Nghiên cứu các giải pháp giảm suất cắt đường dây 110kV do quá điện áp khí quyển
Lý do chọn đề tài
Công ty Lưới điện cao thế miền Trung là đơn vị trực tiếp quản lý vận hành các trạm biến áp, đường dây 110kV khu vực miền Trung từ Quảng Bình đến Phú Yên và 4 tỉnh Tây Nguyên bao gồm 76 TBA với 104 MBA, có tổng dung lượng 2866 MVA; 1616,97 km đường dây (ĐZ) 110kV mạch đơn và 523,895 km ĐZ 110kV mạch kép (quy đổi 2664,76 km); 6 nhà máy thuỷ điện (NMTĐ) với tổng công suất đặt 24 MW (tính đến thời điểm 31/01/2014).
Lưới điện 110kV của Công ty phân bố trải dài qua nhiều khu vực có địa hình đồi núi cao, phức tạp, hiểm trở và vùng duyên hải có điều kiện khí hậu khắc nghiệt, nhiễm mặn, thường xảy ra lũ lụt, giông sét. Kết lưới hệ thống lưới điện 110kV vẫn còn một số khu vực chưa được khép vòng, khi đường dây 110kV bị cô lập do sự cố hay đưa ra công tác phải hạn chế công suất phụ tải, chất lượng điện áp giảm thấp, thậm chí một số nơi phải mất điện như Ba Đồn, Sông Gianh, An Khê, Chư Prông, Đăk Nông… Một số TBA đang sử dụng sơ đồ tối thiểu nên khi sự cố hoặc khi thao tác cô lập thiết bị để vệ sinh sửa chữa, thời gian thao tác lâu, phạm vi mất điện do ảnh hưởng của thao tác và sự cố lớn.
Trong quá trình quản lý vận hành đến nay, trên lưới điện 110kV thuộc phạm vi QLVH của Công ty đã xảy ra nhiều sự cố mà nguyên nhân chủ yếu là do giông sét, công tác thi công lắp đặt thiết bị không đúng yêu cầu kỹ thuật, sự phối hợp rơle chưa tốt, các đơn vị ngoài thi công gần đường dây 110kV vi phạm khoảng cách, người dân chặt cây ngoài hành lang đổ vào đường dây… Đặc biệt, tổng số vụ sự cố thoáng qua đường dây do giông sét chiếm 50%-70% số vụ sự cố đường dây của toàn Công ty. Do đó việc tính toán bảo vệ chống sét để có thể đưa ra những phương án bảo vệ một cách an toàn và kinh tế. Nhằm đảm bảo đường dây vận hành an toàn cung cấp điện liên tục.
Xuất phát từ các lý do trên, luận văn nghiên cứu về đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp giảm suất cắt đường dây 110kV do quá điện áp khí quyển”.
Mục tiêu nghiên cứu
Giảm số vụ sự cố do dông sét nhằm đảm bảo đường dây vận hành an toàn, cung cấp điện liên tục. Vì vậy mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng phóng điện chuỗi sứ đường dây 110kV bằng phần mềm ATP, trên cơ sở đó bổ sung các vị trí cột có trị số điện trở tiếp địa cao, đường dẫn tiếp địa không đạt yêu cầu, lắp đặt chống sét van, tăng cường cách điện đường dây và đưa ra phương án bảo vệ một cách an toàn và kinh tế. Nhằm nâng cao khả năng cung cấp điện.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
– Đối tượng nghiên cứu: Các đường dây 110kV trong Công ty Lưới điện cao thế miền Trung, trong đó lựa chọn đường dây 110kV Ayun Pa – Ea H’leo để mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng phóng điện và tính toán suất cắt đường dây.
– Phạm vi nghiên cứu: Các tham số của sét (Biên độ dòng điện sét, thời gian đầu sóng, độ dài sóng) và các tham số đường dây (Chiều dài điện cực nối đất cột điện, độ cao cột điện, việc treo dây chống sét) đến hiện tượng phóng điện; trên cơ sở đó tính toán lựa chọn hiệu quả giữa việc bổ sung tiếp địa, lắp đặt chống sét van, tăng cường cách điện đường dây 110kV.
Phương pháp nghiên cứu
– Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Kỹ thuật điện cao áp.
– Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Sử dụng phần mềm ATP để mô phỏng, Excel để tính suất cắt đường dây.
Bố cục luận văn
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ATP
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 110kV AYUN PA – EA H’LEO
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
Đường dây là phần tử dài nhất trong hệ thống điện, đi qua nhiều địa hình phức tạp nên thường bị sét đánh gây nên quá điện áp gọi là quá điện áp khí quyển.
Quá điện áp khí quyển có thể do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc sét đánh xuống gần mặt đất và gây nên quá điện áp cảm ứng trên đường dây, có thể gây ra phóng điện trên cách điện đường dây dẫn đến ngắn mạch buộc phải cắt điện. Có thể thấy trường hợp đầu nguy hiểm nhất vì đường dây phải chịu toàn bộ năng lượng của dòng điện sét.
Vì trị số của quá điện áp khí quyển rất lớn nên không thể chọn mức cách điện đường dây đáp ứng hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển mà chỉ được chọn theo mức độ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đường dây không phải là loại trừ hoàn toàn khả năng sự cố do sét đánh mà chỉ giảm số lần sự cố do sét tới một giới hạn hợp lý (xuất phát từ yêu cầu và sơ đồ cung cấp điện của phụ tải, số lần cắt dòng điện ngắn mạch cho phép của máy cắt điện, đường dây có hay không có thiết bị tự động đóng lại, v.v…). Tức là phải tìm phương thức bảo vệ đường dây sao cho số lần cắt điện do sét đánh gây ra là thấp nhất, trên cơ sở đó xác định phương hướng và biện pháp giảm số lần cắt điện của đường dây nói chung và một số đường dây cụ thể nói riêng.
Trong tính toán bảo vệ chống sét hiện nay, người ta tính suất cắt đường dây do sét đánh tức là số lần cắt điện đường dây do sét đánh gây ra sự cố trong một năm cho chiều dài đường dây L = 100 km, trên cơ sở đó người ta tính suất cắt của một số đường dây điển hình được xem là hợp lý, so sánh trị số suất cắt của đường dây đang thiết kế với các đường dây điển hình này cho phép ta đánh giá về mức độ bảo vệ chống sét của các đường dây.
Kết quả đo đạc trong nhiều năm ở nhiều nơi cho thấy biên độ dòng điện sét biến thiên trong phạm vi rất rộng, từ vài kA đến trên vài trăm kA, nhưng phần lớn thường dưới 50kA và rất hiếm khi vượt qua 100kA.
Trong tính toán chống sét có thể dùng quy luật phân bố xác suất biên độ dòng điện sét gần đúng sau cho vùng đồng bằng:
Tức: 
hay 
(1.1)
Với 
là xác suất xuất hiện dòng điện sét có biên độ bằng hoặc lớn hơn is.
Ví dụ: Xác suất phóng điện sét có biên độ dòng điện sét is ≥ 60kA bằng:
Có nghĩa là trong tổng số lần sét đánh chỉ có 10% số lần sét có biên độ dòng điện sét từ 60kA trở lên. Dòng điện sét có biên độ từ 100kA trở lên thường rất hiếm xảy ra, nên chỉ phải dùng đến khi thiết kế chống sét cho những trạm phân phối vô cùng quan trọng.
Hình 1.1: Xác suất phân bố dòng sét có biên độ bằng và lớn hơn is
Ở những vùng đồi núi, biên độ dòng điện sét thường bé hơn so với những vùng đồng bằng khoảng vài lần, do khoảng cách từ đất lên các đám mây dông ngắn hơn nên phóng điện sét đã có thể xảy ra, ngay khi mật độ điện tích của các đám mây còn bé hơn. Nói một cách khác, ở đây, xác suất xuất hiện dòng điện sét có biên độ lớn thấp hơn.
hay 
(1.2)
Độ dốc đầu sóng dòng điện sét cũng thay đổi trong một phạm vi rộng và cũng được cho dưới dạng đường cong xác suất. Thường dùng đường cong thực nghiệm sau.
Cho vùng đồng bằng:
(1.3)
Hay 
Trong đó 
là xác suất xuất hiện dòng điện sét có độ dốc đầu sóng dòng điện bằng và lớn hơn a.
Ở những vùng núi cao, xác suất xuất hiện dòng điện sét có cùng độ dốc đầu sóng thường thấp hơn và có thể xác định theo:
(1.4)
Kết quả đo đạc cho thấy phần lớn dòng điện sét có thời gian đầu sóng từ τđs = 1 ÷ 10μs thường gặp là từ 1 ÷ 4μs và độ dài sóng trong khoảng τs = 20 ÷ 100 μs. Trong tính toán thiết kế thường lấy thời gian đầu sóng τđs = 1,2μs và độ dài sóng trung bình là 50μs tương ứng với dạng sóng chuẩn (sóng 1,2/50μs).
Về quan hệ giữa độ dốc đầu sóng và biên độ dòng điện sét, cho đến nay với những số liệu đo được, người ta vẫn chưa tìm thấy có một quan hệ toán học rõ ràng, chặt chẽ. Có khuynh hướng tuy không rõ ràng, là độ dốc đầu sóng tăng khi biên độ dòng điện sét tăng. Trong tính toán khi đồng thời phải xét ảnh hưởng của cả độ dốc đầu sóng và biên độ, người ta coi chúng như là những đại lượng ngẫu nhiên độc lập và dùng xác suất phối hợp:
- Đối với vùng đồng bằng:
(1.5)
Hay 
- Đối với vùng đồi núi cao:
(1.6)
Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày trung bình có dông sét hằng năm hoặc bằng tổng số giờ trung bình có dông sét hằng năm.
Cường độ hoạt động của sét rất khác nhau ở các vùng khí hậu khác nhau. Khuynh hướng chung là cường độ hoạt động của sét tăng dần từ các miền địa cực đến miền nhiệt đới xích đạo, nơi có độ ẩm không khí và nhiệt độ cao hơn, tạo điều kiện dễ dàng cho sự hình thành mây dông.
Theo số liệu thống kê của nhiều nước, số ngày sét hàng năm ở các vùng nam, bắc cực vào khoảng 2÷3, vùng ôn đới khoảng 30÷50, vùng nhiệt đới khoảng 75÷100 và vùng xích đạo khoảng 100÷150.
Tuy nhiên, khuynh hướng trên cũng không phải là tuyệt đối. Thực tế ngay trong cùng một miền khí hậu, cường độ hoạt động của sét có thể khác nhau nhiều, do các điều kiện khí tượng thủy văn địa chất của từng khu vực tiểu khí hậu thay đổi phức tạp.
Trên toàn bộ bề mặt quả đất trong mỗi giây xảy ra khoảng 100 lần phóng điện sét, tức mỗi ngày có khoảng 8÷9 triệu lần sét đánh xuống mặt đất.
Từ phạm vi thu sét của một đường dây nằm ngang, thì số lần sét đánh vào một diện tích dọc theo dây dẫn của đường dây với bề rộng 6h (h là chiều cao trung bình của các dây dẫn, kể cả dây chống sét) chính là số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây.
h
6h
3h
3h
Hình 1.2: Phạm vi thu sét của đường dây
Coi mật độ sét là đều trên toàn bộ diện tích vùng có đường dây đi qua, số lần sét đánh thẳng vào đường dây trong một năm:
lần (1.7)
Trong đó:
: Độ treo cao trung bình của dây chống sét, được tính:
, fcs: độ võng dây chống sét.
: Số ngày sét hàng năm trong khu vực có đường dây đi qua.
Tùy theo vị trí sét đánh, quá điện áp xuất hiện trên cách điện của đường dây có trị số khác nhau. Người ta phân biệt số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây có dây chống sét gồm:
– Số lần sét đánh vào đỉnh cột (kể cả số lần sét đánh vào dây chống sét gần đỉnh cột)
(1.8)
– Số lần sét đánh vào dây dẫn (vòng qua dây chống sét):
(1.9)
Trong đó Vα là xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, phụ thuộc góc bảo vệ α:
Trong đó: hc chiều cao của cột; α: góc bảo vệ.
– Số lần sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt (bao gồm số lần sét đánh vào dây chống sét ở khoảng cách xa cột)
(1.10)
Khi bị sét đánh, quá điện áp tác dụng vào cách điện của đường dây (sứ và khoảng cách không khí giữa dây dẫn và dây chống sét) có thể gây ra phóng điện. Khả năng phóng điện được đặc trưng bởi xác suất phóng điện Vpđ. Như thế ứng với số lần sét đánh Ni, số lần phóng điện:
Xác suất phóng điện Vpđ phụ thuộc trị số của quá điện áp và đặc tính cách điện (V-S) của đường dây.
Khi có phóng điện trên cách điện của đường dây, máy cắt có thể bị cắt ra nếu có xuất hiện hồ quang tần số công nghiệp tại nơi phóng điện. Xác suất hình thành hồ quang η phụ thuộc vào điện áp làm việc trên cách điện pha của đường dây và độ dài cách điện của đường dây. Có thể xác định η theo bảng 1.1.
Bảng 1.1: Xác suất hình thành hồ quang η
 (kV/m) | 50 | 30 | 20 | 10 |
| η | 0,6 | 0,45 | 0,25 | 0,1 |
Trong đó:
Ulv: Điện áp pha
Lcs: Chiều dài chuỗi sứ
Số lần cắt của đường dây tương ứng với số lần sét đánh Ni:
Số lần cắt điện tổng cộng của đường dây:
Ni: Số lần cắt tương ứng với mỗi trường hợp sét đánh kể trên.
Quá điện áp do sét đánh xuất hiện trên cách điện của đường dây phụ thuộc vào tham số dòng sét thường được phân làm hai thành phần:
: Thành phần quá điện áp do dòng điện sét gây ra trong đó I, a là biên độ và độ dốc của dòng sét.
Ulv: Thành phần điện áp làm việc của đường dây.
Xác suất các dòng điện sét có biên độ I ≥ Is và a ≥ as là:
Nếu điện áp trên cách điện ở một thời điểm ti nào đó lớn hơn điện áp chịu đựng ở thời điểm tương ứng của cách điện (lấy theo đặc tính V-S) thì có phóng điện xảy ra. Vậy ở trạng thái tới hạn:
Hay: 
(1.11)
Trong đó: Ii, ai là biên độ và độ dốc của dòng điện sét tương ứng với trạng thái nguy hiểm ở thời điểm ti, Upđ(ti) điện áp phóng điện lấy theo đặc tính phóng điện V-S tại thời điểm ti.
Giải hệ phương trình (1.11) với những thời điểm ti khác nhau ta được những cặp tham số của những dòng sét nguy hiểm. Trên hệ tọa độ (I, a) chúng tạo thành một đường cong gọi là đường cong nguy hiểm chia mặt phẳng làm hai vùng. Vùng phía bên phải ứng với các dòng điện sét gây ra phóng điện đường dây (phần gạch chéo) và vùng phía dưới bên trái ứng với dòng điện sét an toàn.
Đường cong nguy hiểm là cơ sở để xác định xác suất phóng điện. Thật vậy, xác suất phóng điện của đường dây Vpđ chính bằng xác suất các dòng điện sét có tham số nằm ở vùng phía trên bên phải của đường cong nguy hiểm.
a
I
Hình 1.3: Đường cong nguy hiểm
Phương pháp tính toán cụ thể như sau:
Coi dòng điện sét có dạng xiên góc Is = a.t thì thành phần quá điện áp trên cách điện do dòng điện sét gây ra 
tỷ lệ với độ dốc a. Có thể đặt:
Trong đó: Z là một hằng số đối với I và a.
Như thế: 
Hay: 
Tính được độ dốc nguy hiểm của dòng điện sét ở thời điểm ti:
Trong quá trình tính toán ta xác định trước biểu thức quá điện áp 
trên cách điện nên xác định Z dễ dàng:
Chú ý rằng vì thành phần 
tỷ lệ với a (không phụ thuộc biên độ I trong giới hạn đầu sóng) nên Z không phụ thuộc a.
Cuối cùng:
Biên độ dòng điện sét nguy hiểm: Ii = ai.ti
Dựa vào các cặp (Ii, ai) ta vẽ được đường cong nguy hiểm trên mặt phẳng. Xác suất phóng điện Vpđ được tính như sau:
và 
; 
Tính lần lượt các 
rồi cộng lại, ta được giá trị Vpđ cần tìm.
Số khoảng chia càng nhiều thì tính Vpđ càng chính xác, thường n = 10÷15.
a. Sét đánh đỉnh cột
Điện áp đặt lên cách điện của đường dây:
(1.12)
- Điện áp đặt lên cách điện của đường dây gồm các thành phần:
- Thành phần điện áp giáng trên cột Rc, Lc tính cho độ treo cao của dây dẫn do dòng điện đi trong cột gây ra:
- Thành phần từ của điện áp cảm ứng
xuất hiện trên dây dẫn do hỗ cảm giữa dây dẫn và kênh sét gây ra: 
- Thành phần điện của điện áp cảm ứng do cảm ứng tĩnh điện giữa dây dẫn và điện tích của dòng điện sét
. - Thành phần điện áp do dòng điện đi trong dây chống sét gây ra, thành phần này làm giảm điện áp trên cách điện và tỷ lệ với điện áp trên dây chống sét qua hệ số ngẫu hợp K giữa dây dẫn và dây chống sét (có kể đến ảnh hưởng vầng quang):
– K.Ucs
- Thành phần điện áp làm việc của đường dây Ulv
Sau đây ta hãy xét việc tính từng thành phần một.
Thành phần điện của điện áp cảm ứng 
(1.13)
Trong đó:
hc: Độ cao của cột
hdd: Độ treo cao của dây dẫn
H = hdd + hc
Δh = hc – hdd
β: Hệ số vận tốc của dòng sét, lấy β = 0,3
V = β.c trong đó c là vận tốc ánh sáng c = 300.000 km/s
K: Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây chống sét có kể đến ảnh hưởng của vầng quang: K = K0.λ
Khi chưa xét đến ảnh hưởng của vầng quang thì hệ số ngẫu hợp K0 được tính như sau:
– Nếu có một dây chống sét thì hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn 1 và dây chống sét 2 là:
h2: Độ treo cao dây chống sét
r2: Bán kính dây chống sét
d12: Khoảng cách giữa dây dẫn và dây chống sét
D12: Khoảng cách giữa ảnh của dây dẫn và dây chống sét
d12
2
2
1
3
d12
d13
d23
h2
3′
1′
2′
1
h2
D12
1’`’
2′
Hình 1.4: Treo 01 DCS Hình 1.5: Treo 02 DCS
Nếu có hai dây chống sét bán kính rcs cùng độ treo cao hcs đặt cách nhau d12 thì hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn 3 và hai dây chống sét 1 và 2 là:
Trong đó: Dtđ, dtđ, rtđ, 2htđ được tính:
; 
; 
; 
Khi kể đến ảnh hưởng của vầng quang thì hệ số ngẫu hợp có giá trị:
K = λ.K0
Trong đó: λ là hệ số hiệu chỉnh
Bảng 1.2: Hệ số hiệu chỉnh vầng quang λ
| Điện áp định mức, kV | 20÷35 | 60÷110 | 154 | 220 |
| 2 dây chống sét | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,3 |
| 1 dây chống sét | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,4 |
Hệ số ngẫu hợp của mỗi dây dẫn pha với các dây chống sét có khác nhau, khi tính toán cần lấy hệ số ngẫu hợp nhỏ nhất.
- Thành phần điện áp cảm ứng xuất hiện trên dây dẫn do hỗ cảm giữa khe sét và dây dẫn:
Độ dốc của dòng điện sét được xét như một tham số và có thể coi như một hằng số đối với mỗi dòng điện sét: 
(dạng sóng xiên góc), do đó để tính thành phần từ của điện áp cảm ứng chỉ cần xác định Mdd(t).
Hệ số hỗ cảm Mdd(t) biến thiên theo thời gian vì phụ thuộc vào sự phát triển của kênh sét. Có thể tính theo công thức:
(1.14)
Các thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột cũng như điện áp trên dây chống sét liên quan với nhau vì chúng phụ thuộc vào sự phân bố của dòng điện sét đi trong cột và dây chống sét. Để tính toán các thành phần này có thể đưa vào sơ đồ tương đương của mạch dẫn dòng điện sét. Ta chia ra hai trường hợp:
Trường hợp 1: Khi chưa có sóng phản xạ từ thân cột trở về ( 
)
ic
ics
ics
is
2ics
Rc
is
ic
Hình 1.6: Sơ đồ tương đương của mạch dẫn dòng điện sét, chưa có sóng phản xạ
Trong sơ đồ dòng điện sét được coi như một nguồn dòng, coi thành phần từ của điện áp cảm ứng trên dây chống sét như một nguồn áp.
Mcs(t) là hỗ cảm giữa kênh sét và mạch vòng “dây chống sét – đất”, tính tương tự như (1.14) chỉ khác thay độ treo cao của dây dẫn bằng độ treo cao của dây chống sét.
(1.15)
Rc là điện trở nối đất của cột
: Điện cảm của dây dẫn tính theo độ treo cao dây.
(1.16)
Hoặc có thể tính:
L0: Điện cảm đơn vị dài của thân cột; hdd: Độ treo cao của dây dẫn
Thay độ treo cao của dây chống sét, có biểu thức tính 
trong công thức (1.15); rtđ bán kính tương đương của dây dẫn dòng điện sét (từ dây chống sét xuống đất) trong cột.
Cột sắt hai trụ hay cột gỗ hai trụ có hai dây dẫn sét, bán kính r cách nhau một khoảng d: 
Cột sắt bốn trụ hay cột gỗ bốn trụ có bốn dây dẫn sét bán kính r cách nhau d1, d2, d3 thì: 
Cột sắt hai trụ hay cột gỗ hai trụ có hai dây dẫn sét, bán kính r tạo với nhau một góc nào đó với khoảng cách: đỉnh cột d1, khoảng cách chân cột d2:
Zcs là tổng trở sóng của dây chống sét (nếu có hai dây chống sét thì phải lấy tổng trở sóng tương đương, phải kể đến ảnh hưởng của vầng quang).
Khi chưa kể đến ảnh hưởng của vầng quang, tổng trở sóng của một dây chống sét là:
Trong đó h, r là độ treo cao và bán kính của dây dẫn sét.
Khi có 2 dây dẫn thì tính tổng trở sóng tương đương:
Kể đến ảnh hưởng của vầng quang:
Hệ số hiệu chỉnh λ lấy theo bảng
Từ sơ đồ và với giả thiết dạng của dòng điện sét is = a.t, trong đó a là độ dốc đầu sóng, tính được:
(1.17)
Với:
(1.18)
(1.19)
- Thành phần điện áp trên dây chống sét:
(1.20)
Như vậy ta có đầy đủ các biểu thức để tính điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột cũng như điện áp do dòng điện trên dây chống sét gây ra.
Trường hợp 2: Khi có sóng phản xạ từ cột bên trở về: ( 
)
Hình 1.7: Sơ đồ tương đương của mạch dẫn dòng điện sét, có sóng phản xạ
Trường hợp này tính chính xác phải áp dụng phương pháp đặc tính. Ở đây tính toán gần đúng có thể thay thế dây chống sét bằng điện cảm tập trung Lcs nối nối tiếp là điện trở nối đất của hai cột bên cạnh R/2.
Ở đây Lcs là điện cảm của một khoảng vượt của dây chống sét không kể đến ảnh hưởng vầng quang. Có thể tính:
Trong đó: Z0cs là tổng trở sóng của đường dây chống sét không kể đến ảnh hưởng của vầng quang; lkv là chiều dài của khoảng vượt.
Từ sơ đồ có thể xác định được:
Từ sơ đồ ta có:
(1.21)
(1.22)
(1.23)
Với:
Điện áp trên dây chống sét
(1.24)
- Thành phần điện áp làm việc:
(1.25)
Để xác định đường cong nguy hiểm, theo mục 1.3.2 ta cần xác định giá trị:
Trong đó: 
Như thế:
(1.26)
Các số hạng đã được tính ở trên.
Z(t) được xác định với những thời điểm khác nhau, thường tính trong khoảng t = 0 ÷ 10 μs.
Khi tính toán số lần cắt do sét đánh đỉnh cột thực hiện theo thứ tự sau:
1) Xác định 
lập bảng như bảng 1
| A1 | ti | 1 | 2 | 3 | … | … | … | 10 |
| A2 | 0,1hcs/β | |||||||
| A3 | V.t+hc | |||||||
| A4 | V.t+Δh | |||||||
| A5 | V.t+H | |||||||
| A6 |  | |||||||
| A7 |  | |||||||
| A8 | A3A6/A7 | |||||||
| A9 | lnA8 | |||||||
| A10 | A2A9 | |||||||
| A11 | (1 – K)hcs/hdd | |||||||
| A12 |  |
2) Xác định Mdd(ti) lập bảng 2 cách thực hiện tương tự như bảng 1 theo (1.14).
3) Xác định Mcs(ti) lập bảng 3 theo (1.15).
4) Xác định 
; 
; 
lập bảng 4 theo các biểu thức (1.17), (1.18), (1.19) khi 
và theo các biểu thức (1.21), (1.22), (1.23) khi 
.
5) Xác định 
và 
lập bảng 5 theo (1.18), (1.24) và dựa vào bảng 4.
6) Dựa vào các bảng trên lập bảng tính Z(ti) theo biểu thức (3.17) bảng 6.
Cuối cùng tính được độ dốc nguy hiểm của dòng điện sét theo công thức:
Biên độ dòng điện sét nguy hiểm:
Ii = ai.ti
Ở trên Upđ(ti) lấy theo đường cong đặc tính phóng điện của chuỗi sứ theo công thức [7]:
Trong đó: Lcs là chiều dài chuỗi sứ
Vẽ đường cong nguy hiểm và xác định Vpđ như mục 1.3.2.
Số lần cắt đường dây do sét đánh đỉnh cột:
Nc và Vpđ đã tính ở trên
η: Xác suất hình thành hồ quang lấy theo bảng (1.1)
Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn
Điện áp trên cách điện khi sét đánh vào dây dẫn được tính là:
Kể đến điện áp làm việc của đường dây:
Zdd: Tổng trở sóng của dây dẫn
Khi tính xác suất phóng điện Vpđ người ta chia ra làm hai trường hợp:
Khi góc bảo vệ α < 200, số lần sét đánh vòng nhỏ có thể tính gần đúng theo điều kiện:
Trong đó U50% điện áp phóng điện chuỗi sứ.
Như vậy Vpđ chính bằng xác suất để dòng điện sét có biên độ:
Và do đó: 
Khi góc bảo vệ α > 200, số lần sét đánh vòng lớn cần tính chính xác hơn. Phương pháp tính Vpđ được tiến hành như trường hợp sét đánh đỉnh cột: Theo đường cong nguy hiểm được xây dựng trên cơ sở Ucđ(t) và đặc tính phóng điện của chuỗi sứ.
Số lần cắt điện do sét đánh vòng:
nđv = N.α.Vpđ.η
Không kể số lần phóng điện đường dây khi sét đánh vào giữa khoảng vượt, số lần cắt điện tổng cộng của đường dây có dây chống sét bằng:
ncđ = ncđc + nđv
Có thể tính chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây:
(năm)
Quá điện áp khí quyển xuất hiện trên đường dây là do sét đánh trực tiếp vào dây dẫn, vào dây chống sét, vào cột đường dây. Do đó, phương pháp tính toán suất cắt đường dây để so sánh với chỉ tiêu chống sét là một số liệu quan trọng, các đường dây càng quan trọng thì càng phải đảm bảo độ an toàn bảo vệ chống sét càng cao. Nếu chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây thiết kế kém hơn nhiều so với chỉ tiêu thì cần có biện pháp tăng cường bảo vệ chống sét như đặt thêm dây chống sét, giảm góc bảo vệ, giảm điện trở nối đất, tăng cường cách điện… So sánh các phương án bảo vệ chống sét khác nhau và hiệu quả từng mặt trong phương án bảo vệ chống sét nhằm chọn được phương án hợp lý nhất.
MÔ PHỎNG CÁC THAM SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY
ATP (Alternative Transients Programme) là một phiên bản độc lập của EMTP (ElectromagneticTransients Programme) do tiến sỹ Scott Meyer chủ trương phát triển từ năm 1986 mô phỏng các hiện tượng quá độ điện từ, cũng như điện cơ trong hệ thống điện. ATP được đánh giá là một trong những hệ thống chương trình được quốc tế sử dụng rộng rãi nhất để mô phỏng các hiện tượng quá độ điện từ, cũng như điện cơ trong hệ thống điện. Chương trình ATP tính toán những giá trị cần quan tâm trong hệ thống điện theo các hàm thời gian, đặc biệt là nhiễu. Về cơ bản, qui tắc hình thang của phép tích phân được sử dụng để giải quyết các phương trình vi phân của những thành phần hệ thống trong miền thời gian. ATP có nhiều mô hình như: máy điện quay, máy biến áp, sóng sét, các loại dây và cáp truyền.
+ Chủ yếu là sử dụng phương pháp tích phân hình thang để giải các hệ phương trình của các thành phần hệ thống trong miền thời gian.
+ Điều kiện ban đầu khác không, được xác định một cách tự động bằng phương pháp tính toán ở chế độ xác lập hoặc người sử dụng có thể đưa vào các điều kiện ban đầu để làm cho các thành phần đơn giản hơn.
+ TACS (Transient Analysis of Control Systems) và MODELS (a simulation lanluage) có khả năng mô phỏng hóa hệ thống điều khiển và các thành phần bằng đặc tính phi tuyến.
+ Mô phỏng hiện tượng hỏng hóc, xung sét và các dạng đóng cắt kể cả chuyển mạch của các van.
Nghiên cứu các giải pháp giảm suất cắt đường dây 110kV do quá điện áp khí quyển
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2014\LUAN VAN (Tran Ngoc Phuoc)
