Luận văn Chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện cao thế và các yếu tố ảnh hưởng (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện cao thế và các yếu tố ảnh hưởng (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VIÊN HẢI MINH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 4 6 4 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ  LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI: CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương HVTH: Viên Hải Minh MSHV:132520202016 Khóa Học : 2013 – 2015 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2015
3. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Viên Hải Minh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16-11-1986 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Quê quán: Thành phố Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: số 44/28/9 đường số 12 P.Trường Thọ Q.Thủ Đức Tp.HCM Điện thoại: 0903132910 Điện thoại nhà riêng: E-mail: vienhaiminh@hotmail.com Fax: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 06/2005 đến 01/2010 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ngành học: Điện Công Nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2010-nay Công ty Truyền Tải Điện 4 Cán bộ kỹ thuật HVTH:Viên Hải Minh Page i
4. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Viên Hải Minh HVTH:Viên Hải Minh Page ii
5. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương CẢM TẠ Trong thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, với sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong Khoa Điện và quí thầy cô trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, em đã học tập được rất nhiều kiến thức quí báu và những kinh nghiệm thực tế từ quí thầy cô. Với vốn kiến thức tích luỹ này đã góp phần xây nền tảng cho em vững tin bước vào lĩnh vực kỹ thuật trong tương lai. Qua luận văn này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG người Thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị, bạn bè và người thân trong gia đình đã luôn luôn cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em trong quá trình thực hiện luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2015 Người thực hiện. Viên Hải Minh HVTH:Viên Hải Minh Page iii
6. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương TÓM TẮT Đường dây là phần tử dài nhất trong hệ thống điện nên thường bị sét đánh và chịu tác dụng của quá điện áp khí quyển nhiều nhất. Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc sét đánh xuống mặt đất gần đó và gây nên quá điện áp áp cảm ứng trên dường dây. Có thể thấy rằng trường hợp đầu nguy hiểm nhất vì đường dây phải chịu toàn bộ năng lượng của phóng điện sét, do đó nó được chọn để tính toán chống sét cho đường dây. Không thể chọn mức cách điện đường dây đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển ứng với dòng điện sét có thông số lớn nhất mà chỉ chọn theo mức độ hợp lý về kỹ thuật và kinh tế. 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 mà chỉ là giảm sự cố tới giới hạn hợp lý nhất. Đặc trưng cho khả năng chịu sét của đường dây tải điện là suất cắt điện đường dây trên 100km chiều dài. Suất cắt điện càng nhỏ thì đường dây càng ít bị mất điện do sét đánh, tăng được tính đảm bảo liên tục cung cấp điện. Chỉ tiêu chống sét của đường dây là nghịch đảo của suất cắt điện. Các thông số tính toán chỉ tiêu chống sét vốn rất nhiều và phức tạp, vì vậy khi tính toán có thể nhầm lẫn và mất rất nhiều thời gian. Bằng cách tận dụng sức mạnh tính toán của máy tính có thể thực hiện bài toán trên nhanh chóng và chính xác, đồng thời kết quả xuất ra cũng rất trực quan. Tính hiệu quả và chính xác của chương trình đã được kiểm chứng trên hệ thống điện truyền tải miền Nam Việt Nam. HVTH:Viên Hải Minh Page iv
7. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chƣơng Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt vi Danh sách các hình vii Danh sách các bảng viii GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1 CHƯƠNG 1. KHÍ HẬU VIỆT NAM, HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT VÀ NHỮNG ẢNH HƯỞNG LÊN LƯỚI ĐIỆN 1.1 KHÍ HẬU VIỆT NAM 3 1.2 HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT 4 1.2.1 Khái quát 4 1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng 4 1.2.3 Thố ng kê 5 1.2.4 Các kết quả đo đạc qua trạm định vị sét 6 1.3 ẢNH HƢỞNG CỦA GIÔNG SÉT LÊN LƢỚI ĐIỆN 9 1.4 KẾT LUẬN 13 CHƯƠNG 2. THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ 2.1 TỔNG QUAN ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ VIỆT NAM 14 2.2 ĐƯỜ NG DÂY TẢ I Đ IỆ N CAO THẾ VIỆ T NAM 15 2.2.1 Phân loạ i 15 2.2.2 Thông số tổ ng quát đường dây truyề n tả i 15 2.2.3 Thông số vài thiế t bị đường dây 16 2.3 ĐƯỜ NG DÂY TẢ I Đ IỆ N CAO THẾ Ở Đ ÔNG NAM BỘ 19 2.4 KẾ T LUẬ N 22 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT 3.1. TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT BẰNG GIẢI TÍCH 23 3.1.1. Đối với đƣờng dây cao áp có treo dây chống sét 23 3.1.1.1. Số lần sét đánh trên đƣờng dây Nsđ 23 HVTH:Viên Hải Minh Page v
8. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chƣơng 3.1.1.2. Suất cắt đƣờng dây Ncđ 23 3.1.1.3. Xác định ɳ1 , ɳ2 24 3.1.1.4. Xác định Vα 25 3.1.1.5. Xác định Vpđ1 26 3.1.1.6. Xác định Vpđ2cđ 41 3.1.1.7. Xác định Vpđ2kk 43 3.1.1.8. Xác định Vpđ3 45 3.1.2. Đối với đƣờng dây cao áp không treo dây chống sét 46 3.1.2.1. Số lần sét đánh trên đƣờng dây Nsđ 46 3.1.2.2. Suất cắt đƣờng dây Ncđ 47 3.1.2.3. Tính Vpđ 47 3.1.2.4. Tính trị số ɳ 48 3.2. TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT BẰNG ĐỒ THỊ ĐỐI 50 VỚI ĐƢỜNG DÂY CAO ÁP CÓ TREO DÂY CHỐNG SÉT 3.2.1. Khi sét đánh vào đỉnh cột 51 3.2.2. Khi sét đánh vào dây chống sét trong khoảng vƣợt 56 3.2.3. Vài ví dụ 58 3.3. NHẬN XÉT 60 3.3.1. Phƣơng pháp giải tích 60 3.3.2. Phƣơng pháp đồ thị 60 CHƯƠNG 4. LẬP CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 4.1. CÁC CÔNG THỨC CHỦ YẾU ĐỂ TÍNH TOÁN 61 4.2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 62 4.3 SƠ ĐỒ KHỐI CHI TIẾT 63 4.4. CÁC SƠ ĐỒ KHỐI ĐẶC BIỆT 73 4.4.1. Gỉai phƣơng trình vi phân bằng phƣơng pháp Runge-Kutta 73 4.4.2. Tính xác suất Vpđ1 75 4.5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT TRÊN MATLAB 77 4.5.1. Bảng kết quả Ncđ , M khi Rc thay đổi. 77 4.5.2. Khảo sát trƣờng hợp đƣờng dây trên khi điện trở nối đất tăng 81 4.5.3. Bảng kết quả Vpđ1 , Vpđ2cđ, Vpđ2kk khi Rc thay đổi. 83 HVTH:Viên Hải Minh Page vi
9. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chƣơng 4.5.4.Bảng kết quả Ncđ , M khi Rc và rdcs thay đổi. 87 4.5.5.Bảng kết quả Ncđ , M khi Rc và hcột thay đổi. 88 4.6. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT BẰNG ĐỒ THỊ 89 4.7. SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 89 4.8. NHẬN XÉT KẾT QUẢ 90 Chương 5: KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 HVTH:Viên Hải Minh Page vii
10. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương CHỮ VIẾT TẮT DCS Dây Chống Sét DD Dây Dẫn TB Trung Bình NGS Ngày Sét/Năm PĐ Phóng Điện KK Không Khí LV Làm Việc CƯ Cảm Ứng ĐM Định Mức TĐ Tương Đương C Cột Điện VQ Vầng Quang KV Khoảng Vượt HVTH:Viên Hải Minh Page viii
11. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1. Bản đồ tổng lượng phóng điện cho thấy Việt Nam nằm trong một tâm giông thế giới 4 Hình 1.2. Hoạt động sét trong ngày tại một số trạm định vị sét năm 2004 6 Hình 1.3. Tần suất xuất hiện sét theo tháng trong năm 2004 7 Hình 1.4. Bản đồ mật độ sét đánh trung bình hằng năm trên lãnh thổ nước ta. 8 Hình 2.1. Chân cột và tiếp địa 16 Hình 2.2. Cột néo 17 Hình 2.3. Cột đỡ 18 Hình 3.1.1.3.a. Đường cong Elv=f(ɳ) 25 Hình 3.1.1.4.a. Quan hệ của Vα theo góc α và độ cao dây chống sét 26 Hình 3.1.1.4.b. Quan hệ của Vα theo góc α và độ cao dây chống sét 26 Hình 3.1.1.5.a. Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn đối với 1 dây chống sét 31 Hình 3.1.1.5.b. Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn đối với 2 dây chống sét 32 Hình 3.1.1.5.c. Sơ đồ mạch thay thế khi có sóng phản xạ từ các cột lân cận trở về 33 Hình 3.1.1.5.e. Va = f(VI) 39 Hình 3.1.1.5.f. Đặc tính volt-giây của chuỗi sứ 40 Hình 3.1.1.5.g. So sánh đặc tính volt-giây của chuỗi sứ 40 Hình 3.1.1.5.h. So sánh đặc tính volt-giây của chuỗi sứ 41 Hình 3.1.1.7.a. 2 = ( 2 ) 44 푡 Hình 3.1.1.7.b. Đặc tính đ2 45 푠 Hình 3.2.a. Đặc tính cách điện của sứ 50 Hình 3.2.1.a. Khi sét đánh vào đỉnh cột 51 Hình 3.2.1.b. Khi sét đánh vào đỉnh cột 51 Hình 3.2.1.c. Khi sét đánh vào đỉnh cột 52 Hình 3.2.1.d. Khi sét đánh vào đỉnh cột 52 Hình 3.2.1.e. Khi sét đánh vào đỉnh cột 53 Hình 3.2.1.f. Khi sét đánh vào đỉnh cột 53 Hình 3.2.1.g. Khi sét đánh vào đỉnh cột 54 Hình 3.2.1.h. Khi sét đánh vào đỉnh cột 54 Hình 3.2.1.i. Giải thích các đồ thị sét đánh vào đỉnh cột 55 Hình 3.2.2.a. Khi sét đánh vào khoảng vượt 56 HVTH:Viên Hải Minh Page ix
12. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương Hình 3.2.2.b. Khi sét đánh vào khoảng vượt 56 Hình 3.2.2.c. Giải thích cách dùng đồ thị sét đánh vào khoảng vượt 57 Hình 3.2.2.d. Dòng sét đánh vào đỉnh cột 58 Hình 3.2.2.e. Hệ số hiệu chỉnh 58 Hình 4.5.1.a. Cột điện 78 Hình 4.5.1.b. Suất cắt điện đường dây Rc= (3÷10)Ω 79 Hình 4.5.1.c. Chỉ tiêu chống sét đường dây Rc= (3÷10)Ω 80 Hình 4.5.2.a. Suất cắt điện đường dây Rc= (5÷50)Ω 81 Hình 4.5.2.b. Chỉ tiêu chống sét đường dây Rc= (5÷50)Ω 82 Hình 4.5.2.c. So sánh suất cắt điện đường dây Rc= (5÷50)Ω 82 Hình 4.5.3.a. Vpđ1 84 Hình 4.5.3.b. Vpđ2cđ 84 Hình 4.5.3.c. Vpđ2kk 85 Hình 4.5.3.d. Điện áp tác dụng trên chuỗi sứ khi sét đánh vào đỉnh cột Rc = 10Ω 85 Hình 4.5.3.e. Điện áp tác dụng trên chuỗi sứ khi sét đánh vào đỉnh cột Rc = 30Ω 86 Hình 4.5.3.f. Điện áp tác dụng trên chuỗi sứ khi sét đánh vào khoảng vượt Rc = 10Ω 86 Hình 4.5.4.a. Suất cắt điện đường dây Rc= (5÷50)Ω và rdcs thay đổi 87 Hình 4.5.4.b. Chỉ tiêu chống sét đường dây Rc= (5÷50)Ω và rdcs thay đổi 87 Hình 4.5.5.a. Suất cắt điện đường dây Rc= (5÷50)Ω và hdcs thay đổi 88 Hình 4.5.5.b. Chỉ tiêu chống sét đường dây Rc= (5÷50)Ω và hdcs thay đổi 88 HVTH:Viên Hải Minh Page x
13. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1. Phân vùng sét Việt Nam 7 Bảng 1.2. Mật độ phóng điện xuống các khu vực 9 Bảng 1.3. Thống kê sự cố sét 9 Bảng 3.1.5.a. Hệ số hiệu chỉnh k1 33 Bảng 4.5.1.a. Ncđ và M khi Rc= (3÷10)Ω 79 Bảng 4.5.2.a. Ncđ và M khi Rc= (3÷50)Ω 81 Bảng 4.5.3.a. Vpđ1 và Vpđ2cđ , Vpđ2kk 83 Bảng 4.6.a. Kết quả tính toán bằng đồ thị 89 Bảng 4.7.a. So sánh kết quả tính toán 89 HVTH:Viên Hải Minh Page xi
14. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Theo ước tính của các nhà chuyên môn, trên khắp mặt địa cầu, cứ mỗi giây có khoảng 40-50 cú sét đánh xuống mặt đất. Sét không những gây thương vong cho con người, mà còn có thể phá hủy những tài sản của con người như các công trình xây dựng, công trình cung cấp năng lượng, hoạt động hàng không, các thiết bị dùng điện, các đài truyền thanh truyền hình, các hệ thống thông tin liên lạc và làm gián đoạn công việc. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong tất cả các ngành kinh tế, sự phát triển của nhu cầu tiêu thụ điện năng đánh giá sự phát triển của xã hội và sự nâng cao đời sống của một khu vực, một quốc gia. Do đó, hệ thống điện cũng ngày càng phát triển cả về qui mô lẫn công nghệ. Ngày nay đã hình thành nhiều hệ thống điện lớn trong phạm vi quốc gia hoặc liên quốc gia, xuất hiện nhiều đường dây truyền tải điện áp cao và siêu cao làm nhiệm vụ liên lạc và truyền tải công suất. Độ tin cậy làm việc của các đường dây truyền tải là một chỉ tiêu quan trọng trong bài toán kinh tế - kỹ thuật khi thiết kế và vận hành hệ thống điện, bởi vì mọi sự cố trên đường dây đều gây ảnh hưởng đến khả năng cung cấp điện của hệ thống có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho một số phụ tải hoặc cả một khu vực rộng lớn, tác động xấu đến sự phát triển của nền kinh tế và đời sống xã hội. Từ khi Việt Nam gia nhập WTO việc sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng dần chuyển sang hoạt động theo cơ chế thị trường, mọi thiệt hại do mất điện gây ra ngành điện phải bồi thường, vấn đề độ tin cậy cung cấp điện càng được đặc biệt quan tâm. Sét đánh vào đường dây là một trong những yếu tố chủ yếu gây sự cố và ngừng cung cấp điện của đường dây. Sét đánh là hiện tượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, cho nên việc thực hiện bảo vệ chống sét cho các công trình nói chung, đường dây tải điện nói riêng chỉ có thể hạn chế sự cố đến một mức hợp lý chứ không thể loại trừ hoàn toàn sự cố. HVTH:Viên Hải Minh Page 1
15. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương Tuy nhiên khi tính toán chỉ tiêu chống sét của đường dây trong quá trình thiết kế, kiểm tra và bảo dưỡng đường dây trong quá trình vận hành có rất nhiều thông số đầu vào và hàng loạt các công thức phức tạp cần phải được thực hiện. Quá trình đó quả thật cần rất nhiều thời gian, công sức và sự tỉ mỉ của người tính toán. Nhất là khi hệ thống điện Việt Nam đang phát triển nhanh chóng để đáp ứng sự phát triển kinh tế của đất nước.Do đó, cần phải tối ưu thời gian và giảm được khối lượng công việc trong quá trình thiết kế cũng như khi kiểm tra và bảo dưỡng đường dây. Có một công trình trước đây đã sử dụng máy tính để tính toán chỉ tiêu chống sét được nhanh chóng nhưng do được xây dựng từ thời kỳ đầu của máy tính nên nó đã không còn phù hợp với ngày nay đồng thời kết quả xuất ra vẫn chưa trực quan và dễ sử dụng.Trên cơ sở của công trình nghiên cứu trước đây đã đạt được, đề tài “CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG”với mục đích xây dựng một chương trình tính toán nhanh chóng và giải quyết những hạn chế của công trình trước đây. 2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu của đề tài Thống kê thông số sét tại Việt Nam nơi đường dây đi qua. Xây dựng thuật toán tính toán nhanh chỉ tiêu chống sét của đường dây. 2.2 Nhiệm vụ của đề tài Thông kê khí tượng thủy văn tại Việt Nam. Tìm hiểu cơ sở lý thuyết để xây dựng thuật toán. Ứng dụng thuật toán để giải bài toán cụ thể. So sánh với thực tế nhằm kiểm tra tính đúng đắn của kết quả. 3. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN Sử dụng thuật toán khác để xác định chỉ tiêu chống sét của đường dây nhằm phù hợp với hệ thống máy tính mới và xuất ra kết quả được trực quan hơn. 4. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Dùng máy tính giải quyết nhanh chóng bài toán chỉ tiêu chống sét của đường dây và xuất ra kết quả trực quan. HVTH:Viên Hải Minh Page 2
16. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương CHƯƠNG 1 KHÍ HẬU VIỆT NAM, HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT VÀ NHỮNG ẢNH HƯỞNG LÊN LƯỚI ĐIỆN 1.1 KHÍ HẬU VIỆT NAM Việt Nam nằm hoàn toàn trong vòng đai nhiệt đới của nửa cầu bắc, thiên về chí tuyến hơn là phía xích đạo. Vị trí đó đã tạo cho Việt Nam có một nền nhiệt độ cao. Nhiệt độ trung bình năm từ 22ºC đến 27ºC. Hàng năm, có khoảng 100 ngày mưa với lượng mưa trung bình từ 1.500 đến 2.000mm. Độ ẩm không khí trên dưới 80%. Số giờ nắng khoảng 1.500 - 2.000 giờ, nhiệt bức xạ trung bình năm 100kcal/cm². Chế độ gió mùa cũng làm cho tính chất nhiệt đới ẩm của thiên nhiên Việt Nam thay đổi. Nhìn chung, Việt Nam có một mùa nóng mưa nhiều và một mùa tương đối lạnh, ít mưa. Trên nền nhiệt độ chung đó, khí hậu của các tỉnh phía bắc (từ đèo Hải Vân trở ra Bắc) thay đổi theo bốn mùa: Xuân, Hạ, Thu, Đông. Việt Nam chịu sự tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc nên nhiệt độ trung bình thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á. So với các nước này, Việt Nam nhiệt độ về mùa đông lạnh hơn và mùa hạ ít nóng hơn. Do ảnh hưởng gió mùa, hơn nữa sự phức tạp về địa hình nên khí hậu của Việt Nam luôn luôn thay đổi trong năm, từ giữa năm này với năm khác và giữa nơi này với nơi khác (từ Bắc xuống Nam và từ thấp lên cao). 1.2 HOẠT ĐỘNG GIÔNG SÉT 1.2.1 Khái quát Trên thế giới có 3 tâm giông sét gồm: Châu Á, châu Phi, châu Mỹ. Trong đó, Việt Nam nằm ở tâm giông sét châu Á. Trung bình mỗi năm, Việt Nam có khoảng 2 triệu lần sét đánh xuống đất. Vì nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới có độ ẩm cao, lại gần biển, có đường bờ biển kéo dài nên gió từ biển đưa vào càng tăng thêm độ ẩm trong vùng đất liền, gây mưa giông. HVTH:Viên Hải Minh Page 3
17. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương Hình 1.1. Bản đồ tổng lượng phóng điện cho thấy Việt Nam nằm trong một tâm giông thế giới 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng Sét thường chỉ xảy ra trong các cơn giông. Đặc biệt là những cơn giông đầu mùa mưa thường mang theo những trận sét nguy hiểm nhất. Lý do là vào thời điểm giao mùa thường xuất hiện 2 luồng không khí nóng ẩm và lạnh. Điểm giao thoa giữa 2 luồng không khí này chính là nơi xảy ra giông. Đây cũng là địa điểm tập trung sét. Vì thế, những nơi xảy ra hiện tượng tập trung giông, sét với mật độ cao trong một thời gian nhất định, thực chất là đang có sự hoạt động mạnh mẽ của 2 luồng không khí nóng ẩm và lạnh. Mùa giông ở Việt Nam tương đối dài bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 10. Số ngày giông trung bình khoảng 100 ngày/năm và số giờ giông trung bình là 250 giờ/năm. Trên nền hoạt động giông tương đối mạnh này có độ chênh lệch khá lớn về mức độ hoạt động giông ở các vùng. Cam Ranh là nơi có số giờ giông nhỏ nhất là 55h/năm. A Lưới (Thừa Thiên - Huế) đạt mức giờ giông cao nhất là 489 giờ/năm. Sự chênh lệch này do nguyên nhân chính là yếu tố phân chia lãnh thổ bởi những dãy núi cao có hướng khác nhau, làm tăng cường hoạt động giông ở vùng này và hạn chế hoạt động giông ở vùng khác. HVTH:Viên Hải Minh Page 4
18. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương Việc phân bố giông sét ở Việt Nam không đồng đều. Những khu vực xuất hiện nhiều giông sét là Cổ Dũng (Hải Dương), Sơn Lộc (Hà Tĩnh), Yên Thành (Nghệ An), Đồng bằng sông Cửu Long Sở dĩ có sự khác biệt về tần suất giông sét giữa các địa phương là do điều kiện khí hậu có sự phân hóa. Vùng có nhiễu động khí quyển mạnh, có địa hình thuận lợi cho việc hình thành các dòng thăng luôn có nguy cơ về sét cao hơn các vùng khác. 1.2.3 Thống kê 1.2.3.1 Miền Bắc Số ngày sét đánh ở miền Bắc dao động từ 70 - 100 ngày/năm và số lần có giông từ 150 – 300 lần/năm. Vùng nhiều giông nhất là vùng Tiên Yên, Móng Cái (Quảng Ninh) hàng năm có 100-110 ngày giông sét, các tháng nhiều giông là từ tháng 7 - 8 có tới 25 ngày giông sét trên một tháng. Một số vùng chuyển tiếp giữa các vùng nút và vùng đồng bằng, số lần giông cũng lên đến 200 lần/năm, số ngày cũng đến 100 ngày/năm. Vùng ít giông nhất là Quảng Bình, hàng năm chỉ dưới 80 ngày có giông. Xét về diễn biến của mùa giông trong năm, mùa giông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nói chung mùa giông ở Bắc Bộ tập chung từ tháng 5 – 9 và ở Tây Bắc ngay từ tháng 4 đã có giông kéo dài đến khoảng tháng 8 trong năm. 1.2.3.2 Miền Trung Trên vùng duyên hải Trung Bộ ở phía Bắc đến Quảng Ngãi là khu vực tương đối nhiều giông trong tháng 4 đến tháng 8 số ngày giông xấp xỉ 10 ngày/tháng. Tháng nhiều nhất là tháng 5 có thể từ 12 đến 15 ngày. Những ngày đầu mùa và cuối mùa thì chỉ có 2 đến 5 ngày/tháng. Từ Bình Định trở vào khu vực ít giông nhất thường chỉ có vào tháng 5 với số ngày xấp xỉ bằng 10 ngày (Tuy Hòa 10 ngày, Nha Trang 8 ngày, Phan Thiết 13 ngày), còn các tháng khác của mùa đông chỉ quan sát được từ 5 đến 7 ngày giông sét. 1.2.3.3 Miền Nam Số ngày giông ở miền Nam dao động từ 40-100 ngày/năm. Khu vực nhiều giông nhất là Đồng bằng Nam Bộ số ngày giông sét có thể lên đến HVTH:Viên Hải Minh Page 5
19. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương 120 đến 140 ngày (TP.Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/năm). Mùa giông ở Nam Bộ từ tháng 4 đến tháng 11 có khoảng trên 20 ngày/tháng. Vùng ít giông nhất là ven biển miền Trung (Nha Trang 39 ngày/năm, Qui Nhơn 46 ngày/năm). Tây Nguyên cũng có ít giông hơn ở Nam Bộ (Đà Lạt 52 ngày/năm, PleyKu 91 ngày/năm). Mùa giông ở Tây Nguyên từ tháng 3 đến tháng 10. 1.2.4 Các kết quả đo đạc qua trạm định vị sét Hoạt động giông sét thường xảy ra mạnh mẽ vào thời điểm từ 14h đến 20h tuỳ theo từng trạm. Đồ thị xu thế chung có đỉnh vào buổi chiều là một trong những quy luật cơ bản của hoạt động giông sét ở Việt Nam. Sét xuất hiện sớm ở Đông Hà, Sơn La (tháng 4 với tần suất lớn hơn 20%). Tiếp theo, hoạt động sét mạnh nhất vào tháng 5 ở Phú Yên, Bình Thuận, Đông Hà. Ở Hà Nội, giông sét hoạt động mạnh nhất vào tháng 6-7. Đỉnh phụ thứ hai của tất cả các trạm xuất hiện vào tháng 9-10. Số liệu này cho thấy rõ sự phân hóa theo mùa của hoạt động giông sét trên lãnh thổ nước ta. Hình 1.2. Hoạt động sét trong ngày tại một số trạm định vị sét năm 2004 HVTH:Viên Hải Minh Page 6
20. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương Hình 1.3. Tần suất xuất hiện sét theo tháng trong năm 2004 Qua các số liệu đo đạc người ta đã lập được bản đồ - phân vùng sét Việt Nam Ngày giông Giờ giông Mật độ sét Tháng giông Vùng trung bình trung bình trung bình cực đại (ngày/năm) (h/năm) Đồng bằng ven biển miền 81,1 215,6 6,47 8 Bắc Miền núi Trung Du Bắc 61,6 219,1 6,33 7 Bộ Cao nguyên 47,6 216,21 3,31 5,8 miền Trung Ven biển miền 40,0 95,2 3,55 5,8 Trung Đồng bằng 60,1 89,32 5,37 5,9 miền Nam Bảng 1.1. Phân vùng sét Việt Nam HVTH:Viên Hải Minh Page 7
21. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS.Hồ Văn Nhật Chương Hình 1.4. Bản đồ mật độ sét đánh trung bình hằng năm trên lãnh thổ nước ta. HVTH:Viên Hải Minh Page 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4