Đề tài Lựa chọn sơ đồ treo dây chống sét cho đường dây truyền tải điện

L A CH N S Đ TREO DÂY CH NG SÉT CHOỰ Ọ Ơ Ồ Ố Đ NG DÂY TRUY N T I ĐI NƯỜ Ề Ả Ệ CHOICES OF THE DIAGRAM FOR INSTALLING THUNDER-RESISTANT ELECTRIC WIRES NGÔ VĂN D NGƯỠ Đ i h c Đà N ngạ ọ ẵ LÊ VĂN NGHI PỆ Công ty Đi n l c 3ệ ự TÓM T TẮ Sét đánh là m t trong nh ng y u t ch y u gây s c trên đ ng dây và làm ng ng cungộ ữ ế ố ủ ế ự ố ườ ừ c p đi n gây thi t h i kinh t cho h tiêu th . Bài báo trình bày ph ng pháp tính toán và xâyấ ệ ệ ạ ế ộ ụ ươ d ng ch ng trình tính toán l a ch n ph ng án treo dây ch ng sét cho đ ng dây truy nự ươ ự ọ ươ ố ườ ề t i đi n nh m nâng cao hi u qu kinh t .ả ệ ằ ệ ả ế ABSTRACT Thunder is one of the major causes leading to electric wire incidents and thus, to complete blackout and economic damage for consuming households. This article presents calculation methods and designs calculation choices of the diagram for installing thunder-resistant electric wires to improve economic efficiency. 1 Đ t v n đặ ấ ề Cùng v i s phát tri n c a khoa h c công ngh ngày càng cao, đi n năng ngày càngớ ự ể ủ ọ ệ ệ đóng vai trò quan tr ng trong t t c các ngành kinh t , s phát tri n c a nhu c u tiêu thọ ấ ả ế ự ể ủ ầ ụ đi n năng đánh giá s phát tri n c a xã h i và s nâng cao đ i s ng c a m t khu v c, m tệ ự ể ủ ộ ự ờ ố ủ ộ ự ộ qu c gia. Do đó, h th ng đi n cũng ngày càng phát tri n c v qui mô l n công ngh .ố ệ ố ệ ể ả ề ẫ ệ Ngày nay đã hình thành nhi u h th ng đi n l n trong ph m vi qu c gia ho c liên qu cề ệ ố ệ ớ ạ ố ặ ố gia, xu t hi n nhi u đ ng dây truy n t i đi n áp cao và siêu cao làm nhi m v liên l c vàấ ệ ề ườ ề ả ệ ệ ụ ạ truy n t i công su t. Đ tin c y làm vi c c a các đ ng dây truy n t i là m t ch tiêuề ả ấ ộ ậ ệ ủ ườ ề ả ộ ỉ quan tr ng trong bài toán kinh t - k thu t khi thi t k và v n hành h th ng đi n, b i vìọ ế ỹ ậ ế ế ậ ệ ố ệ ở m i s c trên đ ng dây đ u gây nh h ng đ n kh năng cung c p đi n c a h th ngọ ự ố ườ ề ả ưở ế ả ấ ệ ủ ệ ố có th d n đ n ng ng cung c p đi n cho m t s ph t i ho c c m t khu v c r ng l n,ể ẫ ế ừ ấ ệ ộ ố ụ ả ặ ả ộ ự ộ ớ tác đ ng x u đ n s phát tri n c a n n kinh t và đ i s ng xã h i. Ngày nay vi c s nộ ấ ế ự ể ủ ề ế ờ ố ộ ệ ả xu t, truy n t i và phân ph i đi n năng chuy n sang ho t đ ng theo c ch th tr ng,ấ ề ả ố ệ ể ạ ộ ơ ế ị ườ m i thi t h i do m t đi n gây ra ngành đi n ph i b i th ng, v n đ đ tin c y cung c pọ ệ ạ ấ ệ ệ ả ồ ườ ấ ề ộ ậ ấ đi n càng đ c đ c bi t quan tâm. Sét đánh vàoệ ượ ặ ệ đ ng dây là m t trong nh ng y u t ch y uườ ộ ữ ế ố ủ ế gây s c và ng ng cung c p đi n c a đ ngự ố ừ ấ ệ ủ ườ dây. Sét đánh là hi n t ng ng u nhiên phệ ượ ẫ ụ thu c vào nhi u y u t khác nhau, cho nên vi cộ ề ế ố ệ th c hi n b o v ch ng sét cho các công trìnhự ệ ả ệ ố nói chung, đ ng dây t i đi n nói riêng ch cóườ ả ệ ỉ th h n ch s c đ n m t m c h p lý chể ạ ế ự ố ế ộ ứ ợ ứ không th lo i tr hoàn toàn s c .ể ạ ừ ự ố Trong nh ng năm qua, h th ng đi nữ ệ ố ệ Vi t Nam phát tri n nhanh v i các đ ng dâyệ ể ớ ườ truy n t i 110kV, 220kV và 500kV đ liên k t các khu v c nh m đáp ng nhu c u tăngề ả ể ế ự ằ ứ ầ nhanh c a ph t i. Đ i v i các đ ng dây 220kV và 500kV đ u có treo dây ch ng sét,ủ ụ ả ố ớ ườ ề ố riêng đ i v i đ ng dây 110kV m ch kép (2 đ ng dây b trí trên cùng m t c t) đang t nố ớ ườ ạ ườ ố ộ ộ ồ t i 2 d ng s đ treo dây ch ng sét, đó là:ạ ạ ơ ồ ố - D ng 1: Đ ng dây m ch kép b trí m t dây ch ng sét.ạ ườ ạ ố ộ ố - D ng 2: Đ ng dây m ch kép b trí hai dây ch ng sét. ạ ườ ạ ố ố Tuy nhiên, trong tính toán thi t k vi c l a ch n ph ng án m t dây ch ng sétế ế ệ ự ọ ươ ộ ố ho c hai dây ch ng sét còn mang tính ch quan mà ch a xem xét so sánh các tiêu chí v đặ ố ủ ư ề ộ tin c y cung c p đi n và chi phí đ u t công trình. Do đó, c n có ph ng pháp tính toánậ ấ ệ ầ ư ầ ươ m t cách h p lý có c s khoa h c ch t ch , có xét đ y đ các y u t kinh t k thu t.ộ ợ ơ ở ọ ặ ẽ ầ ủ ế ố ế ỹ ậ Bài báo trình bày vi c nghiên c u xây d ng ch ng trình tính toán l a ch n ph ng án treoệ ứ ự ươ ự ọ ươ dây ch ng sét cho đ ng dây truy n t i, nh m đ m b o đ tin c y cung c p đi n và hi uố ườ ề ả ằ ả ả ộ ậ ấ ệ ệ qu đ u t d a trên c s các thông tin đ u vào nh : m t đ sét, m c đ quan tr ng c aả ầ ư ự ơ ở ầ ư ậ ộ ứ ộ ọ ủ ph t i, chi phí b o d ng thi t b và t ng chi u dài đ ng dây.ụ ả ả ưỡ ế ị ổ ề ườ 2 C s tính toánơ ở 2.1 Tính toán su t c t đ ng dâyấ ắ ườ Su t c t đi n do sét đánh là s l n s c m t đi n đ ng dây do sét gây nên trênấ ắ ệ ố ầ ự ố ấ ệ ườ đo n đ ng dây dài 100km trong m t năm. Hi n nay, có 2 ph ng pháp tính toán su t c tạ ườ ộ ệ ươ ấ ắ đi n đ c s d ng ph bi n trên th gi i, ph ng pháp do GS. TS. D.V. Rezevik đ xu tệ ượ ử ụ ổ ế ế ớ ươ ề ấ và ph ng pháp do Tây Âu đ xu t, đ tài s d ng ph ng pháp c a GS. TS. D.V.ươ ề ấ ề ử ụ ươ ủ Rezevik [2][5]. a. S l n c t đi n do sét đánh vòng vào dây d n nố ầ ắ ệ ẫ v: Đ i v i các đ ng dây có treo dây ch ng sét v n x y ra hi n t ng sét đánh vòngố ớ ườ ố ẫ ả ệ ượ qua dây ch ng sét vào dây d n, trong đó s có m t s l n sét đánh vòng gây ra c t đi nố ẫ ẽ ộ ố ầ ắ ệ đ ng dây v i xác su t nườ ớ ấ v đ c tính nh sau[2]:ượ ư αηVVNn vpdv ...= [l n/100km.năm]ầ (1) trong đó: - N: S l n sét đánh vào 100km đ ng dây trong m t năm.ố ầ ườ ộ Đ i v i đ ng dây 1 dây ch ng sét: N = (0,6-0,9) hố ớ ườ ố dd.n.m Đ i v i đ ng dây 2 dây ch ng sét: N = [(0,6-0,9) hố ớ ườ ố dd + 0,1Dcs].n.m v i:ớ Dcs[m]: kho ng cách gi a 2 dây ch ng sétả ữ ố hdd[m]: đ cao treo dây d nộ ẫ m[l n/kmầ 2.ngày sét]: m t đ sét trung bình trong ngày có sétậ ộ n[ngày/năm]: S ngày dông sét trung bình trong nămố - 60100 5,0 10 x U v pdV − = : Xác su t phóng đi n trên cách đi n.ấ ệ ệ v i: ớ U0,5: Đi n áp phóng đi n xung kích bé nh t c a cách đi nệ ệ ấ ủ ệ - η: Xác su t hình thành h quang n đ nh.ấ ồ ổ ị - Vα: Xác su t sét đánh vòng vào dây d n.ấ ẫ b. S l n c t đi n do sét đánh đ nh c t nố ầ ắ ệ ỉ ộ c: Khi sét đánh đ nh c t ho c vào dây ch ng sét trong ph m vi lân c n c t, tuỳ thu cỉ ộ ặ ố ạ ậ ộ ộ vào biên đ và đ d c dòng sét có th gây nên phóng đi n trên chu i cách đi n và d n đ nộ ộ ố ể ệ ỗ ệ ẫ ế s c đ ng dây. S l n c t đi n do sét đánh đ nh c t đ c xác đ nh nh sau: [2]ự ố ườ ố ầ ắ ệ ỉ ộ ượ ị ư ηα . 4)1( cpdcc Vl hVNn −= [l n/100km.năm]ầ (2) trong đó: - Vcpd: Xác su t phóng đi n trên chu i sấ ệ ỗ ứ - hc: đ treo cao dây ch ng sétộ ố - l: chi u dài kho ng c tề ả ộ c. S l n c t đi n do sét đánh vào gi a kho ng v t nố ầ ắ ệ ữ ả ượ kv: Khi sét đánh vào gi a kho ng v t, s c c t đi n có th x y ra do m t trong haiữ ả ượ ự ố ắ ệ ể ả ộ tr ng h p: ho c x y ra phóng đi n trong kho ng không khí MM' gi a dây ch ng sét vàườ ợ ặ ả ệ ả ữ ố dây d n, ho c x y ra phóng đi n trên chu i s khi sóng sét truy n v đ n c t. Do đó, sẫ ặ ả ệ ỗ ứ ề ề ế ộ ố l n c t đi n do sét đánh vào kho ng v t đ c xác đ nh nh sau: [2]ầ ắ ệ ả ượ ượ ị ư k l hVN ckv ) 41)(1( −−= αη [l n/100km.năm]ầ (3) trong đó: ).,.( ' ' ηη cspdMMMMpd VVMaxk = - 'MMpdV : Xác su t phóng đi n trong kho ng không khí MM'ấ ệ ả - 'MMη : Xác su t hình thành h quang phóng đi n trong kho ng MM'ấ ồ ệ ả - cspdV : Xác su t phóng đi n chu i sấ ệ ỗ ứ - η : Xác su t hình thành h quang n đ nhấ ồ ổ ị T (1), (2) và (3) cho phép xác đ nh đ c su t c t đi n đ ng dây do sét đánh vàoừ ị ượ ấ ắ ệ ườ 100km đ ng dây trong m t năm :ườ ộ n = nv + nc + nkv [l n/100km.năm]ầ (4) 2.2 Xác đ nh hàm chi phí tính toánị Hàm chi phí tính toán cho m t công trình truy n t i đi n k t khi đ u t xây d ng,ộ ề ả ệ ể ừ ầ ư ự tr i qua quá trình v n hành cho đ n khi k t thúc tu i th d án bao g m r t nhi u h ngả ậ ế ế ổ ọ ự ồ ấ ề ạ m c chi phí nh : chi phí đ u t xây d ng, chi phí đào t o công nhân v n hành, chi phí qu nụ ư ầ ư ự ạ ậ ả lý v n hành, chi phí duy tu b o d ng, chi phí đ n bù thi t h i do m t đi n... Tuy nhiên,ậ ả ưỡ ề ệ ạ ấ ệ đ so sánh kinh t gi a 2 ph ng án treo dây ch ng sét ta có th b qua m t s chi phí màể ế ữ ươ ố ể ỏ ộ ố 2 ph ng án có giá tr nh nhau. Trong bài báo đ a ra công th c xác đ nh chi phí tính toánươ ị ư ư ứ ị nh sau:ư Z = C + H + G (5) Trong đó: • C: Chi phí xây d ng công trình: Căn c theo h s thi t k , ch ng lo i v t tự ứ ồ ơ ế ế ủ ạ ậ ư thi t b và đ n giá c a đ nh m c chuyên ngành đang áp d ng đ tính toán t ngế ị ơ ủ ị ứ ụ ể ổ v n xây l p trung bình cho 1km đ ng dây. T đó có th tính toán t ng v n đ uố ắ ườ ừ ể ổ ố ầ t cho c chi u dài L c a đ ng dây.ư ả ề ủ ườ • H: Chi phí đ n bù thi t h i cho khách hàng: Chi phí n y ph thu c m c đ quanề ệ ạ ầ ụ ộ ứ ộ tr ng và tính ch t c a ph t i, đ tính toán đ y đ thi t h i do m t đi n gâyọ ấ ủ ụ ả ể ầ ủ ệ ạ ấ ệ nên r t khó khăn. Hi n nay Đi n l c Vi t Nam đang tính b i th ng cho kháchấ ệ ệ ự ệ ồ ườ hàng theo giá tr đi n năng b ng ng cung c p. Đ i v i khu v c nông thôn, mi nị ệ ị ừ ấ ố ớ ự ề núi giá b i th ng b ng 10 l n giá bán đi n, đ i v i th xã, thành ph và khuồ ườ ằ ầ ệ ố ớ ị ố Nh p s li uậ ố ệ L, n 1 , n 2 , t, g bd , h mđ , P J = 0, CK = 0 CK = CK + (1 + i)-j j < t H 1 = CK.P.t mđ .H mđ .n 1 .L/100 G 1 = CK..G mđ .n 1 .L/100 H 2 = CK.P.t mđ .H mđ .n 2 .L/100 G 2 = CK..G mđ .n 2 .L/100 Z 1 = C 1 + H 1 + G 1 Z 2 = C 2 + H 2 + G 2 Z 1 < Z 2 Ch n ph ng án ọ ươ treo 1 dây ch ng sétố Ch n ph ng án ọ ươ treo 2 dây ch ng sétố D NGỪ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ j = j +1 Đ S Đ S Hình 1 kinh t giá b i th ng b ng 20 l n giá bán đi n [3], [4]. Trên c s đó chi phíế ồ ườ ằ ầ ệ ơ ở b i th ng thi t h i cho khách hàng đ c tính nh sau:ồ ườ ệ ạ ượ ư 100/..)1(.. 1 ∑ = −+= t j j mdmd LniHtPH [tri u đ ng]ệ ồ (6) v i:ớ  P[kW]: Công su t truy n t i trên đ ng dâyấ ề ả ườ  tmđ[h]: Th i gian m t đi n trung bình cho 1 l n s c do sét đánhờ ấ ệ ầ ự ố  Hmđ[tri u đ ng]: Giá đ n bù thi t h i cho 1 kWhệ ồ ề ệ ạ  i[%]: Giá chi t kh u bình quân đ qui đ i giá tr v th i đi m hi n t i.ế ấ ể ổ ị ề ờ ể ệ ạ  j: Năm kh o sátả  n[l n/100km.năm]: Su t c t đi n đ ng dâyầ ấ ắ ệ ườ  L[km]: Chi u dài đ ng dâyề ườ • G: Chi phí duy tu b o d ng thi t b đóng c t: Đ i v i các thi t b đóng c t, sauả ưỡ ế ị ắ ố ớ ế ị ắ m t s l n đóng c t ph i đ a vào b o d ng, chi phí b o d ng ph thu c sộ ố ầ ắ ả ư ả ưỡ ả ưỡ ụ ộ ố l n đóng c t và giá tr dòng đi n đóng c t. Th ng qui đ i chi phí b o d ngầ ắ ị ệ ắ ườ ổ ả ưỡ v m t l n đóng c t, có th tính chi phí duy tu b o d ng nh sau:ề ộ ầ ắ ể ả ưỡ ư 100/..)1( 1 ∑ = −+= t j j bd LnigG [tri u đ ng] ệ ồ (7) v i:ớ  i, n, L : nh trênư  Gbd[tri u đ ng]: Chi phí b o d ngệ ồ ả ưỡ cho m t l n đóng c t.ộ ầ ắ 2.3 L a ch n ph ng án đ u tự ọ ươ ầ ư Trên c s xác đ nh đ c su t c t đi nơ ở ị ượ ấ ắ ệ đ ng dây do sét đánh, cho phép tính hàm chi phíườ tính toán cho ph ng án treo m t dây ch ng sét Zươ ộ ố 1 và ph ng án treo 2 dây ch ng sét Zươ ố 2. Ph ng ánươ l a ch n đ u t s là ph ng án có hàm chi phíự ọ ầ ư ẽ ươ tính toán Z bé. 3 Ch ng trình tính toán l a ch n s đ treoươ ự ọ ơ ồ dây ch ng sétố 3.1 S đ thu tơ ồ ậ toán Trên c s k tơ ở ế qu tính toán m c 2,ả ở ụ xây d ng đ c s đự ượ ơ ồ thu t toán cho ch ngậ ươ trình chính nh hình 1,ư trong đó CK là giá trị chi t kh u qui đ i chiế ấ ổ Nh p s li uậ ố ệ ↓ ↓ ↓ αη VVNn Vpdv ...= ηα . 4)1( CpdC Vl hVNn −= k l h VNn CKV ) 4 1)(1( −−= α KVCV nnnn ++= ↓ ↓ D NGỪ Hình 2 phí năm th j v th i gian hi n t i. S đ thu t toán tính su t c t đi n đ ng dây do sétở ứ ề ờ ệ ạ ơ ồ ậ ấ ắ ệ ườ đánh nh hình 2.ư 3.2 Ch ng trình tính toán l a ch n s đ treo dây ch ng sétươ ự ọ ơ ồ ố T s đ thu t toán đ tài đã xây d ng đ c ch ng trình ch n dây ch ng sét choừ ơ ồ ậ ề ự ượ ươ ọ ố phép tính toán su t c t đi n đ ng dây và tính toán l a ch n ph ng án treo dây ch ng sétấ ắ ệ ườ ự ọ ươ ố [6]. Kh i đ ng ch ng trình ta có màn hình nh hình 3, b m ENTER đ chuy n sang menuở ộ ươ ư ấ ể ể các tính năng ch ng trình nh hình 4. Trong đó, F1 Data: Ch c năng nh p và s a ch a sươ ư ứ ậ ử ữ ố li u, F2 Help: Ph n tr giúp h ng d n s d ng, F3 Calculator: Th c hi n tính toán, F4ệ ầ ợ ướ ẫ ử ụ ự ệ Result: Xem k t qu tính toán, F5 Author: Gi i thi u tác gi ch ng trình, F6 Exit: Thoátế ả ớ ệ ả ươ kh i ch ng trình. Đ tính toán cho m t công trình, đ u tiên th c hi n vi c nh p s li uỏ ươ ể ộ ầ ự ệ ệ ậ ố ệ vào t p s li u b ng ch c năng F1 k t qu các t p s li u nh trên hình 5a, 5b, sau đóệ ố ệ ằ ứ ế ả ệ ố ệ ư b m F3 đ th c hi n tính toán và F4 đ xem k t qu , t p k t qu nh trên hình 6 [6].ấ ể ự ệ ể ế ả ệ ế ả ư Hình 3 Hình 4 Hình 5a Hình 5b Hình 6 4 K t lu nế ậ Đ tài đã xây d ng đ c ch ng trình tính toán ch n dây ch ng sét cho phép l aề ự ượ ươ ọ ố ự ch n ph ng án treo dây ch ng sét cho đ ng dây truy n t i đi n nh m nâng cao hi uọ ươ ố ườ ề ả ệ ằ ệ qu kinh t trong su t đ i s ng d án. Ngoài ra, ch ng trình còn cho phép xây d ngả ế ố ờ ố ự ươ ự đ ng đ c tính bi u di n m i quan h c a hàm Z theo m t thông s nào đó, qua đó tìmườ ặ ể ễ ố ệ ủ ộ ố đ c giá tr gi i h n gi a các ph ng án treo dây theo thông s kh o sát.ượ ị ớ ạ ữ ươ ố ả K t qu tính toán ph thu c vào các thông tin đ u vào, trong đó có m t s thông tinế ả ụ ộ ầ ộ ố r t khó xác đ nh chính xác nh : m t đ dông sét, su t c t đi n do sét đánh, chi phí b iấ ị ư ậ ộ ấ ắ ệ ồ th ng thi t h i do m t đi n, chi phí s a ch a thi t b ... Do đó, đ có k t qu tính toán tinườ ệ ạ ấ ệ ử ữ ế ị ể ế ả c y c n ph i thu th p m t l ng thông tin đ l n đ xác đ nh các thông s nêu trên.ậ ầ ả ậ ộ ượ ủ ớ ể ị ố Ngoài ra c n ph i tính toán d báo nhu c u ph t i qua t ng giai đo n đ xây d ngầ ả ự ầ ụ ả ừ ạ ể ự nên m t đ c tính công su t truy n t i trên đ ng dây theo th i gian, làm c s cho vi cộ ặ ấ ề ả ườ ờ ơ ở ệ xác đ nh giá tr Pị ị i t i th i đi m tạ ờ ể i x y ra s c . ả ự ố TÀI LI U THAM KH OỆ Ả [1] Võ Vi t Đ n, ế ạ Giáo trình k thu t đi n cao áp,ỹ ậ ệ Đ i h c Bách khoa Hà N i;ạ ọ ộ 1972. [2] Hoàng Vi t, ệ K thu t đi n áp cao t p 2,ỹ ậ ệ ậ Đ i h c Qu c gia TP HCM, 2004.ạ ọ ố [3] Quy t đ nh s 215/2004/QĐ-TTg ngày 29/12/2004 c a Th t ng Chínhế ị ố ủ ủ ướ ph qui đ nh v giá bán đi n.ủ ị ề ệ [4] Công văn s 4930EVN/ĐL3-8 ngày 13/10/2004 c a Công ty Đi n l c 3 quiố ủ ệ ự đ nh v giá bán đi n và giá đ n bù cho khách hàng do ng ng cung c p đi n.ị ề ệ ề ừ ấ ệ [5] Dr.H.J.C. Peiris; Study of lightning induced voltages on overhead conductors, 2001. [6] Lê Văn Nghi p, ệ L a ch n s đ treo dây ch ng sét cho đ ng dây truy nự ọ ơ ồ ố ườ ề t i nh m nâng cao hi u qu kinh t ,ả ằ ệ ả ế Lu n văn th c s K thu tậ ạ ỹ ỹ ậ , Đ i h c Đà N ng,ạ ọ ẵ 2005.