Luận án: Giải pháp giảm sự cố do sét cho đường dây truyền tải điện trên không - Ninh Văn Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------------------- NINH VĂN NAM NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2020 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------------------- NINH VĂN NAM NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 9520201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PHẠM HỒNG THỊNH 2. TRẦN VĂN TỚP Hà Nội - 2020 luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dựa trên hướng dẫn của tập thể hướng dẫn khoa học và những tài liệu tham khảo đã trích dẫn. Các kết quả đạt được trong luận án là chính xác, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2020 XÁC NHẬN CỦA TẬP THỂ HƯỚNG DẪN GV. HƯỚNG DẪN 1 GV. HƯỚNG DẪN 2 TÁC GIẢ LUẬN ÁN TS. Phạm Hồng Thịnh PGS.

Trần Văn Tớp Ninh Văn Nam i luan an LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy hướng dẫn khoa học trực tiếp, TS. Phạm Hồng Thịnh và PGS. Trần Văn Tớp đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trong suốt quá trình nghiên cứu. Hai thầy đã dành nhiều thời gian và tâm huyết, hỗ trợ về mọi mặt để tôi hoàn thành luận án này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng đào tạo - Bộ phận đào tạo Sau đại học, Viện Điện và Bộ môn Hệ thống Điện đã luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo, các Giảng viên bộ Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình hỗ trợ và giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban Chủ nhiệm khoa Điện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ và động viên của các đồng nghiệp tại trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ tại Công ty truyền tải điện 1, Công ty lưới điện cao thế miền Bắc, các cán bộ tại Viện Năng Lượng và TS. Nguyễn Thái Thành trường Đại học Quốc gia Incheon Hàn Quốc đã giúp đỡ tôi thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi thực sự cảm động và biết ơn đến người vợ yêu quý và hai con thân yêu cùng Ông Bà nội ngoại hai bên đã luôn ở bên tác giả những lúc khó khăn, mệt mỏi, để động viên, hỗ trợ về tài chính và tinh thần trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện bản luận án này. Tác giả luận án Ninh Văn Nam ii luan an MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .viii DANH MỤC CÁC BẢNG. x DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ. xi MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục đích nghiên cứu. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Các đóng góp mới của luận án.

Cấu trúc nội dung của luận án. TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI. Tổng quan về sự cố do sét trên đường dây truyền tải. Quy mô phát triển đường dây truyền tải Việt Nam.

Tình hình giông sét tại Việt Nam. Tình hình sự cố do sét trên đường dây truyền tải Việt Nam. Tình hình sự cố do sét trên đường dây truyền tải trên thế giới. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước về tính toán chống sét cho đường dây truyền tải.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước về các giải pháp chống sét cho đường dây truyền tải 15 1. Lắp đặt CSV. Sử dụng dây nối đất phía dưới. Sử dụng cách điện không đối xứng.

Bỏ dây chống sét thay bằng CSV. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu. Những vấn đề còn tồn tại. Lựa chọn hướng nghiên cứu.

TÍNH TOÁN QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ DO SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 20 iii luan an 2. Truyền sóng trên đường dây truyền tải. Truyền sóng trong hệ nhiều dây. Ảnh hưởng của các thông số đường dây đến quá điện áp sét.

Tổng dẫn Y0 của đường dây. Tổng trở dọc đường dây Z0. Ma trận tổng trở ngoài Zext .Ma trận tổng trở trong Zint. Tổng trở sóng trong phương trình truyền sóng sét và hệ số ngẫu hợp.

Trường hợp đường dây một dây chống sét. Trường hợp đường dây hai dây chống sét. Tính toán điện áp do sét trên cách điện. Khi sét đánh đỉnh cột.

Khi sét đánh vào dây pha. Mô phỏng quá điện áp sét bằng chương trình tính toán quá độ điện từ EMTP. Giải phương trình truyền sóng trong EMTP. Truyền sóng trong hệ một dây.

Truyền sóng trong hệ nhiều dây. Mô hình các phần tử trong EMTP. Mô hình nguồn sét .Mô hình cột .Mô hình đường dây .Mô hình điện trở tiếp địa cột. Mô hình chuỗi cách điện và khe hở phóng điện.

Mô hình CSV. Áp dụng EMTP tính toán điện áp sét trên đường dây truyền tải. Ảnh hưởng các thông số đến hệ số K giữa DCS và các dây pha. Kết quả mô phỏng QĐA sét trên cách điện của đường dây truyền tải.

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 48 3. Phương pháp mô hình điện hình học. 48 iv luan an 3. Suất cắt do sét đánh đỉnh cột hoặc khoảng vượt của dây chống sét (BFR).

Suất cắt do sét đánh vào dây dẫn (SFFOR). Phương pháp mô phỏng Monte Carlo. Trình tự tính toán của phương pháp mô phỏng Monte Carlo. Áp dụng tính toán.

ỨNG DỤNG CHỐNG SÉT VAN CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI. Giới thiệu về chống sét van. Quá trình phát triển của chống sét van. Cấu tạo của CSV.

Ứng dụng của CSV. CSV đường dây. Nguyên tắc làm việc của CSV đường dây. Đặc tính làm việc của CSV đường dây.

Điện áp làm việc liên tục. Khả năng hấp thụ năng lượng của CSV đường dây. Các loại chống sét van đường dây. Hiệu quả của lắp đặt CSV cho đường dây truyền tải.

Ảnh hưởng của thông số đường dây tới suất cắt khi lắp đặt chống sét van. Ảnh hưởng của chiều cao cột. Ảnh hưởng chiều dài khoảng vượt. Ảnh hưởng điện trở tiếp địa cột.

Suất cắt do sét theo số lượng CSV lắp đặt. Lựa chọn vị trí lắp đặt CSV theo cấu hình đường dây. Đường dây 220 kV. Đường dây 220 kV hai mạch hai DCS.

Đường dây 220 kV một mạch một DCS. Đường dây 110 kV. Đường dây 110 kV hai mạch một DCS. Đường dây 110 kV một mạch một DCS.

Năng lượng hấp thụ CSV. Năng lượng hấp thụ CSV theo cấp điện áp. Năng lượng hấp thụ CSV theo điện trở tiếp địa cột. Năng lượng hấp thụ CSV theo trị số dòng điện sét.

Phân bố năng lượng hấp thụ CSV trên các pha. Lắp đặt chống sét van rời rạc trên đường dây. Cơ chế phóng điện khi lắp CSV rời rạc. Khi sét đánh đỉnh cột hoặc DCS.

Khi sét đánh dây pha. Các kết quả mô phỏng. Trường hợp lắp 1 CSV. Trường hợp lắp 2 CSV.

Trường hợp lắp 3 CSV. Trường hợp sét đánh dây pha. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỐNG SÉT KẾT HỢP SỬ DỤNG CSV CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI. Phương pháp sử dụng chống sét van kết hợp với cách điện không đối xứng.

Cơ sở của phương pháp. Kết quả mô phỏng. Phương pháp sử dụng CSV kết hợp với DCS treo phía dưới. Cơ sở của phương pháp.

Kết quả mô phỏng. Phương pháp CSV được sử dụng thay cho DCS. Cở sở của phương pháp. Số lần sét đánh vào đường dây.

Suất cắt đường dây khi CSV được sử dụng thay cho DCS. Phương pháp sử dụng CSV kết hợp với dây UGW trên đường dây không có DCS. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Đóng góp khoa học của luận án.

Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo. 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 106 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 113 vi luan an PHỤ LỤC.

Chương trình mô phỏng phóng điện trên cách điện đường dây 500 kV trong EMTP/ATP. Chương trình mô phỏng phóng điện trên cách điện đường dây 220 kV trong EMTP/ATP. Chương trình mô phỏng phóng điện trên cách điện đường dây 110 kV trong EMTP/ATP. Đặc tính V- A của CSV.

Cấu trúc cột hai mạch và cột một mạch và các thông số trong mô hình mô phỏng EMTP 118 PL 6. Dòng điện sét lớn nhất đánh vào dây pha theo mô hình điện hình học. Các trị số điện trở và điện cảm của từng tầng trong mô hình cột nhiều tầng trong EMTP/ATP. Mô hình các phần tử trong EMTP/ATP.

Chương trình tính toán suất cắt trong Matlab. Chương trình Matlab tính theo phương pháp Monte Carlo.