Nghiên cứu hiệu quả của lắp chống sét van rời rạc trên đường dây truyền tải

a cột 2 làm 
việc. Khi Is và Rtđ2 nằm trong vùng III, phóng điện 
xảy ra trên cách điện của pha không lắp CSV của cột 
2 (cột bị sét đánh). 
Do sóng phản xạ từ cột bên cạnh trở lại làm cho 
điện áp đặt lên cách điện giảm xuống nên khả năng 
xảy ra phóng điện trên mỗi cột còn phụ thuộc vào 
chiều dài khoảng vượt (Lkv).Trên hình 8, khi Lkv tăng 
từ 100m đến 350m, dòng điện sét gây phóng điện 
giảm 15kA. Hiện tượng này là do khi khoảng vượt 
tăng từ 100m đến 350m tương đương với thời gian 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 132 (2019) 016-021 
19 
bắt đầu có sóng phản xạ quay về cột 3 từ cột lân cận 
sẽ tăng từ 0,67µs lên 2,3 µs (tốc độ truyền sóng lấy 
bằng tốc độ ánh sáng) làm cho Ucs23 càng giảm về 
phía đuôi sóng dẫn đến điện áp đặt lên cách điện của 
cột 3 Ucđ3 càng tăng, do đó ngưỡng dòng điện sét gây 
phóng điện giảm. Khi khoảng vượt tăng đến 400m 
hoặc hơn thì ngưỡng dòng sét gây phóng điện cột bên 
cạnh hầu như ít thay đổi dao động quanh giá trị 
147kA. Hiện tượng này là do điện áp phản xạ chỉ ảnh 
hưởng đến thời gian đuôi sóng của điện áp trên cách 
điện cột 3 nên hầu như không ảnh hưởng đến đặc tính 
phóng điện của cách điện nữa. 
Hình 7. Phân bố các vùng xảy ra phóng điện trên 
cách điện khi sét đánh vào cột 2, CSV cột 2 làm việc, 
khi Rtđ3 =5. Vùng I: không phóng điện, vùng II: 
phóng điện trên cách điện cột 3, vùng III: phóng điện 
trên cách điện cột 2 
Hình 8. Phân bố các vùng xảy ra phóng điện trên các 
pha không treo CSV khi thay đổi khoảng vượt, 
Rtđ2=10, Rtđ3=5 
4.2. Trường hợp lắp 2CSV 
Do số CSV tăng lên 2, ngưỡng dòng điện sét 
xảy ra phóng điện trên cách điện của cột lân cận cũng 
tăng lên (hình 9) so với trường hợp chỉ dùng 1 CSV. 
Chú ý rằng ngưỡng phóng điện này ứng với trường 
hợp cả 2 CSV trên cột 2 đều làm việc và phóng điện 
được ghi nhận ở pha A của cột 3. Mô phỏng cũng cho 
thấy với Rtđ2 > 18 Ω, dòng điện sét lớn hơn 130kA sẽ 
luôn gây phóng điện trên pha còn lại không lắp CSV 
của cột 2 với mọi giá trị Rtđ3. Ở dải Rtd2 này, vùng II 
sẽ bị biến mất và khi đó chỉ còn vùng I và III. 
Hình 9. Phân bố các vùng xảy ra phóng điện trên 
cách điện khi sét đánh vào cột 2, CSV cột 2 làm việc, 
khi Rtđ3 =5. 
Hình 10. Phân bố các vùng xảy ra phóng điện trên 
các pha không treo CSV khi thay đổi khoảng vượt, 
Rtđ2=10, Rtđ3=5 
Cũng giống như trường hợp lắp 1 CSV, khoảng 
vượt càng tăng thì ngưỡng chịu đựng dòng điện sét 
của cách điện cột 3 càng giảm do ảnh hưởng của sóng 
phản xạ giảm (hình 10). Mặc dù vậy, chênh lệch về 
dòng ngưỡng Is lớn hơn (23kA so với 15 kA) làm cho 
diện tích vùng II lớn hơn trường hợp chỉ có 1 CSV. 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 132 (2019) 016-021 
20 
4.3. Trường lắp 3 CSV 
Khi cột bị sét đánh lắp cả 3 CSV, không còn 
hiện tượng phóng điện trên cách điện của cột bị sét 
đánh nữa. Mặc dù vậy, phóng điện trên cột lân cận 
vẫn phụ thuộc vào điện trở tiếp địa của cột đó. Khi 
Rtđ3 của cột lân cận nhỏ để gây ra hiệu điện thế giữa 
dây pha và đỉnh cột Ucđ3 đủ lớn mới có thể gây ra 
phóng điện trên cách điện của cột 3. Khi Rtđ3 tăng lên, 
phóng điện không xảy ra ở cột lân cận nữa mà dòng 
sét sẽ tiếp tục được lan truyền ra các cột xa hơn rồi 
tổn hao hết trên các dây pha và dây chống sét. Trong 
trường hợp này đường đặc tính (Is, Rtđ2) chỉ còn 2 
vùng là vùng I và vùng II do vùng III không tồn tại 
nữa (hình 11). 
Hình 11. Phân bố các vùng xảy ra phóng điện trên 
cách điện khi sét đánh vào cột 2, CSV cột 2 làm việc, 
khi Rtđ3 =5. 
Đối với trường hợp này sự phụ thuộc của phóng 
điện trên cột lân cận vào khoảng vượt được chia làm 
3 dải, Lkv400m 
(hình 12). Khi khoảng vượt nhỏ hơn 200m, dòng 
ngưỡng gây phóng điện trên cột 3 giảm khi khoảng 
vượt tăng do ảnh hưởng của sóng phản xạ ở thời gian 
đầu sóng giống như các trường hợp sử dụng 1 CSV 
hoặc 2 CSV. Khi 200m<Lkv<400m, dòng ngưỡng 
không thay đổi do ảnh hưởng của sóng phản xạ cân 
bằng với tổn hao trên đường dây. Khi Lkv>400m, ảnh 
hưởng của sóng phản xạ gần như không đáng kể so 
với tổn hao do điện trở của dây dẫn gây ra. Do cả 3 
CSV cùng làm việc nên dòng điện sét chạy qua cột 
bên cạnh qua DCS hầu như không đáng kể. Do vậy 
hiện tượng phản xạ từ cột lận trở lại không còn đáng 
kể nữa. Điện áp trên cách điện của cột bên cạnh chủ 
yếu do dòng điện chạy trên dây dẫn tạo ra Ud23 gây ra. 
Mà Ud23 khi đến được cột 3 tổn hao càng nhiều nếu 
chiều dài khoảng vượt càng lớn. Điều này dẫn tới 
khoảng vượt càng tăng, dòng sét ngưỡng để xảy ra 
phóng điện trên cột 3 càng tăng. 
Hình 12. Phân bố các vùng xảy ra phóng điện trên 
các pha không treo CSV khi thay đổi khoảng vượt, 
Rtđ2=10, Rtđ3=5 
4.4. Trường hợp sét đánh dây pha 
Khi dòng sét đánh vào dây pha đủ lớn để CSV 
làm việc, dòng sét sẽ chủ yếu tản xuống tiếp địa tại 
chân cột và một phần nhỏ chạy trên dây pha sang cột 
lân cận cho dù với điện trở tiếp địa nào. Kết quả mô 
phỏng cho thấy trị số dòng điện ngưỡng gây phóng 
điện ở cột lân cận hầu như không bị ảnh hưởng bởi 
điện trở tiếp địa. Hình 13 trình bày kết quả tính toán 
dòng ngưỡng xảy ra phóng điện ở cột 3 đối với 
trường hợp lắp 1CSV ở pha A. Ta nhận thấy khi điện 
trở tiếp địa của cột thay đổi từ 5  đến 120  thì 
dòng ngưỡng chỉ tăng từ 7,2kA lên 7,5 kA. 
Hình 13. Quan hệ giữa dòng điện gây phóng điện cột 
3 khi sét đánh dây pha A với Rtđ3 thay đổi từ 10 đến 
100 
Tương tự như vậy, chiều dài của khoảng vượt 
cũng hầu như không ảnh hưởng đến giá trị dòng sét 
ngưỡng xảy ra phóng điện trên cách điện của cột lân 
cận (hình 14). Khi chiều dài khoảng vượt tăng từ 
100m đến 1200m thì dòng ngưỡng cũng chỉ tăng từ 
7,2kA đến 7,3kA. 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 132 (2019) 016-021 
21 
Lkv (m)
200 400 600 800 1000 1200
Is
 (
k
A
)
7.18
7.20
7.22
7.24
7.26
7.28
7.30
7.32
Hình 14. Quan hệ giữa dòng điện gây phóng điện cột 
3 theo chiều dài khoảng vượt khi sét đánh vào dây 
pha, Rtđ2=10, Rtđ3=5 
5. Kết luận 
 Lắp CSV rời rạc trên một vài vị trí cột được coi 
là nguy hiểm của đường dây hiệu quả nhất khi dùng 
để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào dây pha. Mà 
trường hợp này có xác suất xảy ra rất thấp đối với 
đường dây có treo dây chống sét. Khi dòng sét đánh 
vào dây pha quá lớn, mặc dù CSV ở vị trí cột bị sét 
đánh đã làm việc thì phóng điện ở cột lân cận vẫn có 
thể xảy ra. Trong trường hợp này, hiện tượng phóng 
điện ở cột lân cận không treo CSV hầu như không bị 
ảnh hưởng bởi trị số tiếp địa của cột. 
 Khi sét đánh đỉnh cột hoặc dây chống sét, CSV 
được lắp rời rạc trên các vị trí này sẽ bảo vệ được 
cách điện của vị trí đó. Mức độ bảo vệ của CSV tại 
cột đó có thể được chia làm 3 vùng: 
- Vùng I: Nếu dòng điện sét nhỏ, điện trở của cột có 
lắp CSV nhỏ thì CSV có thể không làm việc hoặc làm 
việc nhưng không có cách điện nào bị phóng điện. 
Không có sự cố phóng điện do sét và SSC của đường 
dây được cải thiện rõ rệt. 
- Vùng II: Nếu dòng điện sét đủ lớn để kết hợp với 
điện trở tại cột bị sét đánh thành một điểm trong vùng 
II, phóng điện sẽ xảy ra trên cột bên cạnh mặc dù sét 
không đánh trực tiếp vào cột này. Sự cố chỉ chuyển từ 
cột có lắp CSV sang cột không lắp CSV, SSC của 
đường dây không thay đổi hay việc lắp CSV không 
có hiệu quả. 
- Vùng III: Nếu dòng điện sét hoặc điện trở tại cột bị 
sét đánh quá lớn, phóng điện sẽ xảy ra trên cách điện 
không được lắp CSV của cột bị sét đánh trừ trường 
hợp tất cả các pha của cột bị sét đánh có lắp CSV. 
Mặc dầu vậy, hiện tượng xảy ra phóng điện ở cột bên 
cạnh vẫn xảy ra khi lắp 3 CSV ở cột bị sét đánh nếu 
dòng điện sét hoặc điện trở cột bị sét đánh đủ lớn. 
 Khoảng vượt cũng là yếu tố quan trọng ảnh 
hưởng đến khả năng phóng điện của cột lân cận 
không lắp CSV. Chính vì vậy, lắp CSV rời rạc chỉ đạt 
hiệu quả ở một dải trị số nhất định của điện trở tiếp 
địa và khoảng vượt. Ngoài các trị số này, lắp CSV rời 
rạc không làm cho suất cắt của đường dây thay đổi 
mà vị trí phóng điện chỉ chuyển từ cột này sang cột 
kia. Trong trường hợp đó cần thực hiện lắp đặt CSV 
liên tục trên một nhóm cột nhằm đảm bảo trị số SSC 
sau khi lắp CSV thực sự giảm. 
Tài liệu tham khảo 
[1] Tổng công ty truyền tải điện quốc gia (NPT), báo cáo 
số 4457/EVNNPT-KT, báo cáo công tác giảm thiểu 
sự cố có nguyên nhân do sét trên các đường dây 
220kV, 500kV, 2015. 
[2] IEEE, Guide for Improving the Lightning 
Performance of Transmission Lines, IEEE Standard 
1243–1997, 1997. 
[3] J. A. Tarchini and W. Gimenez, Line surge arrester 
selection to improve lightning performance of 
transmission lines, IEEE Bol. PnwerTech Conf, Bol. 
Italy (2003) 23-26 
[4] Y. A. Wahab, Z. Z. Abidin, and S. Sadovic, Line 
surge arrester application on the quadruple circuit 
transmission line, IEEE Bol. PowerTech Conf. Proc., 
vol. 3 (2003) 299-305. 
[5] R. Rashedin, S. Venkatesan, A. Haddad, H. Griffiths, 
and N. Harid, Lightning Performance of 275 kV 
Transmission, Univ. Power Eng. Conf, UPEC 2008. 
43rd Int (2008) 2-6. 
[6] T. H. Pham, S. A. Boggs, H. Suzuki, and T. Imai, 
Effect of externally gapped line arrester placement on 
insulation coordination of a twin-circuit 220 kv line, 
IEEE Trans. Power Delivery, vol. 27, no. 4 (2012) 
1991–1997. 
[7] IEEE Std C62.22™, IEEE Guide for the Application 
of Metal-Oxide Surge Arresters for Alternating-
Current Systems, 2009. 
[8] Juan. A. Martinez, Ferley Castro-Aranda, Lightning 
Performance Analysis of Overhead Transmission 
Lines Using the EMTP, IEEE Trans. Power Delivery, 
vol. 20, no. 3 (2005), 2200-2010 
[9] Nam V Ninh, Thinh Pham, Top V. Tran, Coupling 
effect in transmission line submitted to lightning 
strikes, The 9th RCEEE 2016, Hanoi University of 
Science and Technology (2016) 20-24 
[10] Nam V Ninh, Thinh Pham, Top V. Tran, A Method 
to Improve Lightning Performance of Transmission 
Lines in High Footing Resistance Areas, 2017 
International Symposium on Electrical Insulating 
Materials (ISEIM), Toyohashi, Japan (2017) 761-764.