Tính toán đề xuất giải pháp giảm suất cắt do sét cho đường dây 220kv pleiku 2 xekaman 1

Tính toán đề xuất giải pháp giảm suất cắt do sét cho đường dây 220kv pleiku 2 xekaman 1 Tính toán đề xuất giải pháp giảm suất cắt do sét cho đường dây 220kv pleiku 2 xekaman 1 Tính toán đề xuất giải pháp giảm suất cắt do sét cho đường dây 220kv pleiku 2 xekaman 1 luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM VĂN BÍNH C C TÍNH TỐN, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT DO SÉT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU - XEKAMAN R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM VĂN BÍNH TÍNH TỐN, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT DO SÉT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU - XEKAMAN C C R L T DU Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật điện : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHAN ĐÌNH CHUNG Đà Nẵng – Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phạm Văn Bính C C DU R L T ii TÍNH TỐN, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT DO SÉT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU - XEKAMAN Học viên: Phạm Văn Bính Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khoá: K37.KTĐ-KT (2018-2020) Trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Tây Nguyên nằm vùng có mật độ sét cao, đƣờng dây tải điện không (ĐDK) đa số đƣợc xây dựng khu vực địa hình có cao độ lớn, đồi núi, khô hạn, đất cằn cỗi, điện trở suất đất lớn dẫn đến hệ thống nối đất ĐDK lớn tốn Do vậy, tần suất cố sét (suất cắt) xảy ĐDK địa bàn Tây Ngun cao Cơng trình ĐDK 220kV Pleiku Xekaman nằm địa bàn Tây Nguyên đƣợc xây dựng nối liền từ Nhà máy Thủy điện Xekaman bên Lào đến Trạm 500kV Pleiku với tổng chiều dài tuyến 190,26 km, nhằm truyền tải hết công suất Nhà máy thủy điện Xekaman Xekaman San-xay từ Lào Việt Nam Phần đƣờng dây lãnh thổ Việt Nam, cột điện thiết kế đa số cột có cao trình lớn, nằm khu vực mật độ sét cao, có nhiều cung đoạn qua địa hình đồi núi, nhiều vị trí cột đƣợc đặt đỉnh đồi nên dễ thu hút tia sét Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài “Tính tốn, đề xuất giải pháp giảm suất cắt sét cho đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman 1” cần thiết nhằm đảm bảo việc cung cấp điện liên tục đƣờng dây Đảm bảo chất lƣợng nguồn cung cấp cho phụ tải ngày phát triển Việt Nam; liên kết lƣới điện góp phần đảm bảo phát triển lƣợng bền vững điều kiện hội nhập quốc tế, hợp tác liên kết khu vực; tạo điều kiện để khai thác, vận hành tối ƣu hệ thống điện Việt Nam Từ khóa: Tây Nguyên, mật độ sét, đƣờng dây tải điện không, suất cắt, 220kV Pleiku Xekaman C C R L T DU CALCULATE, PROPOSE SOLUTIONS TO REDUCE THE LIGHTNING TRIPPING RATE FOR TRANSMISSION LINE 220kV PLEIKU – XEKAMAN Abstract: The Highlands is located in a region of high lightning density, nowadays, most of overhead power transmission lines are built on high terrain, hilly, arid, barren land, soil is large resistivity so earthing system of overhead power transmission lines is large and costly Therefore, the frequency of incidents caused by lightning (the lightning tripping rate) occurring on the overhead power transmission lines in the Highlands region is quite high The 220kV Pleiku - Xekaman overhead power transmission line Construction located in the Highlands region which is built to connect from Xekaman Hydroelectric Plant on the side of Laos to 500kV Pleiku Station with a total length of 190.26 km, to transmit the full power of Xekaman and Xekaman San-xay hydroelectric plants from Laos to Vietnam The part of transmission line on the territory of Vietnam, most electric tower are designed with high elevation, tower position in the area of high lightning density, there are many sections going through mountainous terrain, many tower positions are located on the top of the hill so it is easy to attract the lightning Derived from the above, the title: “CALCULATE, PROPOSE SOLUTIONS TO REDUCE THE LIGHTNING TRIPPING RATE FOR TRANSMISSION LINE 220kV PLEIKU – XEKAMAN 1” is necessary, to ensure uninterrupted power supply of the transmission line Ensuring the quality of supplies for the ever-growing loads in Vietnam Grid connections contribute to ensuring sustainable energy development in the context of international integration, cooperation and regional integration; and creating conditions for optimal exploitation and operation of Vietnam's electricity system Key words: Highlands, lightning density, overhead power transmission lines, tripping rate, 220kV Pleiku - Xekaman iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đặt tên đề tài Cấu trúc luận văn C C R L T CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – XEKAMAN 1.1 Tổng quan sét tƣợng điện áp khí 1.1.1 Tổng quan sét điện áp khí 1.1.2 Tình hình giơng sét địa bàn tỉnh Gia Lai, Kontum khu vực đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman qua 1.2 Tổng quan tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman 1.2.1 Quy mô đƣờng dây 1.2.2 Các thông số kỹ thuật đƣờng dây 12 1.2.3 Bảng số liệu thông số kỹ thuật đƣờng dây 220kV Pleiku Xekaman 1: 14 1.3 Các biện pháp bảo vệ chống sét áp dụng đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman 14 1.3.1 Thiết địa 14 1.3.2 Các giải pháp quản lý vận hành Truyền tải điện Gia Lai: 15 1.4 Tình hình cố sét tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman 15 1.4.1 Các cố sét tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman (Phần lãnh thổ Việt Nam) giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019 15 1.4.2 Các cố sét tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman (Tuyến xét từ G0 đến G30 dài 92,744 km) giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019 17 DU iv 1.5 Kết luận 18 CHƢƠNG SUẤT CẮT TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – XEKAMAN 19 2.1 Lý thuyết tính suất cắt/ số lần cố đƣờng dây: 19 2.1.1 Phƣơng pháp tính suất cắt/ số lần cố theo cột điển hình (cổ điển) 19 2.1.2 Tính tốn thông số 22 2.1.3 Suất cắt điện đƣờng dây sét đánh vòng 24 2.1.4 Suất cắt điện đƣờng dây sét đánh vào dây chống sét khoảng vƣợt 26 2.1.5 Suất cắt điện đƣờng dây sét đánh vào đỉnh cột (kể số lần sét đánh vào dây chống sét gần đỉnh cột) 28 2.2 Phƣơng pháp tính theo vị trí cột 33 2.3 Tính tốn suất cắt đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman 34 2.3.1 Số liệu trạng đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman 1: 34 2.3.2 Tính tốn suất cắt/ số lần cố đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman theo phƣơng pháp vị trí cột: 34 2.4 Kết luận 36 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT 37 3.1 Các giải pháp giảm suất cắt thƣờng đƣợc sử dụng 37 3.1.1 Giảm điện trở nối đất 37 3.1.2 Giải pháp bổ sung cách điện 40 3.1.3 Lắp đặt chống sét van song song với chuỗi sứ 44 3.1.4 Giải pháp hỗn hợp (Kết hợp giảm điện trở nối đất, tăng chiều dài chuỗi cách điện, lắp đặt chống sét van) 46 3.2 So Sánh kinh tế phƣơng án 56 3.3 Kết luận 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 C C R L T DU TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1: Bảng tổng hợp phân loại chuỗi cách điện 13 1.2: Bảng tổng hợp phân loại kiểu tiếp địa 13 1.3 Tổng vụ cố sét tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019 15 2.1: Xác suất hình thành hồ quang trì 20 2.2: Giá trị hệ số hiệu chỉnh theo cấp điện áp 22 2.3 Kết tính suất cắt/ số lần cố đƣờng dây 35 3.1a: Bảng vị trí áp dụng trị số điện trở sau áp dụng giải pháp giảm điện trở nối đất 40 3.1b: Kết tính suất cắt/ số lần cố đƣờng dây sau giảm điện trở nối đất 40 3.1c: Hiệu giảm suất cắt vị trí cột sau áp dụng giải pháp giảm điện trở nối đất 40 3.2: Kết tính suất cắt/ số lần cố đƣờng dây sau tăng chiều dài chuỗi sứ 44 3.3a: Vị trí cột ƣu tiên lắp CSV 45 3.3b: Kết tính suất cắt/số lần cố sau đặt chống sét van 46 3.4: Vị trí cột cần cải tạo áp dụng giải pháp giảm điện trở nối đất, tăng chiều dài chuỗi cách điện, lắp đặt chống sét van dây dẫn: Nhƣ phụ lục đính kèm 51 3.5: Bảng tổng hợp kinh phí cải tạo hệ thống nối đất phƣơng pháp sử dụng bột GEM 52 3.6: Bảng tổng hợp chi phí đầu tƣ 56 C C R L T DU vi DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1: Các giai đoạn phóng điện sét biến thiên dịng điện sét theo thời gian 1.2a: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G0 đến G13 1.2b: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G14 đến G19 1.2c: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G20 đến G25 10 1.2d: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G26 đến G30 10 2.1: Đồ thị tính tốn quan hệ η Elv 20 2.2: Sơ đồ mạch điện sét đánh đỉnh cột chƣa có sóng phản xạ trở 30 2.3: Sơ đồ mạch điện sét đánh đỉnh cột chƣa có sóng phản xạ trở 32 2.4: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí cột đƣờng dây 35 3.1a: Sơ đồ thuật toán giảm điện trở nối đất 39 3.1b: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí đƣờng dây trƣớc sau giảm điện trở nối đất 40 3.2a: Sơ đồ thuật toán tăng chiều dài chuỗi sứ 43 3.2b: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí đƣờng dây trƣớc sau cải tạo tăng chiều dài chuỗi cách điện 43 3.3a: Sơ đồ thuật toán lắp đặt chống sét van dây dẫn 45 3.3b: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí đƣờng dây trƣớc sau cải tạo lắp đặt chống sét van 46 3.4: Thuật tốn cho giải pháp hỗn hợp: (a) Thuật tốn chính; 49 3.5: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí đƣờng dây trƣớc sau giảm điện trở nối đất, tăng chiều dài chuỗi cách điện, lắp đặt chống sét van 51 3.6: Nối đất kiểu tia cọc có bột GEM xung quanh tia để tăng tiết diện 54 C C R L T DU MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Địa bàn Tây Nguyên nằm vùng có mật độ sét cao Hơn nữa, để hạn chế ảnh hƣởng đƣờng dây không (ĐDK) cao áp đến quy hoạch phát triển sở hạ tầng, nhà cửa, cơng trình kiến trúc, giảm thiểu đền bù …, ĐDK đa số đƣợc thiết kế, xây dựng địa hình có cao độ lớn (đồi núi, khu vực đất đai canh tác hiệu quả…) Khi tuyến ĐDK qua khu vực này, thƣờng khu vực khô hạn nƣớc, khu vực đất cằn cỗi, điện trở suất đất lớn dẫn đến hệ thống nối đất ĐDK lớn tốn Do vậy, tần suất cố sét xảy đƣờng dây không địa bàn Tây Nguyên thƣờng cao Trong tuyến đƣờng dây truyền tải qua địa phận tỉnh Gia Lai, Cơng trình đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman đƣợc xây dựng nối liền từ Nhà máy Thủy điện Xekaman bên đất bạn Lào đến Trạm 500kV Pleiku với tổng chiều dài tuyến 190,26 km, nhằm truyền tải hết công suất Nhà máy thủy điện Xekaman Xekaman San-xay từ Lào Việt Nam Đƣờng dây trải dài lãnh thổ hai nƣớc Lào Việt Nam, cột điện thiết kế đa số cột có chiều cao 50m, cao trình lớn, nằm khu vực mật độ sét cao, có nhiều cung đoạn qua địa hình đồi núi cao, nhiều vị trí cột đƣợc đặt đỉnh đồi nên dễ thu hút tia sét Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài “Tính tốn, đề xuất giải pháp giảm suất cắt sét cho đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman 1” cần thiết nhằm đảm bảo việc cung cấp điện liên tục đƣờng dây Đảm bảo chất lƣợng nguồn cung cấp cho phụ tải ngày phát triển Việt Nam; liên kết lƣới điện góp phần đảm bảo phát triển lƣợng bền vững điều kiện hội nhập quốc tế, hợp tác liên kết khu vực; tạo điều kiện để khai thác, vận hành tối ƣu hệ thống điện Việt Nam C C R L T DU Mục đích nghiên cứu đề tài - Hạn chế suất cắt điện sét gây tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman nhằm đảm bảo đƣờng dây vận hành an toàn, cung cấp điện liên tục - Để có sở lý thuyết để tiến hành biện pháp cải thiện suất cắt đƣờng dây từ tiến hành biện pháp thực tế để kiểm nghiệm đƣờng dây Các kết bƣớc đầu cho phép tiến hành biện pháp đƣờng dây tƣơng tự Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc Gia Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman - Phạm vi nghiên cứu: Suất cắt điện sét tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku 2 – Xekaman Phƣơng pháp nghiên cứu - Phân tích cố sét cung đoạn tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman năm vận hành theo thông số đƣờng dây, mật độ sét, số vụ cố sét gây ra, địa hình, tính chất mơi trƣờng khu vực có đƣờng dây qua - Trên sở lý thuyết tính suất cắt số liệu thực tế lấy từ bình đồ đƣờng dây, số lần cố sét gây thực tế đƣợc theo dõi công tác quản lý vận hành để tính tốn số lần cố vị trí cột đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman - Trên sở số lần cố vị trí cột đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman đƣợc tính tốn, tác giả đề xuất giải pháp nhằm hạn chế số lần cố gây vị trí cột có số lần cố cao nhằm giảm suất cắt đƣờng dây Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Tính tốn, đề xuất giải pháp nhằm hạn chế số lần cố gây vị trí cột đƣờng dây, nhằm giảm suất cắt đƣờng dây xuống thấp giá trị yêu cầu cần đạt đƣợc - Làm sở để giúp đơn vị quản lý vận hành hạn chế tối đa điện sét đến đƣờng dây truyền tải 220kV, góp phần nâng cao đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục cho khu vực Tây Nguyên truyền tải tối đa công suất từ nhà máy phát điện lên lƣới điện Quốc Gia Đặt tên đề tài Căn vào mục tiêu nhiệm vụ nêu đề tài đƣợc đặt tên: “Tính tốn, đề C C R L T DU xuất giải pháp giảm suất cắt sét cho tuyến đường dây 220kV Pleiku – Xekaman 1” Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn đƣợc biên chế thành: Ngồi phần Mở đầu Kết luận có chƣơng phụ lục Bố cục nội dung luận văn gồm phần sau: Lời cam đoan Trang tóm tắt Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài (Tính cấp thiết đề tài) Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đặt tên đề tài Cấu trúc luận văn CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – XEKAMAN CHƢƠNG - SUẤT CẮT TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – XEKAMAN CHƢƠNG - ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT DO SÉT KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Quá trình nghiên cứu với cố gắng nỗ lực thân, quan tâm tạo điều kiện Truyền tải điện Gia Lai - Công ty Truyền tải điện 3, đặc biệt hƣớng dẫn tận tình TS Phan Đình Chung, luận văn đƣợc hoàn thành Tuy nhiên, luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót cần bổ sung, tham gia góp ý thầy cơ, đồng nghiệp bạn bè Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Hệ thống Điện Trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng giúp đỡ, hƣớng dẫn cho em hoàn thành luận văn Tác giả mong muốn sau luận văn tiếp tục có nghiên cứu sâu sắc đề tài giảm suất cắt cho đƣờng dây truyền tải C C DU R L T 4 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – XEKAMAN 1.1 Tổng quan sét tƣợng điện áp khí 1.1.1 Tổng quan sét điện áp khí Q điện áp khí sét đánh thẳng lên đƣờng dây sét đánh xuống gần mặt đất gây nên điện áp cảm ứng đƣờng dây, gây phóng điện cách điện đƣờng dây dẫn đến ngắn mạch buộc phải cắt điện Sét thực chất dạng phóng điện tia lửa khơng khí khơng khí với khoảng cách lớn Q trình phóng điện sét tƣơng tự nhƣ q trình phóng điện tia lửa điện trƣờng khơng đồng với khoảng cách phóng điện lớn Chính tƣơng tự cho phép mơ sét phịng thí nghiệm để nghiên cứu quy luật nghiên cứu biện pháp bảo vệ chống sét Ban đầu xuất phát từ mây dông dải sáng mờ kéo dài đợt gián đoạn phía mặt đất với tốc độ trung bình khoảng 105÷106 m/s Đây giai đoạn phóng điện tiên đạo đợt đƣợc gọi tiên đạo bậc Kênh tiên đạo dịng plasma mật độ điện tích khơng cao lắm, khoảng 1013÷ 1014 ion/m3 Một phần điện tích âm mây dông tràn vào kênh phân bố tƣơng đối dọc theo chiều dài (Hình 1.1a) C C R L T DU Hình 1.1a Hình 1.1b Hình 1.1c Hình 1.1d Hình 1.1: Các giai đoạn phóng điện sét biến thiên dịng điện sét theo thời gian Hình 1.1 a) Giai đoạn phóng điện tiên đạo Hình 1.1 b) Tia tiên đạo đến gần mặt đất hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt Hình 1.1 c) Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu Hình 1.1 d) Phóng điện chủ yếu kết thúc, dòng sét đạt giá trị cực đại 5 Thời gian phát triển kênh tiên đạo đợt kéo dài trung bình khoảng 1μs, tƣơng ứng tia tiên đạo dài thêm trung bình đƣợc khoảng vài chục mét đến bốn năm chục mét Thời gian tạm ngƣng phát triển hai đợt liên tiếp khoảng 30 ÷ 90μs Điện tích âm tổng từ mây tràn vào kênh tiên đạo Q = σ.L (với σ mật độ điện tích L chiều dài kênh) Điện tích thƣờng chiếm khoảng 10% lƣợng diện tích chạy vào đất lần phóng điện sét Dƣới tác dụng điện trƣờng tạo nên điện tích đám mây dơng điện tích kênh tiên đạo, có tập trung điện tích trái dấu (thƣờng điện tích dƣơng) vùng mặt đất phía dƣới đám mây dơng.Nếu vùng đất phía dƣới phẳng có điện dẫn đồng nơi điện tích cảm ứng tập trung nằm trực tiếp dƣới kênh tiên đạo Nếu vùng đất phía dƣới có điện dẫn khác điện tích tập trung chủ yếu vùng kế cận, nới có điện dẫn cao nơi nơi đổ sét Cƣờng độ điện trƣờng đầu kênh tiên đạo phần lớn giai đoạn phát triển (trong mây dơng), đƣợc xác định điện tích thân kênh điện tích tích tụ đám mây Đƣờng kênh tiên đạo khơng phụ thuộc vào tình trạng mặt đất vật thể mặt đất Chỉ kênh tiên đạo cách mặt đất độ cao thấy rõ dần ảnh hƣởng tập trung điện tích mặt đất vật thể dẫn điện nhô khỏi mặt đất hƣớng phát triển tiếp tục kênh Kênh phát triển theo hƣớng có cƣờng độ điện trƣờng lớn Nhƣ vậy, vị trí đổ sét mang tính chọn lọc Nên kỹ thuật ngƣời ta lợi dụng tính chọn lọc để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho cơng trình cách dùng dây thu sét kim loại đƣợc nối đất tốt, đặt cao cơng trình cần bảo vệ để hƣớng sét phóng vào đó, hạn chế khả sét đánh vào cơng trình Ở nơi vật dẫn có độ cao (nhà chọc trời, cột ăng ten) từ đỉnh nơi điện tích trái dấu tập trung nhiều đồng thời xuất ion hóa tạo nên dịng tiên đạo phát triển hƣớng lên đám mây dông Chiều dài kênh tiên đạo từ dƣới lên mây tăng theo độ cao vật dẫn tạo điều kiện dễ dàng cho định hƣớng sét đánh vào vật dẫn Khi kênh tiên đạo xuất phát từ mây dông tiếp cận mặt đất hay tiếp cận kênh tiên đạo ngƣợc chiều bắt đầu giai đoạn phóng điện ngƣợc lại hay phóng điện chủ yếu, tƣơng tự nhƣ q trình phóng điện ngƣợc chất khí điện trƣờng khơng đồng (Hình 1.1b) Trong khoảng cách khí cịn lại đầu kênh tiên đạo mặt đất cƣờng độ điện trƣờng tăng cao gây nên ion hóa mãnh liệt dẫn đến hình thành dịng plasma mật độ điện tích 1016÷ 1019 ion/m3 cao nhiều so với mật độ điện tích tia tiên đạo, điện dẫn tăng lên hàng trăm lần, điện tích cảm ứng từ mặt đất tràn ngƣợc thực tế đầu dòng mang điện đất làm cho cƣờng độ trƣờng đầu C C DU R L T 6 dòng tăng lên gây ion hóa mãnh liệt nhƣ dòng plasma điện dẫn cao tiếp tục phát triển ngƣợc lên theo đƣờng chọn sẵn kênh tiên đạo Tốc độ phát triển kênh kênh phóng ngƣợc cao vào khoảng 1,5x1017÷ 1,5x108 m/s (bằng 0,05÷0,05 lần vận tốc ánh sáng) tức nhanh gấp trăm lần tốc độ phát triển tiên đạo hƣớng xuống Vì mật độ điện tích cao đốt nóng mãnh liệt nên tia phóng điện chủ yếu sáng chói (gọi chớp) giản nỡ đột ngột khơng khí bao quanh phóng điện chủ yếu tạo nên đợt sóng âm mãnh liệt gây nên tiếng nổ chát chúa (gọi sấm) Đặc điểm quan trọng phóng điện chủ yếu cƣờng độ dịng điện lớn Nếu ν tốc độ phóng điện σ mật độ điện tích dịng sét đạt giá trị cao kênh phóng điện chủ yếu lên đến đám mây dông bằng: is = ν.σ (Hình 1.1c) Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tới đám số điện tích cịn lại mây theo kênh phóng điện chạy xuống đất tạo nên chỗ sét đánh dịng điện có trị số định giảm nhanh tƣơng ứng với phần sóng (Hình 1.1d) Kết quan trắc sét cho thấy rằng, sét thƣờng gồm nhiều lần phóng điện nhau, trung bình ba lần, nhiều đến vài ba chục lần Thời gian lần phóng điện trung bình khoảng 30 ÷ 50 ms, nhƣng kéo dài đến 0,1s có dịng khơng đổi giai đoạn kết thúc Các lần phóng điện sau có dịng tiên đạo phát triển liên tục (không phải đợt nhƣ lần đầu), không phân nhánh theo quĩ đạo lần đầu nhƣng với tốc độ cao 2x106 m/s, thƣờng gọi tiên đạo hình kim cịn có tên gọi tiên đạo hình mũi tên Mỗi lần phóng điện tạo nên xung dịng sét Các xung sét sau thƣờng có biên độ bé hơn, nhƣng độ dốc đầu sóng cao nhiều so với xung Một sét kéo dài đến 1,33s Sự phóng điện nhiều lần sét đƣợc giải thích nhƣ sau: đám mây dơng có nhiều trung tâm điện tích khác hình thành dịng khơng khí xốy mây Lần phóng điện dĩ nhiên xảy đất trung tâm điện tích có cƣờng độ điện trƣờng cao Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo hiệu trung tâm điện tích với trung tâm điện tích khác kế cận thực tế khơng thay đổi đáng kể có ảnh hƣởng qua lại chúng Nhƣng kênh phóng điện chủ yếu lên đến mây trung tâm điện tích đám mây thực tế mang điện đất làm cho hiệu trung tâm điện tích phóng với trung tâm điện tích lân cận tăng lên dẫn đến phóng điện chúng với nhau, trình xảy nhanh Trong kênh phóng điện cũ cịn điện dẫn định khử ion chƣa hoàn toàn, nên phóng điện tiên đạo lần sau theo quỹ đạo đó, liên tục với tốc độ cao lần đầu Phóng điện sét xảy đám mây mang điện tích khác C C DU R L T 7 trung tâm điện tích đám mây lƣỡng cực, nhiên điện áp hệ thống điện, hỏa hoạn hƣ hỏng cơng trình mặt đất xảy có phóng điện sét phía mặt đất Vì vậy, xét đến sét mây dơng mặt đất tác hại hệ thống điện Sét mây - đất xảy với tiên đạo mang điện tích dƣơng xuất phát từ phần mang điện tích dƣơng đám mây, nhƣng thấy Loại sét dƣơng có xung nhất, có biên độ dịng tổng điện tích lớn, thời gian sóng kéo dài Tác dụng phá hoại lớn, đặc biệt hiệu ứng nhiệt Sự nguy hiểm điện áp khí Khi xảy điện áp khí tức xảy phóng điện sét tồn lƣợng dịng sét tản vào lòng đất qua hệ thống nối đất vật bị sét đánh trực tiếp Quá điện áp khí sét đánh trực tiếp vào vật cần bảo vệ sét đánh xuống mặt đất gần gây nên điện áp cảm ứng lên vật cần bảo vệ Khi sét đánh điện áp sét cao chọc thủng cách điện thiết bị gây thiệt hại kinh tế nguy hiểm cho ngƣời Đối với thiết bị điện, điện áp khí thƣờng lớn nhiều điện áp thí nghiệm xung kích cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hỏng thiết bị quan trọng nhƣ máy biến áp, máy cắt, thiết bị bù, … Đặc biệt đƣờng dây tải điện khơng phần tử có chiều dài lớn hệ thống điện nên thƣờng bị sét đánh chịu tác dụng q điện áp khí Sóng q điện áp khơng gây nên phóng điện cách điện đƣờng dây, đƣa đến cắt điện mà cịn truyền theo đƣờng dây vào trạm gây nguy hiểm cho điện thiết bị trạm, sét đánh trực tiếp vào dây dẫn vào cột gây phóng điện ngƣợc đoạn đƣờng dây gần trạm dẫn đến khả gián đoạn cấp điện cho phụ tải cố cắt điện gây thiệt hại ảnh hƣởng lớn Kinh tế - Xã hội – An ninh – Quốc phòng C C R L T DU 1.1.2 Tình hình giơng sét địa bàn tỉnh Gia Lai, Kontum khu vực đường dây 220kV Pleiku – Xekaman qua Theo nghiên cứu Viện Vật lý địa cầu, Việt Nam nằm tâm dông sét châu Á, ba tâm dơng giới có hoạt động dơng sét mạnh Mùa dông Việt Nam tƣơng đối dài tháng kết thúc vào tháng 10 Số ngày dơng trung bình khoảng 100 ngày/ năm số dơng trung bình 250 giờ/ năm Trên hoạt động dơng tƣơng đối mạnh có độ chênh lệch lớn mức độ hoạt động dông vùng Sự chênh lệch nhiều yếu tố khác gây ra, có yếu tố phân chia lãnh thổ dãy núi cao có hƣớng khác nhau, làm tăng cƣờng hoạt động dơng vùng hạn chế hoạt động dông vùng khác Hai Tỉnh Gia Lai Kontum địa bàn có mật độ giơng sét cao nƣớc, đặc biệt khu vực Huyện Chƣ Păh, Huyện IaGrai - Tỉnh Gia Lai địa bàn Huyện Sa Thầy, Huyện Ngọc Hồi TP Kon Tum - Tỉnh Kontum Địa hình miền núi hiểm trở, giông sét nhiều Theo số liệu mật độ sét (do Viện Vật lý Địa cầu cung cấp): mật độ sét khu vực hai Tỉnh Gia Lai, Kontum (nơi có đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman qua) trung bình 8,2 cú sét đánh/ km2/ năm 1.2 Tổng quan tuyến đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman 1.2.1 Quy mô đường dây Đƣờng dây 220kV Xekaman - Pleiku (phần lãnh thổ Việt Nam) qua địa phận hai tỉnh Kon Tum Gia Lai có đặc điểm nhƣ sau: - Điểm đầu (ĐĐ) : điểm G0 gần biên giới Việt Nam – Lào - Điểm cuối (ĐC) : Thanh 220kV TBA 500kV Pleiku - Điện áp định mức: 230kV - Số mạch :2 - Chiều dài tuyến nghiên cứu: Từ ĐĐ (biên giới Việt –Lào) – G30 : dài 92,744 km, có kết cấu mạch - Số góc lái : 31 góc lái từ G1, G1A, G1B, G2, G3 đến G29 (không kể điểm đầu (điểm G0) điểm cuối tuyến khảo sát (điểm G30)) - Dây dẫn : dây nhôm lõi thép phân pha 2xACSR-400/51 - Dây chống sét : sử dụng 01 dây cáp thép GSW-70 01 dây chống sét kết hợp cáp quang OPGW-70 - Hành lang tuyến : từ tim tuyến bên 10,8 m (tổng cộng 21,6 m); - Diện tích sử dụng đất, bao gồm: + Diện tích chiếm đất vĩnh viễn chân móng cột điện + Diện tích bị ảnh hƣởng hành lang an tồn theo Nghị định 14/2014/NĐCP, ngày 26/02/2014 Chính Phủ - Địa điểm xây dựng : + Tỉnh Kon Tum, gồm huyện Ngọc Hồi, Sa Thầy TP Kon Tum + Tỉnh Gia Lai, gồm huyện Chƣ Păh, huyện IaGrai TP Pleiku - Cách điện: dùng loại cách điện composite Sử dụng chuỗi đỡ đơn với vị trí cột đỡ bình thƣờng, vị trí cột đỡ vƣợt đƣờng Quốc lộ, vƣợt sơng lớn,… sử dụng chuỗi đỡ kép, chuỗi néo sử dụng chuỗi néo kép - Cột : dùng cột thép mạ kẽm - Móng cột : dùng móng bê tơng cốt thép đúc chỗ cho móng trụ - Tiếp địa : sử dụng loại tiếp địa hình tia cọc – tia kết hợp phù hợp với điện trở suất vùng đất tuyến đƣờng dây qua C C DU R L T 9 - Xây dựng trạm lặp quang xã Đăk Kan, huyện Ngọc Hồi, tỉnh Kon Tum - Xây dựng nhà quản lý vận hành đội đƣờng dây dự kiến huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum - Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái cụ thể nhƣ Hình 1.2 (Bao gồm: Hình 1.2a, Hình 1.2b, Hình 1.2c, Hình 1.2d) C C R L T DU Hình 1.2a: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G0 đến G13 Hình 1.2b: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G14 đến G19 10 Hình 1.2c: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G20 đến G25 C C R L T DU Hình 1.2d: Sơ đồ mặt tuyến vị trí góc lái từ G26 đến G30 MÔ TẢ TUYẾN ĐƢỜNG DÂY a Đoạn 1: Từ G0 – G8 dài 20.920 m: Xuất phát từ G0 (Biên giới Việt – Lào) tuyến sâu vào khu vực đồi núi cao, để tránh khu cửa kinh tế Bờ Y tạo G1 Tại G1 tuyến lái trái qua đất trồng màu cao su tạo G1A, từ G1A tuyến vƣợt đƣờng nhựa cửa tạo góc G1B, G2, G3, G4 Từ G4 tuyến lái phải qua khu quy hoạch kinh tế cửa Bờ Y đến G5, từ G5 tuyến lái trái qua đất trồng cao su bạch đàn, cắt qua Quốc lộ 40 G6 Tại G6 tuyến lái trái cắt qua quốc lộ 14C tạo G7 đến G8 Địa hình tuyến qua phức tạp nhiều đồi núi cao, khe vực sâu Đất canh tác 11 chủ yếu cao su, hoa màu rừng tự nhiên, địa phận thuộc xã Đăk Sú, xã Đăk Kan, huyện Ngọc Hồi, tỉnh Kon Tum Địa hình địa vật đặc biệt tuyến qua: + Vƣợt Quốc lộ 40 (lý trính km3+928) : 01 lần + Vƣợt Quốc lộ 14C (lý trình km2+850) : 01 lần + Vƣợt đƣờng nhựa : 04 lần + Số nhà bị ảnh hƣởng hành lang : 18 nhà + Đƣờng dây 22kV : 02 lần + Đƣờng dây 0,4kV : 01 lần + Đƣờng dây thông tin : 01 lần b Đoạn 2: Từ G8 – G18 dài 36.206 m: Từ G8 tuyến lái phải khu quy hoạch kinh tế cửa Bờ Y qua đất trồng cao su, thông trồng màu, tạo góc G9, G10 Từ G10 tuyến khoảng 1km hết khu quy hoạch kinh tế cửa Bờ Y cách xa Quốc lộ 14, băng qua khu đồi núi thấp tạo góc lái bên trái tỉnh lộ 675 vƣợt qua tỉnh lộ 675 đến G18 Địa hình tuyến qua chủ yếu đồi đất thấp, đất canh tác chủ yếu trồng cao su, cà phê, thông hoa màu, địa phận tuyến qua thuộc xã Đăk Kan, huyện Ngọc Hồi, xã Rờ Kơi, thị trấn Sa Thầy, xã Sa Nghĩa, xã Sa Nhơn thuộc huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum Địa hình địa vật đặc biệt tuyến qua: + Vƣợt tỉnh lộ 675 : 01 lần + Số nhà bị ảnh hƣởng hành lang : 13 nhà + Đƣờng dây 35kV : 01 lần + Đƣờng dây 22kV : 02 lần + Đƣờng dây 0,4kV : 01 lần + Đƣờng dây thông tin : 02 lần C C R L T DU c Đoạn 3: Từ G18 – G21 dài 11.825 m: Từ G18 tuyến lái phải qua đất trồng màu cao su khu đồi thấp đến G19 Tại G19 tuyến lái phải qua đất trồng màu lẫn cao su vƣợt qua sông PôKô tạo G20 G21 Địa phận tuyến qua thuộc xã Sa Bình thuộc huyện Sa Thầy xã Ia Chim thuộc thị xã Kon Tum, tỉnh Kon Tum Địa hình địa vật đặc biệt tuyến qua: + Vƣợt đƣờng nhựa : 03 lần + Vƣợt sông PôKô : 01 lần + Đƣờng dây 22kV : 01 lần + Đƣờng dây 0,4kV : 02 lần 12 d Đoạn 4: Từ G21 – G27 dài 20.768 m: Tại G21 tuyến lái phải qua đất trồng màu tạo G22 Tại G22 tuyến lái qua đất trồng màu, vƣợt qua hồ thủy điện Yaly sau tuyến qua đồi thấp tạo thêm góc lái G23, G24, G25 để đến G27 Địa hình tuyến qua đồi đất thấp, đất canh tác chủ yếu trồng cao su, cà phê, điều hoa màu Địa phận tuyến qua thuộc xã Ia Chim, thị xã Kon Tum, tỉnh Kon Tum xã Ia Mơ Nơng, xã Ia Phí, xã Ia Ka, xã Nghĩa Hòa thuộc huyện Chƣ Pah, tỉnh Gia Lai Địa hình địa vật đặc biệt tuyến qua: + Số nhà bị ảnh hƣởng hành lang : 15 nhà + Đƣờng dây 22kV : 01 lần + Vƣợt hồ Yaly : 01 lần e Đoạn 5: Từ G27 – G29 dài 2.058 m: Từ G27 tuyến băng qua đồi trồng cà phê vƣợt qua đƣờng thủy điện Yaly đến G28 Tại G28 tuyến lái trái cắt qua đƣờng dây 500kV PleiKu – YaLy lần đến G29 Địa hình tuyến qua tƣơng đối phẳng, đất canh tác chủ yếu cà phê hoa màu, địa phận thuộc xã Nghĩa Hòa, huyện Chƣ Păh, tỉnh Gia Lai Địa hình địa vật đặc biệt tuyến qua: + Vƣợt tỉnh lộ 661 : 01 lần + Số nhà bị ảnh hƣởng hành lang : 10 nhà + Đƣờng dây 500kV : 02 lần + Đƣờng dây 35kV : 01 lần + Đƣờng dây 22kV : 02 lần + Đƣờng dây 0,4kV : 01 lần C C R L T DU f Đoạn 6: Từ G29 – G30 dài 967 m: Từ G29 tuyến lái phải băng qua đồi cà phê, cắt qua đƣờng dây 220kV Sêsan đến G30 trùng với đƣờng dây 220kV Sêsan – Pleiku có (Trong khoảng cột 146-147, cách cột 147 khoảng cách 97m) Địa hình địa vật đặc biệt tuyến qua: + Cắt qua đƣờng dây 220kV : 02 lần + Cắt qua đƣờng dây 22kV : 01 lần + Đƣờng dây 0,4kV : 01 lần + Số nhà bị ảnh hƣởng hành lang : 01 nhà 1.2.2 Các thơng số kỹ thuật đường dây Điểm đầu : điểm G0 gần biên giới Việt Nam – Lào Điểm cuối : G30 (vị trí bắt đầu trùng với đƣờng dây 220kV Sêsan – Pleiku 13 có) Số mạch : 02 mạch Loại cột : Cột thép hình mạch (Loại cột néo TP.222 cột đỡ SP.222, ngồi cịn số cột có ký hiệu khác số vị trí đặc biệt) Loại cách điện: Cách điện composite, cụ thể nhƣ bảng sau: Bảng 1.1: Bảng tổng hợp phân loại chuỗi cách điện Stt Chuỗi cách điện Ký hiệu Chuỗi cách điện néo kép dây dẫn Chuỗi cách điện néo ngƣợc kép dây dẫn Chuỗi cách điện đỡ lèo dây dẫn CĐLC70-1 Chuỗi cách điện đỡ đơn dây dẫn CĐC120-1 Chuỗi cách điện đỡ kép dây dẫn Chuỗi cách điện đỡ đơn dây dẫn Chuỗi cách điện đỡ kép dây dẫn CNC160-2 CNNC160-2 C C R L T DU CĐC120-2 CĐC70-1 CĐC70-2 Bố trí DCS : 02 DCS treo đỉnh cột, sử dụng 01 dây cáp thép GSW-70 01 dây chống sét kết hợp cáp quang OPGW-70 Loại tiếp địa : Kiểu cọc - tia kết hợp, cụ thể nhƣ bảng sau: Bảng 1.2: Bảng tổng hợp phân loại kiểu tiếp địa Stt Kiểu Tiếp địa Ký hiệu Tiếp đất cọc tia kết hợp TĐ-2x50 Tiếp đất cọc tia kết hợp TĐ4x50 Tiếp đất cọc tia kết hợp 2xTĐ4x50 Tiếp đất cọc tia kết hợp TĐ6x50-30 Tiếp đất cọc tia kết hợp TĐ8x50-48 Tiếp đất cọc tia kết hợp TĐ10x50-100 Tiếp đất cọc tia kết hợp TĐ12x50-144 Bố trí dây dẫn : Dây dẫn bố trí dọc từ xuống dƣới Loại dây dẫn : dây nhôm lõi thép phân pha 2xACSR-400/51 Tổng chiều dài đƣờng dây (mạch kép): 92,744 km 14 C C R L T DU Hình 1.3 Loại cột điện sử dụng đường dây 220kV Pleiku - Xekaman 1.2.3 Bảng số liệu thông số kỹ thuật đường dây 220kV Pleiku Xekaman 1: Bảng 1.3 Bảng số liệu thông số kỹ thuật đƣờng dây 220kV Pleiku Xekaman 1: Như phụ lục biểu đồ đính kèm về: Chiều cao cột Hc (m), Điện trở nối đất chân cột Rc (Ohm), Chiều dài khoảng vượt quy đổi Lkv (m) 1.3 Các biện pháp bảo vệ chống sét áp dụng đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman 1.3.1 Thiết địa Đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman đƣợc thiết kế treo dây chống sét đỉnh cột 02 phía Để tản dịng điện sét xuống đất, dây chống sét đƣợc liên kết với cột thép hệ thống tiếp địa đoạn dây lèo nối đất đỉnh cột tất vị trí Hệ thống tiếp địa đƣợc lắp đặt khu vực chân cột điện liên kết với cột thép đoạn cờ tiếp địa loại thép đƣờng kính F12 Hệ thống tiếp địa hữu đƣợc thiết kế theo kiểu tia - cọc kết hợp, số lƣợng cọc 15 tiếp địa sử dụng vị trí từ đến 12 cọc Các chủng loại tiếp địa đƣợc sử dụng tuyến đƣờng dây gồm có: TĐ-2x50; TĐ4x50; 2xTĐ4x50; TĐ6x50-30; TĐ8x5048; TĐ10x50-100; TĐ12x50-144 1.3.2 Các giải pháp quản lý vận hành Truyền tải điện Gia Lai: Giá trị điện trở hệ thống tiếp địa đƣợc đơn vị đo kiểm tra định kỳ năm lần nhằm kịp thời phát khiếm khuyết, hƣ hỏng hệ thống tiếp địa Khi kết đo điện trở tiếp địa không đạt theo Quy phạm quy định hành, đơn vị quản lý khẩn trƣơng thực hạng mục sửa chữa nhƣ bổ sung thay hệ thống tiếp địa công tác sửa chữa lớn, sửa chữa thƣờng xuyên Các hạng mục sửa chữa khác đƣợc đơn vị thực song song với trình quản lý vận hành đƣờng dây nhƣ: Sơn tiếp địa rỉ, hàn tia tiếp địa bị đứt gãy, xử lý tiếp xúc tiếp địa tiếp xúc tiếp địa chân cột, … Hiện đƣờng dây chƣa đƣợc áp dụng giải pháp chống sét khác C C 1.4 Tình hình cố sét tuyến đường dây 220kV Pleiku – Xekaman 1.4.1 Các cố sét tuyến đường dây 220kV Pleiku – Xekaman (Phần lãnh thổ Việt Nam) giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019 Bảng 1.3 Tổng vụ cố sét tuyến đường dây 220kV Pleiku – Xekaman giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019 R L T S TT Đƣờng dây cố DU Ngày cố Vị trí Giờ Pha Đơn vị Chi tiết nguyên /khoảng cố cố quản lý nhân cố cột cố 01/8/2017 23h11' C 213 273 Pleiku 271 Xekaman 05/5/2018 20h57' B Sét đánh, phóng điện 03-04 tán cách điện chuỗi cách điện PTC3 Composite & Cụm bulong chữ U treo khánh chuỗi cách điện đỡ kép pha C Có vết phóng điện dọc PTC2 theo chuỗi cách điện néo kép pha B phía 16 S TT Đƣờng dây cố Ngày cố Vị trí Giờ Pha Đơn vị Chi tiết nguyên /khoảng cố cố quản lý nhân cố cột cố Xekaman1 07/5/2018 14h45' C 134 C C R L T DU 27/6/2018 03h13' 25/7/2018 17h15' 28/5/2019 15h14' C B A Có vết phóng điện nám đen hai composite cách điện composite phía ngồi vết phóng PTC2 điện nám đen chảy dọc 7-8 cánh đầu phía ngồi dây dẫn; vết phóng điện nám đen chảy dọc cánh composite phía xà 58 Do giông sét đánh PTC2 trực tiếp vào dây dẫn Pha C 210 Do giông sét đánh PTC3 trực tiếp vào dây dẫn Pha B 11 Do giông sét đánh PTC2 trực tiếp vào dây dẫn Pha A 17 S TT Đƣờng dây cố 19/9/2016 16h48' A 02/5/2017 15h31' 274 Pleiku 272 Xekaman 11 A 22/9/2016 15h49' 10 Vị trí Giờ Pha Đơn vị Chi tiết nguyên /khoảng cố cố quản lý nhân cố cột cố Ngày cố C 74 Do giông sét đánh PTC2 trực tiếp vào dây dẫn Pha A 42 Do giông sét đánh PTC2 trực tiếp vào dây dẫn Pha A 125 Do giông sét đánh PTC2 trực tiếp vào dây dẫn Pha C R L Có vết phóng điện mỏ phóng bảo vệ phía xà mỏ phóng phía PTC2 dây dẫn composite chuỗi néo kép pha B phía Pleiku 169 Do giông sét đánh PTC2 trực tiếp vào dây dẫn Pha A T U D 05/5/2018 20h57' 23/09/2018 18h47' C C B A 1.4.2 Các cố sét tuyến đường dây 220kV Pleiku – Xekaman (Tuyến xét từ G0 đến G30 dài 92,744 km) giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2019 Từ số liệu nêu trên, ta thấy cung đoạn đƣờng dây xét có 11 lần cố xảy sét (2,75 lần cố/ năm) Mặc dù đƣờng dây thiết kế có treo dây chống sét lắp đặt hệ thống nối 18 đất, nhiên cố sét xảy tƣơng đối nhiều, cần xem xét đề xuất thêm giải pháp khác để giảm số vụ cố sét Với tình hình cố giông sét nhƣ trên, tác giả luận văn nhận thấy cần thiết phải đề xuất giải pháp giảm suất cắt sét gây nên cho đƣờng dây 1.5 Kết luận - Hiện trƣợng điện áp khí xuất đƣờng dây tải điện không nguy hiểm, sóng q điện áp khơng gây nên phóng điện cách điện đƣờng dây, đƣa đến cắt điện mà cịn truyền theo đƣờng dây vào trạm gây nguy hiểm cho điện thiết bị trạm, sét đánh trực tiếp vào đƣờng dây dẫn đến khả gián đoạn cấp điện cho phụ tải cố cắt điện gây thiệt hại ảnh hƣởng lớn Kinh tế - Xã hội – An ninh – Quốc phòng - Đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman từ Nhà máy Thủy điện Xekaman bên Lào đến Trạm 500kV Pleiku 2, truyền tải công suất Nhà máy thủy điện Xekaman Xekaman San-xay từ Lào Việt Nam Vì cần phải nhiên cứu giảm suất cắt gây điện áp khí quyển, đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho đƣờng dây C C DU R L T 19 CHƢƠNG SUẤT CẮT TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – XEKAMAN 2.1 Lý thuyết tính suất cắt/ số lần cố đƣờng dây: 2.1.1 Phương pháp tính suất cắt/ số lần cố theo cột điển hình (cổ điển) Phƣơng pháp đƣợc áp dụng cho đƣờng dây đồng nhất, có nghĩa thông số cột đƣờng dây giống Tuy nhiên, thực tế, khó xây dựng đƣờng dây đồng nhiều yếu tố khác (địa hình, đƣờng tuyến đƣờng đi…) Vì vậy, thơng thƣờng để tính suất cắt đƣờng dây trƣờng hợp này, ngƣời ta sử dụng cột điển hình cho tồn đƣờng dây để tính Giả sử đƣờng dây tải điện hoàn toàn đồng nhất, với độ treo cao trung bình dây chống sét h [m], đƣờng dây thu hút phía phóng điện sét dải đất có chiều rộng 6.h chiều dài chiều dài đƣờng dây L [km] Từ số lần có phóng điện sét xuống đất diện tích km2 ứng với ngày sét 0,1 ÷ 0,15 tính đƣợc tổng số lần có sét đánh thẳng lên đƣờng dây năm ( ) ( ) ( ) C C Với: R L T DU : số ngày sét trung bình hàng năm khu vực có đƣờng dây qua : độ treo dây chống sét trung bình đƣờng dây fcs : độ võng dây chống sét Vì tham số phóng điện sét - biên độ dòng điện Is độ dốc dòng điện a = di/dt có nhiều trị số khác nhau, khơng phải tất lần sét đánh lên đƣờng dây dẫn đến phóng điện cách điện Để xảy phóng điện, q điện áp khí phải có trị số lớn mức cách điện xung kích đƣờng dây Khả đƣợc biểu thị xác suất phóng điện (Vpđ) nhƣ số lần xảy phóng điện cách điện là: ( ) ( ) Đây chƣa phải số lần nhảy máy cắt điện sét hàng năm thời gian tác dụng điện áp khí ngắn, khoảng 100µs Trong thời gian làm việc hệ thống bảo vệ rơ le thƣờng không bé nửa chu kỳ tần số công nghiệp tức 0,01s Do phóng điện xung kích gây nên cắt điện đƣờng dây tia lửa phóng điện xung kích cách điện chuyển thành hồ quang trì điện áp làm việc lƣới điện Xác suất chuyển từ tia lửa phóng điện xung kích thành hồ quang phụ thuộc vào nhiều yếu tố, yếu tố quan trọng Gradient điện áp làm việc dọc theo 20 đƣờng phóng điện Trị số Gradient lớn việc trì điện dẫn khe phóng điện chuyển thành hồ quang thuận lợi Sự phụ thuộc vào xác suất chuyển thành hồ quang η – gọi tắt xác suất hình thành hồ quang Gradient điện áp làm việc dọc theo đƣờng phóng điện cho Bảng 2.1 Bảng 2.1: Xác suất hình thành hồ quang trì η (đơn vị tƣơng đối) 50 30 20 10 0,6 0,45 0,25 0,1 Với: Elv: Gradient điện áp làm việc Ulv: điện áp làm việc (điện áp trung bình pha) lƣới điện √ C C R L T ( ) ( ) √ Lpđ: chiều dài đƣờng phóng điện (chiều dài hình học chuỗi sứ) Từ bảng 2.1, ta ƣớc tính quan hệ η Elv theo đồ thị sau: DU Hình 2.1: Đồ thị tính tốn quan hệ η Elv Cuối tính đƣợc số đƣợc số lần cắt điện sét hàng năm đƣờng dây ( ) ( ) Để so sánh khả chịu sét đƣờng dây có tham số khác nhau, qua vùng có cƣờng độ hoạt động sét khác thƣờng tính trị số “Suất cắt đƣờng dây” hay gọi số lần cắt đƣờng dây có chiều dài 100 km ( ) ( ) 21 Với đƣờng dây treo dây chống sét, có trƣờng hợp sét đánh - Sét đánh vịng - Sét đánh vào khoảng vƣợt - Sét đánh vào đỉnh cột Suất cắt đƣờng dây tổng suất cắt trƣờng hợp sét đánh trên: ( ) Nhƣ vậy, từ công thức (2.6), giả sử phân bố sét ta tính số lần cố tồn đƣờng dây với chiều dài L nhƣ sau: ( ) Với tƣơng ứng số lần cố trƣờng hợp sét đánh vịng, khoảng vƣợt, đỉnh cột chúng đƣợc tính nhƣ sau: C C ( D T U R L ( ( ) ) ) Nhƣ số lần cố đƣờng dây đƣợc tính tổng số lần cố trƣờng hợp sét đánh Dữ liệu sử dụng để tính tốn: - Cấp điện áp: Uđm (kV) - Số dây chống sét: n - Bán kính dây chống sét: rdcs (m) - Bán kính dây dẫn: rdd (m) - Chiều dài chuỗi cách điện: lcs (m) - Đặc tính V_S chuỗi sứ: Upđ - Chiều cao vị trí: Hc (m) - Độ võng DCS: fdcs (m) - Độ võng dây dẫn: fdd (m) - Chiều dài đƣờng dây: L (km) - Chiều cao đỉnh cột đến dây dẫn pha A: hdcs-A (m) - Chiều cao dây dẫn pha A đến pha B: hA-B (m) - Chiều cao dây dẫn pha B đến pha C: hB-C (m) - Độ treo cao dây dẫn pha B: (m) - Độ treo cao DCS: Hc (m) 22 - Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha A: lA (m) - Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha B: lB (m) - Khoảng cách từ tâm cột đến dây dẫn pha C: lC (m) - Khoảng cách từ tâm cột đến DCS: lDCS (m) - Điện trở nối đất cột: Rc (Ω) - Kích thƣớc chân cột tiêu biểu: a x a (m) Chú ý, thông số lấy theo cột điển hình 2.1.2 Tính tốn thơng số Điện áp làm việc: √ ( √ Độ treo cao trung bình dây dẫn ( ) ( ) ) C C Tổng trở sóng dây dẫn xét đến ảnh hƣởng vầng quang R L T ( DU Với: ) ( ) λ: hệ số hiệu chỉnh nhƣ bảng sau đây: Bảng 2.2: Giá trị hệ số hiệu chỉnh theo cấp điện áp Điện áp định mức (kV) 20-35 110 220 dây chống sét 1.1 1.2 1.3 dây chống sét 1.2 1.3 1.4 Tổng trở sóng dây chống sét có xét đến ảnh hƣởng vầng quang ( ) Với: ( ) : độ treo cao trung bình dây chống sét ( ) 23 Hệ số ngẫu hợp dây dẫn dây chống sét có kể đến ảnh hƣởng vầng quang: ( ) Khi treo hai dây chống sét, Ko đƣợc xác định nhƣ sau: Trong đó: C C R L T U D ( ) khoảng cách tƣơng đƣơng đƣơng từ dây dẫn xét đến dây chống sét chiều cao treo dây chống sét tƣơng đƣơng Điện cảm cột có tính đến độ treo cao dây chống sét: , - ( ) Trong đó: : độ treo cao dây chống sét : bán kính tƣơng đƣơng dây dẫn dịng điện sét theo cột 24 Góc bảo vệ dây chống sét pha nhƣ sau: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Trong đó: : Khoảng cách ngang từ tâm cột đến dây dẫn pha A, pha B, pha C : Khoảng cách ngang từ tâm cột đến DCS Góc bảo vệ lớn đƣợc tính: ( C C ) ( ) 2.1.3 Suất cắt điện đường dây sét đánh vòng Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: Mặc dù có dây chống sét nhƣng xảy khả sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Theo kinh nghiệm khả xuất với xác suất sét đánh vòng vα đƣợc tính theo cơng thức: R L T DU √ ( ) Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ( ) Xác suất phóng điện sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: Phƣơng pháp xác định đƣợc xác định dựa vào (t) đặc tính phóng điện chuỗi sứ Phƣơng trình (t) (điện áp cách điện đƣờng dây): sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, xem nơi sét đánh, mạch khe sét nối tiếp với tổng trở sóng đƣờng dây có trị số Zdd/2 (dây dẫn phía ghép song song) Vì tổng trở sóng dây dẫn lớn, khoảng 400-500 (Ω) nên dòng điện sét giảm nhiều so với đánh vào nơi có nối đất tốt Ta có: ( Với Zo: tổng trở khe sét ) ( ) 25 Do bên đƣờng dây truyền sóng dịng điện Is/4 tạo nên điện áp dây dẫn bằng: ( ) Hình 2.2 Phân bố dịng điện sét đánh vào dây dẫn Điện áp đặt lên cách điện đƣờng dây: ( ) () ( ) Với: C C Dịng điện sét lấy dạng: ( ) Do đó, điện áp cách điện sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ( ) () ( ) R L T DU Điều kiện để gây phóng điện cách điện đƣờng dây thời điểm ( ) ( ) ( ) Độ dốc dòng điện sét ( ) ( ) ( ) Do đó: ( ) Xác suất xuất dòng điện sét phân bố theo quy luật thực nghiệm sau: * + ( ) Và ứng với độ dốc dòng điện sét a = d /dt thì: * + ( ) Xác suất xuất dịng điện sét có thơng số nằm giải giới hạn đoạn (ai, ai+1, Ii) đƣờng gấp khúc ΔVpđi đƣợc tính theo cơng thức ( ) Xác suất hình thành hồ quang trì: ( ) ( Với điện trƣờng làm việc cách điện ) ( ) 26 ( ) Suất cắt đƣờng dây sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn đƣợc tính: ( ) 2.1.4 Suất cắt điện đường dây sét đánh vào dây chống sét khoảng vượt Xét hai trƣờng hợp sau: Phóng điện qua khơng khí từ DCS sang dây dẫn khoảng vƣợt Phóng điện chuỗi sứ dịng điện sét truyền vào cột Suất cắt điện đƣờng dây sét đánh vào dây chống sét khoảng vƣợt: ( ) ( ) 2.1.4.1 Phóng điện qua khơng khí từ dây chống sét sang dây dẫn khoảng vượt: Số lần sét đánh vào khoảng vƣợt: Số lần sét đánh vào khoảng vƣợt đƣợc xác định theo công thức sau: C C R L T ( ) Xác suất phóng điện cách điện đƣờng dây sét đánh vào khoảng vƣợt: Khi sét đánh vào dây chống sét khoảng vƣợt, nơi sét đánh đƣợc biểu thị cách ghép nối tiếp tổng trở sóng dây chống sét ZCS/2 với tổng trở sóng khe sét Z0CS Trong thời gian đầu chƣa có sóng phản xạ từ hai cột bên cạnh điện áp đặt lên dây chống sét ( ) () ( ) DU Sau khoảng thời gian: ( ) sóng phản xạ từ hai cột lân cận đến điểm sét đánh Điện áp cực đại đặt lên dây chống sét nhƣ sau: ( ) Trong đó: v = β.c: vận tốc truyền sóng Ở đây, khơng sét biến động sóng truyền nên ta lấy β =1 Vậy: v = c = 300 m/μs Dƣới tác dụng sóng sét truyền đƣờng dây, dây dẫn xuất 27 điện áp ( ) Vậy điện áp đặt lên cách điện dây dẫn dây chống sét: ( ) ( ) Cƣờng độ cách điện xung kích khơng khí 750 kV/m điện áp đạt đƣợc phóng điện: ( ) ( ) ( ) Trong đó: S: khoảng cách từ dây chống sét đến dây dẫn cao Xác suất phóng điện đƣợc tính theo biểu thức sau đây: C C R L ( T U ) Gradient điện áp khoảng khơng khí đƣợc xác định: D ( ) Xác suất hình thành hồ quang trì đƣợc xác định: ( ) ( ) Suất cắt đƣờng dây phóng điện qua khơng khí từ dây chống sét sang dây dẫn khoảng vƣợt đƣợc tính cơng thức sau: ( ) Theo thực tế giá trị suất cắt đƣờng dây phóng điện qua khơng khí từ dây chống sét sang dây dẫn khoảng vƣợt nhỏ, gần khơng, đề tài tác giả khơng tính tốn phần giá trị nên xem suất cắt điện đƣờng dây sét đánh vào dây chống sét khoảng vƣợt suất cắt điện đƣờng dây phóng điện cách điện chuỗi sứ sóng truyền vào cột 2.1.4.2 Phóng điện cách điện chuỗi sứ sóng truyền vào cột sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét Số lần sét đánh vào khoảng vƣợt đƣợc xác định theo cơng thức sau: ( ) Xác suất phóng điện cách điện đƣờng dây sét đánh vào khoảng vƣợt: Khi sóng điện áp truyền tới cột lân cận, điện trở nối đất cột điện Rc 28 bé so với tổng trở sóng dây chống sét Zcs nên sóng phản xạ âm tồn phần, cịn sóng phản xạ dịng điện dƣơng Nên dịng điện is(t)/4 truyền đến có giá trị is(t)/2 giáng lên điện trở nối đất Rc điện cảm Lccs cột Dòng điện tạo nên điện áp giáng ( ) ( ) () ( ) Và cảm ứng lên dây dẫn điện áp: () ( Nhƣ vậy, điện áp đặt lên cách điện cột: () ( )( ) ) ( ) Suy ra: ( ( ) )( ( ) ) ( ) C C Ứng với ai, ta có biên độ dịng điện sét: Ii = ai.ti Ii, ai: biên độ độ dốc dòng điện sét tƣơng ứng với trạng thái nguy hiểm thời điểm ti Suy ra: R L T DU () ( ) ( ) Xác suất phóng điện khoảng vƣợt dây chống sét ( ) ∑ () ( ) Xác suất hình thành hồ quang trì: ( ) Với điện trƣờng làm việc cách điện: ( ( ) ) Suất cắt đƣờng dây phóng điện chuỗi sứ dòng điện sét truyền vào cột: ( ) 2.1.5 Suất cắt điện đường dây sét đánh vào đỉnh cột (kể số lần sét đánh vào dây chống sét gần đỉnh cột) Số lần sét đánh vào khu vực đỉnh cột đƣợc tính nhƣ sau: ( ) Xác suất phóng điện sét đánh vào khu vực đỉnh cột: 29 Điện áp xuất cách điện đƣờng dây sét đánh vào khu vực đỉnh cột đƣợc tính nhƣ sau: ( ) ( ) () () ( ) Trong đó: ( ) : điện áp giáng điện trở nối đất Rc cột điện : điện áp giáng điện cảm cột điện dòng điện sét cột gây ( ) : thành phần từ điện áp cảm ứng xuất dây dẫn, hỗ cảm dây dẫn khe phóng điện sét gây (t): thành phần điện điện áp cảm ứng cảm ứng tĩnh điện dây dẫn điện tích dòng điện sét (t): thành phần điện áp dòng điện dây chống sét gây Thành phần làm giảm điện áp cách điện tỷ lệ với điện áp dây chống sét qua hệ số ngẫu hợp kđ dây dẫn dây chống sét (khi xét đến ảnh hƣởng vầng quang) C C R L T DU : thành phần điện áp làm việc đƣờng dây 2.1.5.1 Thành phần điện điện áp cảm ứng: (t) Thành phần điện điện áp cảm ứng đƣợc tính theo biểu thức sau: () ( ) , ( ) √( ( ) )( √ ) -( ) Trong đó: : độ cao cột : độ treo cao dây dẫn H= h= k : hệ số ngẫu hợp dây dẫn dây chống sét β : tốc độ tƣơng đối phóng điện ngƣợc dòng điện sét v = β.c c : tốc độ ánh sáng 2.1.5.2 Thành phần từ điện áp cảm ứng: ( ) Độ dốc dòng điện sét đƣợc sét nhƣ tham số coi số không đổi với dịng điện sét dis/dt = a (dạng xiên góc) Do đó, để tính thành phần từ điện áp cảm ứng ta cần xác định Mdd(t) Hệ số hỗ cảm Mdd(t) biến thiên theo thời gian phụ thuộc vào phát triển kênh sét (chiều dài kênh sét tăng 30 với phát triển phóng điện ngƣợc) () [ ( ] ) ( ) Trong đó: : độ cao cột : độ treo cao dây dẫn H= h= k : hệ số ngẫu hợp dây dẫn dây chống sét β : tốc độ tƣơng đối phóng điện ngƣợc dịng điện sét v = β.c c : tốc độ ánh sáng 2.1.5.3 Các thành phần điện trở điện cảm cột Các thành phần điện áp giáng điện trở điện cảm cột nhƣ điện áp dây chống sét liên quan với chúng phụ thuộc vào phân bố dòng điện sét cột dây chống sét Để tính tốn thành phần dựa vào sơ đồ tƣơng đƣơng mạch dẫn dòng điện sét Ta chia hai trƣờng hợp C C R L T DU a) Khi chưa có sóng phản xạ từ thân cột trở (t2 /v) Khi có sóng phản xạ từ thân cột trở đến cột bị sét đánh dịng điện dây chống sét tăng lên dịng điện cột giảm, điện áp cách điện tăng chậm Mặc khác, có sóng phản xạ trờ điện áp dây chống sét khơng cịn tích số dịng điện tổng trở sóng đƣờng dây chống sét Lúc này: () () ( ) Trong trƣờng hợp tính xác phải áp dụng phƣơng pháp đặc tính Ở tính tốn gần đúng, khoảng vƣợt bé so với bƣớc sóng dịng điện sét nên ta xem dây chống sét có tham số tập trung: Lcs nối tiếp với điện trở nối đất hai cột bên cạnh R/2 32 Ở điện cảm khoảng vƣợt dây chống sét không kể đến ảnh hƣởng vầng quang: ( ) Trong đó: : tổng trở sóng dây chống sét khơng kể đến ảnh hƣởng vầng quang C C R L T Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện sét đánh đỉnh cột chưa có sóng phản xạ trở Từ sơ đồ ta có: ( ) DU ( ) * () () * * + * + + * () + + ( ( ( ) ) ) Trong đó: ( ) 2.1.5.4 Điện áp dây chống sét () * ( ) ( ) ( )+ ( 2.1.5.5 Thành phần điện áp làm việc √ √ , - ( ) ) 33 2.1.5.6 Xác suất phóng điện sét đánh đỉnh cột Từ công thức: ( ) ( ) () () Ta thấy tỷ lệ với a nên ta đặt: ( ) ( ) Điện áp cách điện viết thành: ( ) ( ) ( ) Độ dốc dòng điện sét nguy hiểm: ( ) ( ( ( ) ) ) Và dòng điện sét: C C ( ) Xác suất phóng điện xung kích dòng điện sét: R L T () Suy ra: ( DU ( ) ∑ () ( ) ( ) ) 2.1.5.7 Suất cắt đường dây sét đánh vào đỉnh cột ( ) 2.2 Phƣơng pháp tính theo vị trí cột Do thực tế đƣờng dây khơng đồng nên việc tính suất cắt dựa cột điển hình khơng thể cho kết xác việc lựa chọn cột điển hình khơng với tất cột thực tế Trong trƣờng hợp cần tính suất cắt đơn (khơng cần độ xác cao) khơng cần biết vị trí dễ xảy cố sét phƣơng pháp tính dựa vào cột điển hình cho ta kết nhanh Tuy nhiên, để xác định vị trí cột có số lần cố nhiều đƣờng dây phƣơng pháp khơng thể áp dụng ta giả thuyết tất cột tuyến đƣờng dây đồng nhƣ cột điển hình Rõ ràng, từ (2.1) đến (2.86) cho thấy thông số cột điển hình khác dẫn đến suất cắt/ số lần cố khác Vì vậy, để thuận tiện cho việc xác định vị trí cột có số lần cố nhiều đƣờng dây từ đề xuất giải pháp để cải tạo đƣờng dây, dây tác giả đề xuất phƣơng pháp tính số lần cố vị trí cột đƣờng dây Cơ sở việc tính số lần cố vị trí cột đƣờng dây ta xem 34 đƣờng dây gồm có m đƣờng dây nhỏ nối nối tiếp nhau, nhƣ hình … Mỗi đƣờng dây nhỏ có cột Nhƣ vậy, đƣờng dây thứ i có chiều dài Li, chiều cao cột Hci, chiều dài chuỗi sứ lcsi tƣơng ứng với thông số cột thứ i Chú ý, chiều dài đƣờng dây thứ Li chiều dài trung bình khoảng vƣợt phía cột thứ i Nhƣ vậy, ta sử dụng cơng thức (2.1) đến (2.86) để tính số lần cố cột thứ i Chú ý, công thức (2.1) ta sử dụng L=Li x 10^-3(km) C C ( ) ( ) Nhƣ số lần cố toàn đƣờng dây có chiều dài L đƣợc tính: ∑ R L T DU ( ) ( ) Suất cắt đƣờng dây đƣợc tính nhƣ sau: ( ) ( ) Từ (2.1) đến (2.89) ta xây dựng chƣơng trình tính số lần cố/ suất cắt đƣờng dây 2.3 Tính tốn suất cắt đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman 2.3.1 Số liệu trạng đường dây 220kV Pleiku - Xekaman 1: Nhƣ Bảng 1.3: Bảng thông số kỹ thuật đƣờng dây 220kV Pleiku Xekaman (Chƣơng 1) 2.3.2 Tính tốn suất cắt/ số lần cố đường dây 220kV Pleiku - Xekaman theo phương pháp vị trí cột: Dữ liệu sử dụng để tính tốn vị trí cột nhƣ Bảng 1.3: Bảng thơng số kỹ thuật đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman (Chƣơng 1): + Số mạch: 02 mạch, chiều dài đƣờng dây 92,744 km + Chiều dài khoảng cột trung bình: 414,47 m + Dây dẫn: Sử dụng dây nhơm lõi thép ACSR-400/51 (có tiết diện 451,9 mm2) + Dây chống sét: Treo 02 dây chống sét mã hiệu GSW-70 (có tiết diện 72,58 mm2); dây chống sét kết hợp cáp quang mã hiệu OPGW-70 (có tiết diện 71 mm2) 35 + Cách điện: Sử dụng cách điện composite, chiều dài chuỗi cách điện phụ kiện (m); Cột: Sử dụng cột thép mạ kẽm nhúng nóng kết cấu 220kV loại mạch, liên kết bu lông Loại cột sử dụng nhiều tuyến loại cột néo TP.222 cột đỡ SP.222) + Điện trở nối đất cột điện đƣờng dây Rc (Ω) + Độ võng dây dẫn fdd nhiệt độ 30 độ C (m) + Độ võng dây chống sét fcs nhiệt độ 30 độ C (m) + Độ cao xà pha A tính đến chân cột (m) + Độ cao xà pha B tính đến chân cột (m) + Độ cao xà pha C tính đến chân cột (m) + Khoảng cách từ dây pha đến tâm trụ (m) + Khoảng cách từ dây chống sét đến tâm trụ (m) + Điện áp định mức Uđm = 220kV; Dữ liệu sét đồ mật độ sét Viện Vật lý địa cầu địa bàn khu vực đƣờng dây qua: 8,2 (cú sét/ km2/ năm) Sử dụng chƣơng trình đƣợc xây dựng Matlab với liệu trên, ta có kết số lần cố suất cắt đƣờng dây nhƣ bảng 2.3 đƣợc biểu diễn đồ thị nhƣ hình 2.5 C C R L T DU Bảng 2.3 Kết tính suất cắt/ số lần cố đường dây Hạng mục tính tốn tồn đƣờng dây Số lần cố đƣờng dây Suất cắt đƣờng dây Kết 3,8483 (lần/ năm) 4,1494 (lần/100km/năm) Chú ý, cơng thức (2.1) L đƣợc tính chiều dài khoảng vƣợt trung bình Lkv vị trí cột (trung bình khoảng vƣợt phía trái phải cột) Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí cột đường dây 36 Nhận xét: Số liệu tính tốn theo phƣơng pháp có kết 3,8483 lần cố sét gây 01 năm so với thực tế thống kê đƣợc 2,75 lần cố/ năm Số liệu chƣa sát với thực tế số liệu đầu vào thu thập đƣợc chƣa hồn tồn so với thực tế ví dụ cƣờng độ hoạt động sét, yếu tố mơi trƣờng, … Từ kết tính tốn bảng trên, ta thấy ƣu điểm phƣơng pháp tính tốn suất cắt đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman theo phƣơng pháp vị trí cột thể rõ số lần cố vị trí cột Qua đó, ta xác định đƣợc vị trí cột có số lần phóng điện sét lớn để đề xuất sử dụng biện pháp cải tạo vị trí nhằm làm giảm suất cắt toàn đƣờng dây 2.4 Kết luận Trong chƣơng này, tác giả trình bày lý thuyết tính tốn suất cắt đƣờng dây, có nhiều phƣơng pháp tính nhƣ: tính tốn theo cột điển hình, tính tốn theo vị trí cột Tuy nhiên, việc tính tốn theo cột điển hình có tính xác khơng cao thực tế tuyến đƣờng dây không đồng với nhau, mà vị trí cột có đặc điểm kỹ thuật, mơi trƣờng, địa hình, …, yếu tố ảnh hƣởng đến suất cắt điện áp khí Vì vậy, để thuận tiện cho việc xác định xác vị trí cột có số lần cố nhiều đƣờng dây từ đề xuất giải pháp để cải tạo đƣờng dây, tác giả đề xuất phƣơng pháp tính số lần cố vị trí cột đƣờng dây Kết tính tốn phƣơng pháp tính số lần cố vị trí cột đƣờng dây 220kV Pleiku - Xekaman cho thấy số lần cố suất cắt điện áp khí gây đƣờng dây cịn lớn Từ tác giả xây dựng đề xuất giải pháp giảm suất cắt điện áp khí cho đƣờng dây chƣơng C C DU R L T 37 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT Mục tiêu luận văn này, tác giả đề xuất giải pháp để giảm suất cắt đƣờng dây 220kV Pleiku – Xekaman xuống 50% so với Nhƣ vậy, suất cắt yêu cầu cần phải đạt đƣợc sau áp dụng giải pháp là: nsc_yc 50% nsc_tt = 0,5 x 4,1494 = 2,0747 lần/100km/năm Hay số lần cố/ số lần cắt điện đƣờng dây phải đạt đƣợc: ncđ_yc 50% ncđ_tt = 0,5 x 3,8483 = 1,92415 lần/năm 3.1 Các giải pháp giảm suất cắt thƣờng đƣợc sử dụng Giải pháp giảm góc bảo vệ dây chống sét: Nhƣợc điểm: cải tạo cột, ảnh hƣởng đến số lần cố sét đánh vòng giá trị cố sét đánh vịng thƣờng có giá trị nhỏ C C Giải pháp giảm điện trở nối đất: Giải pháp giảm điện trở nối đất cột đƣờng dây không ảnh hƣởng đến kết cấu đƣờng dây, vốn đầu tƣ không lớn, khả giảm điện trở nối đất cao phù hợp với điều kiện môi trƣờng sử dụng phƣơng pháp dùng bột GEM R L T DU Giải pháp tăng chiều dài chuỗi sứ: Việc tăng chiều dài chuỗi sứ đƣờng dây ảnh hƣởng đến khoảng cách an tồn pha đất đƣờng dây, sóng truyền vào trạm, khí đƣờng dây Tuy nhiên có vốn đầu tƣ rẻ, ảnh hƣởng nhiều đến suất cắt đƣờng dây (do ảnh hƣởng đến Vpđ, xác suất phóng điện tia lửa sang phóng điện hồ quang xoay chiều) Để hạn chế nhƣợc điểm nêu ta nên tăng từ đến bát sứ chuỗi cách điện, đặc biệt vị trí gần trạm khơng nên tăng Giải pháp lắp đặt chống sét van đƣờng dây: Nhƣợc điểm: vốn đầu tƣ lớn, ảnh hƣởng đến kết cấu đƣờng dây Ƣu điểm: giảm số lần cố vị trí 100% Từ phân tích trên, tác giả xem xét giải pháp sau: Giải pháp giảm điện trở nối đất (ƣu tiên sử dụng bột GEM), giải pháp tăng chiều dài chuỗi cách điện, giải pháp lắp đặt chống sét van giải pháp kết hợp lắp đặt CSV, tăng chiều dài chuỗi sứ giảm điện trở nối đất để làm giảm suất cắt đƣờng dây 3.1.1 Giảm điện trở nối đất - Nguyên tắc thực hiện: + Các cột có điện trở nối đất R > 20 Ohm, ta đề xuất giảm xuống nửa giá trị + Các cột có điện trở nối đất 10 < R < 20 Ohm, ta đề xuất giảm xuống cịn 10 38 Ohm + Các cột có điện trở nối đất nhỏ R < 10 Ohm, khó để giảm điện trở xuống nên khơng áp dụng giải pháp giảm R + Tổng số cột áp dụng để giảm điện trở nối đất cột 150 cột - Giải thích sơ đồ thuật tốn: Bƣớc 1: Thu thập số liệu: số liệu thu thập theo thực tế đƣợc cập nhật Bảng 1.3 - Chƣơng Bƣớc 2: Tính số lần cố vị trí cột Tính tổng số lần cố đƣờng dây, ta có vec tơ chứa số lần cố trạng đƣờng dây Bƣớc 3: - Bƣớc 3.1: Đặt vec tơ chứa số lần cố giảm điện trở cột tạm chứa số lần cố giảm điện trở cột = , vec tơ , tổng số vị trí cột đƣợc phép = giảm điện trở cột ban đầu =0 - Bƣớc 3.2: Tìm vị trí có số lần cố lớn để giảm điện trở cột Sau có vị trí đƣợc chọn, ta giảm điện trở cột theo trị số sau: + Nếu điện trở nối đất R > 20 Ohm ta đặt giá trị điện trở cho cột nửa giá trị + Nếu cột có điện trở nối đất 10 < R < 20 Ohm ta đặt giá trị điện trở cho cột 10 Ohm + Nếu cột có điện trở nối đất nhỏ R < 10 Ohm ta đặt giá trị điện trở cho cột giá trị Bƣớc 4: Tính lại số lần cố vị trí sau giảm điện trở cột Tính lại tổng số lần cố đƣờng dây C C R L T DU Bƣớc 5: Tính tổng số cột giảm điện trở cột Bƣớc 6: Kiểm tra số lần cố sau giảm điện trở cột đƣờng dây so với yêu cầu Nếu đạt kết thúc, chƣa đạt chuyển sang bƣớc Bƣớc 7: Kiểm tra số vị trí cột đƣợc phép giảm điện trở cột, lớn = 150 cột kết thúc, nhỏ 150 cột đặt vec tơ tạm chứa số lần cố giảm điện trở cột vị trí = Sau quay lại bƣớc 3.2 39 - Sơ đồ thuật toán nhƣ sau: Thuật toán giải pháp giảm điện trở nối đất cột tính Bắt đầu Đặt 𝑁𝑅 𝑁 𝑡 , 𝑁𝑅𝑇 𝑁 𝑡 , 𝑚𝑅 Chọn vị trí giảm R:, sai Đặt 𝑁𝑅𝑇 (𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖) , R(vitri)>10Ω (𝑁𝑅𝑇 ) 𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖đúng R(vitri)>20Ω R(vitri)=R(vitri)/2 R(vitri)=10Ω sai C C R L T Tính lại số lần cố cột đó: n Đặt 𝑁𝑅 (𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖 ) 𝑛 Tính tổng số lần cố: 𝑛𝑅 𝑠𝑢𝑚(𝑁𝑅 ) DU Tính tổng số cột giảm R: 𝑚𝑅 sai 𝑚𝑅 𝑚𝑅𝑚 đúng 𝑛𝑅 𝑚𝑅 +1 𝑛𝑦𝑐 sai Kết thúc Hình 3.1a: Sơ đồ thuật toán giảm điện trở nối đất Với thuật toán nhƣ trên, ta có kết tính tốn thu đƣợc vị trí cột cần phải giảm điện trở nối đất nhƣ bảng 3.1a Với giá trị điện trở này, số lần cố vị trí cột nhƣ nhƣ hình 3.1b Tổng số lần cố/ cắt điện suất cắt đƣờng dây sau giảm điện trở nối đất đƣờng dây nhƣ bảng 3.1b Hiệu việc giảm suất cắt đƣờng dây áp dụng vị trí cột nhƣ bảng 3.1c 40 Hình 3.1b: Đồ thị biểu diễn số lần cố vị trí đường dây trước sau giảm điện trở nối đất Bảng 3.1a: Bảng vị trí áp dụng trị số điện trở sau áp dụng giải pháp giảm điện trở nối đất: Như phụ lục đính kèm Bảng 3.1b: Kết tính suất cắt/ số lần cố đường dây sau giảm điện trở nối đất C C Hạng mục tính tốn tồn đƣờng dây R L Số lần cố đƣờng dây T U Suất cắt đƣờng dây D Kết 3,4656 (lần/ năm) 3,7367 (lần/100km/năm) Bảng 3.1c: Hiệu giảm suất cắt vị trí cột sau áp dụng giải pháp giảm điện trở nối đất: Như phụ lục đính kèm Từ kết tính tốn ta thấy, việc giảm điện trở nối đất cột 210, 199, 74, 209, 153, 188, 151, 183, 148, 216, 215, 152, 203, 187, 182, 186 mang lại hiệu cao, số lần cố cột giảm đƣợc > 40% giá trị tại, nhƣng nhiều vị trí cột hiệu mang lại thấp 𝑛𝑦𝑐 Đặt 𝑁𝐶𝑆𝑉 𝑁 𝑡 , 𝑁𝐶𝑆𝑉𝑇 𝑁 Giải pháp hỗn hợp: đặt CSV, tăng chiều dài chuỗi sứ giảm R 𝑡 Chọn vị trí lắp CSV tính tổng số lần cố sau đặt CSV: 𝑛𝐶𝑆𝑉 R L T DU sai 𝑁𝑅 , 𝑁𝐶𝑆𝑇 Đặt 𝑁𝑅 𝑁𝐶𝑆𝑉 , 𝑁𝑅𝑇 𝑁𝑅 𝑛𝑅 > 𝑛𝑦𝑐 sai Tăng chiều dài chuỗi sứ Chọn vị trí tăng CS tính tổng số lần cố sau tăng CS: 𝑛𝐶𝑆 𝑛𝐶𝑆 > 𝑛𝑦𝑐 sai sai (a) 𝑁𝐶𝑆𝑉 Chọn vị trí giảm R cột tính tổng số lần cố sau giảm R cột: 𝑛𝑅 𝑚𝑅 > 𝑚𝑅𝑚 Đặt 𝑁𝐶𝑆 C C sai 𝑛𝐶𝑆𝑉 > 𝑛𝑦𝑐 Giảm điện trở cột Kết thúc sai sai 𝑚𝐶 > 𝑚𝐶𝑚 𝑚𝑉 > 𝑚𝑉𝑚 48 Thuật toán Chọn vị trí đặt CSV tính 𝑛𝐶𝑆𝑉 Bắt đầu Chọn vị trí đặt CSV:, (𝑁𝐶𝑆𝑉𝑇 ) 𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖- Cho suất cố vị trí đặt CSV 𝑁𝐶𝑆𝑉 (𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖 ) 𝑁𝐶𝑆𝑉𝑇 (𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖 ) Tính tổng số cột đặt CSV: 𝑚𝑉 Tính tổng số lần cố: 𝑛𝐶𝑆𝑉 Kết thúc C C (b) Thuật tốn Chọn vị trí giảm R tính 𝑛𝑅 R L T Bắt đầu DU Chọn vị trí giảm R:, sai sai R(vitri)>10Ω (𝑁𝑅𝑇 ) 𝑣𝑖𝑡𝑟𝑖- R(vitri)>20Ω đúng R(vitri)=R(vitri)/2 R(vitri)=10Ω Tính lại số lần cố cột đó: n Tính tổng số cột giảm R: 𝑚𝑅 sai 𝑚𝑅 +1 n