDĐL