Luận án Nghiên cứu đáp ứng quá độ của hệ thống nối đất đối với dòng điện sét trên đường dây truyền tải Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
----------------------------------------- 
NGUYỄN XUÂN PHÚC 
NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ 
CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN SÉT 
TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI VIỆT NAM 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN 
Hà Nội – 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
----------------------------------------- 
NGUYỄN XUÂN PHÚC 
NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ 
CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN SÉT 
TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI VIỆT NAM 
Ngành: Kỹ thuật điện 
Mã số: 9520201 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. TS. PHẠM HỒNG THỊNH 
2. PGS.TS. TRẦN VĂN TỚP 
Hà Nội – 2020 
i 
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  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. TS. Trần Văn Tớp 
Nguyễn Xuân Phúc 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể hướng dẫn khoa học, TS. 
Phạm Hồng Thịnh và PGS. TS. Trần Văn Tớp đã luôn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo 
tôi 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 nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. 
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Giảng viên và cán 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. 
Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Năng lượng, Trung tâm Tư vấn Năng lượng 
và Chuyển giao công nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian 
qua. Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ và động viên của các đồng nghiệp tại 
Viện Năng lượng. 
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè và gia đình đã luôn bên cạnh động viên, 
giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. 
 Hà Nội, ngày  tháng  năm 2020 
Tác giả luận án 
Nguyễn Xuân Phúc 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i 
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii 
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... vi 
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................. viii 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ xiii 
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 1 
2. Mục đích nghiên cứu của luận án ..................................................................... 2 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 2 
4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 3 
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................... 3 
6. Những đóng góp của luận án ............................................................................ 4 
7. Cấu trúc của luận án .......................................................................................... 4 
Chương 1 .......................................................................................................... 6 
TỔNG QUAN ................................................................................................... 6 
1.1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VIỆT NAM................................... 6 
1.1.1. Tình hình phát triển lưới điện truyền tải ..................................................... 6 
1.1.2. Tình hình sự cố trên lưới điện truyền tải ..................................................... 7 
1.1.3. Các hệ thống nối đất trên đường dây truyền tải Việt Nam ......................... 7 
1.2. NỐI ĐẤT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN THẾ GIỚI ....................... 13 
1.2.1. Quy phạm cho hệ thống nối đất ................................................................ 13 
1.2.2 Hình dạng nối đất ....................................................................................... 15 
1.3. NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CỦA 
ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI .......................................................................................... 15 
1.3.1. Nghiên cứu trong nước ............................................................................. 15 
1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới ........................................................................... 16 
1.4. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 21 
Chương 2 ........................................................................................................ 23 
TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 
TRONG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT .................................................................. 23 
iv 
2.1. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM) TRONG TÍNH TOÁN HỆ 
THỐNG NỐI ĐẤT ............................................................................................................ 23 
2.1.1. Giới thiệu chung ........................................................................................ 23 
2.1.2. Các bước giải bài toán sử dụng phương pháp FEM ................................. 24 
2.2. TÍNH TOÁN KIỂM CHỨNG GIỮA PHƯƠNG PHÁP FEM VỚI THỰC 
NGHIỆM ........................................................................................................................... 26 
2.2.1. Tính toán điện trở một chiều của cọc trong đất phân tầng ........................ 26 
2.2.2. Tính toán điện áp quá độ của tia nối đất. .................................................. 28 
2.2.3. Tính toán điện áp quá độ trên cột điện ...................................................... 31 
2.2.4. Tính toán điện áp bước và điện áp tiếp xúc .............................................. 32 
2.3. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 34 
Chương 3 ........................................................................................................ 35 
ĐÁP ỨNG CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRONG MIỀN TẦN SỐ ............. 35 
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 35 
3.2. THÔNG SỐ MÔ PHỎNG ......................................................................................... 37 
3.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ............................................................................................ 38 
3.3.1. Đáp ứng trong miền tần số của hệ thống dạng cọc ................................... 38 
3.3.2. Đáp ứng của hệ thống dạng tia .................................................................. 41 
3.3.3. Đáp ứng của hệ thống dạng cọc - tia ......................................................... 44 
3.3.4. Hệ thống dạng tia quấn vòng .................................................................... 47 
3.3.5. Ảnh hưởng hình dạng hệ thống nối đất ..................................................... 48 
3.3.6. Ảnh hưởng của điện trở suất của đất......................................................... 51 
3.3.7. Ảnh hưởng của hằng số điện môi của đất ................................................. 52 
3.3.8. Tính toán cho đất phân tầng ...................................................................... 53 
3.4. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 57 
Chương 4 ........................................................................................................ 59 
ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRONG MIỀN THỜI 
GIAN ............................................................................................................... 59 
4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 59 
4.2. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ........................................................................................... 61 
4.3. ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT ...................................... 61 
4.3.1 Hệ thống 1 tia ............................................................................................. 61 
4.3.2. Ảnh hưởng của chiều dài tia ..................................................................... 63 
4.3.3. Hệ thống nhiều tia ..................................................................................... 66 
v 
4.3.4. Ảnh hưởng của số lượng tia ...................................................................... 68 
4.3.5. Hệ thống dạng cọc – tia............................................................................. 71 
4.3.6. Ảnh hưởng của số lượng cọc .................................................................... 72 
4.3.7. Ảnh hưởng hình dạng hệ thống nối đất ..................................................... 74 
4.4. HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐẤT ....................................................... 75 
4.4.1. Các giá trị đặc trưng cho hiện tượng phóng điện trong đất ...................... 75 
4.4.2. Sơ đồ tính toán .......................................................................................... 77 
4.4.3. Kết quả nghiên cứu ................................................................................... 78 
4.5. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 89 
Chương 5 ........................................................................................................ 91 
ĐÁP ỨNG CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRONG HỆ ĐẦY ĐỦ CỘT VÀ 
NỐI ĐẤT ........................................................................................................ 91 
5.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 91 
5.2. TÍNH TOÁN TỔNG TRỞ SÓNG CỦA CỘT KHI BỎ QUA HỆ THỐNG NỐI 
ĐẤT .................................................................................................................................... 92 
5.2.1. Lý thuyết về tổng trở sóng của cột ............................................................ 92 
5.2.2. Tính toán tổng trở sóng của cột bằng phương pháp giải tích.................... 93 
5.2.3. Tính toán tổng trở sóng cột theo phương pháp số .................................... 94 
5.2.4. Đánh giá phương pháp mô phỏng ............................................................. 95 
5.2.5. Tổng trở sóng của cột điển hình trên đường dây truyền tải ...................... 96 
5.3. ĐIỆN ÁP ĐỈNH CỘT TRONG HỆ CỘT – HỆ THỐNG NỐI ĐẤT .................... 96 
5.3.1. Mô hình nghiên cứu .................................................................................. 96 
5.3.2. Hệ cột điện 500 kV và 1 tia nối đất .......................................................... 98 
5.3.3. Ảnh hưởng của số lượng tia đến điện áp đỉnh cột .................................... 99 
5.3.4. Ảnh hưởng của hình dạng nối đất ........................................................... 101 
5.3.5. Ảnh hưởng của kích thước cột ................................................................ 103 
5.3.6. Ảnh hưởng của hình dạng xung .............................................................. 105 
5.3.7. So sánh với mô hình nối đất tập trung .................................................... 107 
5.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................... 109 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 111 
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 111 
KIẾN NGHỊ ..................................................................................................................... 112 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............... 113 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 114 
PHỤ LỤC ...................................................................................................... 123 
vi 
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 
STT Từ viết tắt Nguyên nghĩa 
1 HTĐ Hệ thống điện 
2 EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam 
3 EVNNPT Tổng công ty truyền tải điện Quốc gia 
5 FEM Phần tử hữu hạn 
6 MoM Phương pháp Mô men 
7 FDTD Sai phân hữu hạn trên miền thời gian 
8 GPR Điện thế dâng trên đất (Ground Potential Rise) (V) 
9 Z Tổng trở () 
10 ρ Điện trở suất đất (.m) 
11 ε0 Hằng số điện môi của chân không (ε0 = 8,854.10-12 F/m) 
12 μ0 Độ từ thẩm của chân không (μ 0 = 1,256.10-6 H/m) 
13 εr Hằng số điện môi tương đối 
14 μr Độ từ thẩm tương đối 
15 re Điện trở đơn vị (/m) 
16 L Điện cảm đơn vị (H/m) 
17 G Điện dẫn đơn vị (S/m) 
18 C Điện dung đơn vị (F/m) 
19 J Mật độ dòng điện (A/m2) 
20 E Cường độ điện trường (V/m) 
21 D Mật độ điện cảm (C/m2) 
22 H Cường độ từ trường (A/m) 
23 B Cảm ứng từ (T/m2) 
24 A Vec tơ từ thế (A) 
vii 
STT Từ viết tắt Nguyên nghĩa 
25 V Điện thế (V) 
26 i(t) Xung dòng biến đổi theo thời gian (A) 
27 v(t) Điện áp quá độ biến đổi theo thời gian (V) 
28 Zp Tổng trở xung (impulse impedance) của hệ thống nối đất (Ω) 
29 Vp Điện thế cực đại (V) 
30 Ip Dòng điện cực đại (A) 
31  Thời gian đầu sóng (μs) 
32 ZT Tổng trở sóng của cột điện (Ω) 
33 Zg Tổng trở sóng của dây chống sét (Ω) 
34 αT Hệ số phản xạ tại đỉnh cột 
35 T Thời gian truyền sóng trên cột 
36 Zw Tổng trở dạng sóng của cột (tower wave impedance) (Ω) 
37  Hệ số suy giảm (damping factor) (Ω) 
38 c Vận tốc ánh sáng (299.792 km/s) 
viii 
DANH MỤC HÌNH VẼ 
Hình 1.1. Chiều dài đường dây 220 kV và 500 kV trong giai đoạn 2011 – 2019 [2, 3]............ 6 
Hình 1.2. Chiều dài đường dây 220 kV và 500 kV trong giai đoạn 2020 – 2030 [4]................ 6 
Hình 1.3. Thống kê sự cố trên lưới truyền tải Việt Nam [2, 3] .................................................. 7 
Hình 1.4. Nối đất dạng tia thẳng ................................................................................ ... ery, Vol. 11, No. 1, pp. 493-506 
[97] S. Visacro (2006), A comprehensive approach to the grounding response to lightning 
currents, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 22, No. 1, pp. 381-386 
[98] Đoàn Văn Tuyến (2008), Vấn đề xác định cấu trúc nước dưới đất và triển vọng áp 
dụng công nghệ mới điện từ để giải quyết nhiệm vụ điện từ thuỷ văn ở Việt Nam, Viện Địa 
chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
[99] Nguyễn Văn Canh, Hoàng Hoa Thám, Đoàn Văn Tuyến (2017), Ứng dụng phương 
pháp địa vật lý trong nghiên cứu kiến tạo ở khực vực Đakrông – Hướng Hóa, Tỉnh Quảng 
Trị, Tạp trí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, Tập 126, Số 1A, trang 81-91 
[100] V. Cooray (2009), Lightning protection, The Institution of Engineering and 
Technology 
121 
[101] L. Grcev (2008), Impulse efficiency of ground electrodes, IEEE Transactions on 
Power Delivery, Vol. 24, No.1, pp. 441-451 
[102] J. Wang, A. C. Liew, M. Darveniza (2005), Extension of dynamic model of impulse 
behavior of concentrated grounds at high currents. IEEE Transactions on Power 
Delivery, Vol. 20, No. 3, pp. 2160-2165 
[103] E. E. Oettle (1988), A new general estimation curve for predicting the impulse 
impedance of concentrated earth electrodes, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 
3, No. 4, pp. 2020-2029 
[104] Võ Viết Đạn (1972), Giáo Trình Kỹ Thuật Điện Cao Áp, Khoa đại học tại chức trường 
đại học Bách Khoa Hà Nội 
[105] Nguyễn Minh Chước (2002), Hướng dẫn thiết kế đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao 
áp, Nhà xuất bản Hà Nội 
[106] CIGRE (1991), CIGRE guide to procedure for estimating the lightning performances 
of transmission line, CIGRE SC33-WG01 
[107] B. R. Gupta (1981), Impulse characteristics of grounding electrodes, Inst. Eng. 
(India), vol. 64, no. 4, pp. 178-182 
[108] Jinliang He et al (2005), Effective Length of counterpoise wire under lightning 
current, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol 20, No. 2, pp.1585-1591 
[109] E. E. Oettle (1988), A new general estimation curve for predicting the impulse 
impedance of concentrated earth electrodes, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 
3, No. 4, pp. 2020-2029 
[110] M. I. Lorentzou, N. D. Hatziargyriou, B. C. Papadias, S. Sekioka (2001), Modeling of 
Soil Ionization for Calculation of the Transient Response of Grounding Electrodes, 2001 
International Conference on Power Systems Transients 
[111] Y. Liu, N. Theethayi, R. Thottappillil, R. M. Gonzalez, M. Zitnik (2004), An improved 
model for soil ionization around grounding system and its application to stratified 
soil, Journal of Electrostatics, Vol. 60, No. 2-4, pp.203-209 
[112] A. C. Liew, M. Darveniza (1974), Dynamic model of impulse characteristics of 
concentrated earths, Proceedings of the Institution of electrical Engineers, Vol. 121, No. 
2, pp. 123-135 
[113] Y. Gao, J. He, J. Zou, R. Zeng, X. Liang (2004), Fractal simulation of soil breakdown 
under lightning current, Journal of Electrostatics, Vol. 61, No. 3-4, pp. 197-207 
[114] B. R. Gupta, B. Thapar (1980), Impulse impedance of grounding grids, IEEE 
Transactions on Power Apparatus and Systems, No. 6, pp. 2357-2362 
[115] Y. Baba, M. Ishii (1999), Numerical electromagnetic field analysis on measuring 
methods of tower surge impedance, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 14, No. 2, 
pp. 630-635 
122 
[116] W. A. Chisholm, Y. L. Chow, K. D. Srivastava (1983), Lightning surge response of 
transmission towers, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, No. 9, pp. 
3232-3242 
[117] J. J. LaForest (1981), Transmission-line reference book. 345 kV and above, p.570 (No. 
EPRI-EL-2500), General Electric Co., Pittsfield, MA (USA), Large Transformer Division 
General Electric Co., Schenectady, NY (USA). Electric Utility Systems Engineering Dept 
[118] C. F. Wagener, A. R. Hileman (1960), A new approach to the calculation of the 
lighting performance of transmission lines III, Electrical Engineering, Vol. 78, No. 4, pp. 
996-1020 
[119] M. A. Sargent, M. Darveniza (1969), Tower surge impedance. IEEE Transactions on 
Power Apparatus and Systems, No.5, pp. 680-687 
[120] C. A. Jordan (1934), Lightning computations for transmission lines with overhead 
ground wires, Part II. General Electric Review, No. 4, pp. 180-186 
[121] IEEE Working Group Report (1993), Estimating Lighnting Performance of 
Transmission Lines II- Updates to Analytical Models 
[122] M. Ishii, T. Kawamura, T. Kouno, E. Ohsaki, K. Shiokawa, K. Murotani, and T. 
Higuchi (1991), Multistory transmission tower model for lightning surge analysis, IEEE 
Transactions on Power Delivery, Vol. 6, No. 3, pp. 1327–1335 
[123] T. Ito, T. Ueda, H. Watanabe, T. Funabashi, and A. Ametani (2003), Lightning 
flashover on 77-kV systems: Observed voltage bias effects and analysis, IEEE 
Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 2, pp. 545–550 
[124] P. C. A. Mota, M. L. R Chaves, J. R. Camacho (2012), Power line tower lightning 
surge impedance computation, a comparison of analytical and finite element methods, 
Internaltional Conference on Renewable Energies and Power Quality, Spain 
[125] T. X. Cao, T. Pham and S. Boggs (2013), Computation of tower surge impedance in 
transmission line, 2013 IEEE Electrical Insulation Conference (EIC), Ottawa, ON, pp. 77-
80 
[126] F. P. Dawalibi, W. Ruan, S. Fortin, J. Ma, W. K. Daily (2001), Computation of power 
line structure surge impedances using the electromagnetic field method, IEEE/PES 
Transmission and Distribution Conference and Exposition Developing New Perspectives, 
IEEE, Vol. 2, pp. 663-668 
[127] Motoyama, Hideki (1996), Experimental study and analysis of breakdown 
characteristics of long air gaps with short tail lightning impulse, IEEE Transactions on 
Power Delivery, Vol. 11, No. 2, pp. 972-979 
[128] Ninh Văn Nam (2020), Nghiên cứu một số giải pháp giảm sự cố do sét cho đường dây 
truyền tải điện trên không, Luận án tiến sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội. 
123 
PHỤ LỤC 
124 
PHỤ LỤC CHƯƠNG 3 
Chương 3 mô phỏng đáp ứng quá độ trong miền tần số với dải tần từ 1 Hz đến 1 MHz 
cho các điện cực cọc, tia, cọc – tia và tia quấn vòng. Các kịch bản mô phỏng như sau: 
- Kịch bản 1: mô phỏng cho cọc nối đất (PL 3.1) 
PL 3.1. Mô hình COMSOL của cọc nối đất có chiều dài 10 m, 20 m và 35 m, đặt trong 
đất có điện trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 5. Riêng trường hợp 
cọc dài 35 m, có thêm trường hợp điện trở suất 2000 .m và 5000 .m (r = 5 cho cả 2 
trường hợp); hằng số điện môi 20, 40, 60, 80 (ρ = 1000 .m cho cả 4 trường hợp). 
 Kịch bản 2: mô phỏng cho tia nối đất (PL 3.2) 
PL 3.2. Mô hình COMSOL của tia nối đất có chiều dài 10 m, 20 m, 40 m và 50 m, đặt 
ở độ sâu 0,8 m trong đất có điện trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 
125 
5. Trường hợp 2 tia, chiều dài mỗi tia là 50 m và khoảng cách giữa các tia là 2 m, 5 m và 10 
m. 
- Kịch bản 3: mô phỏng cho hệ thống cọc - tia (PL 3.3) 
PL 3.3. Mô hình COMSOL của hệ thống cọc - tia, đặt ở độ sâu 0,8 m trong đất có điện 
trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 5. Với chung giá trị điện trở một 
chiều là 33 Ω, có 3 cấu hình cọc tia: 
+ Tia dài 36 m kết hợp với 12 cọc, mỗi cọc dài 2 m, khoảng cách giữa các cọc là 3 m 
+ Tia dài 40 m kết hợp 8 cọc, mỗi cọc dài 2 m, khoảng cách giữa các cọc là 5 m 
+ Tia dài 44 m kết hợp 3 cọc, mỗi cọc dài 2 m, khoảng cách giữa các cọc là 20 m 
- Kịch bản 4: mô phỏng cho hệ thống quấn vòng (PL 3.4) 
PL 3.4. Mô hình COMSOL của hệ thống tia quấn vòng, đặt ở độ sâu 0,8 m trong đất 
có điện trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 5. Trong trường hợp 
quấn 4 vòng, các vòng đều nằm trên một mặt phẳng với khoảng cách giữa các vòng là 2 
m và cạnh của hình chữ nhật lớn nhất là 10 m x 12 m. Trường hợp 1 vòng quấn ở đầu tia, 
126 
vòng quấn hình chữ nhật với chiều dài của cạnh là 8 m x 12 m, đoạn tia thẳng là 15 
m 
PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 
Chương 4 mô phỏng đáp ứng quá độ trong miền thời gian với dòng xung có hình dạng 
1,2/50 s, biên độ 1 kA khi không xét đến ion hóa và biên độ 30 kA khi xét đến ion hóa cho 
các điện cực tia, cọc – tia, cọc và tia quấn vòng. Các kịch bản mô phỏng như sau: 
- Kịch bản 1: mô phỏng cho tia nối đất 
PL 4.1. Mô hình COMSOL của tia nối đất đặt ở độ sâu 0,8 m có chiều dài 20 m, 30 m, 
40 m, 50 m đặt trong đất có điện trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 
5. 
- Kịch bản 2: mô phỏng cho 2 tia song song (PL 4.2) 
127 
PL4.2. Mô hình COMSOL của 2 tia nối đất có chiều dài 50 m đặt cách nhau 5 m, 10 m 
và 20 m ở độ sâu 0,8 m trong đất có điện trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương 
quan r = 5. Trường hợp tia dài 20 m, khoảng cách giữa các tia là 5 m. 
- Kịch bản 3: mô phỏng cho 4 tia song song (PL 4.3) 
PL4.3. Mô hình COMSOL của 4 tia nối đất có tổng chiều dài 40 m đặt cách nhau 5 m, 
ở độ sâu 0,8 m trong đất có điện trở suất ρ = 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 
5. 
- Kịch bản 4: mô phỏng cho cọc – tia ở độ sâu 0,8 m trong đất có điện trở suất ρ = 
1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 5, mô hình tương tự như PL 3.3 
- Kịch bản 5: mô phỏng cho cọc dài 35 m đặt trong đất có điện trở suất ρ = 1000 .m 
và hằng số điện môi tương quan r = 5, mô hình tương tự như PL 3.1 
- Kịch bản 6: mô phỏng cho tia quấn 1 vòng và 4 vòng, đặt trong đất có điện trở suất ρ 
= 1000 .m và hằng số điện môi tương quan r = 5, mô hình tương tự như PL 3.4. 
- Kịch bản 7: mô hình phóng điện trong đất. Mô hình COMSOL kết hợp Matlab với 
script như sau: 
clear; 
clc; 
model=mphload('ion'); 
fid=fopen(filename,'wt'); 
model.hist.disable; 
ro = 1000; 
Ec = 241000*(ro)^0.215 
128 
Imax = 30; 
r1 = 0.01; 
rion1 = 0.1; 
rion2 = 0.1; 
rion3 = 0.1; 
rion4 = 0.1; 
rion5 = 0.1; 
ro1 = ro; 
ro2 = ro; 
ro3 = ro; 
ro4 = ro; 
ro5 = ro; 
l=10; 
model.param.set('ro',ro); 
model.param.set('ro1',ro1); 
model.param.set('ro2',ro2); 
model.param.set('ro3',ro3); 
model.param.set('ro4',ro4); 
model.param.set('ro5',ro5); 
model.param.set('rion1',rion1); 
model.param.set('rion2',rion2); 
model.param.set('rion3',rion3); 
model.param.set('rion4',rion4); 
model.param.set('rion5',rion5); 
model.param.set('Imax',Imax); 
for tm = [0:0.1:5] 
129 
 model.param.set('tm',tm); 
 model.sol('sol1').run; 
I11 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
694,695,699,702,708,709,713,716,723,724,728,731,738,739,743,746,753,754,758,761,768,76
9,773,776,779,780,784,787,798,801,808,809,813,816,823,824,828,831,838,839,843,846,853,
854,858,861]) 
I12 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
524,525,529,532,538,539,543,546,553,554,558,561,568,569,573,576,583,584,588,591,598,59
9,603,606,609,610,614,617,623,624,628,631,638,639,643,646,653,654,658,661,668,669,673,
676,683,684,688,691]) 
I13 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
354,355,359,362,368,369,373,376,383,384,388,391,398,399,403,406,413,414,418,421,428,42
9,433,436,439,440,444,447,453,454,458,461,468,469,473,476,483,484,488,491,498,499,503,
506,513,514,518,521]) 
I14 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
184,185,189,192,198,199,203,206,213,214,218,221,228,229,233,236,243,244,248,251,258,25
9,263,266,269,270,274,277,283,284,288,291,298,299,303,306,313,314,318,321,328,329,333,
336,343,344,348,351]) 
I15 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
10,11,16,21,27,29,33,36,43,44,48,51,58,59,63,66,73,74,78,81,88,89,93,96,99,100,104,107,11
3,114,118,121,128,129,133,136,143,144,148,151,158,159,163,166,173,174,178,181]) 
U0 = mphglobal(model,'temw.Vport_1'); 
I0 = mphglobal(model,'temw.Iport_1'); 
Z0 = U0(2)/I0(2) 
rion1 = (ro)*I11(2)/2/3.14/l1/Ec 
rion2 = (ro)*I12(2)/2/3.14/l1/Ec 
rion3 = (ro)*I13(2)/2/3.14/l1/Ec 
rion4 = (ro)*I14(2)/2/3.14/l1/Ec 
rion5 = (ro)*I15(2)/2/3.14/l1/Ec 
130 
rss = max(rion1, rion2); 
rss = max(rss, rion3); 
rss = max(rss, rion4); 
rss = max(rss, rion5); 
if rss <= r1 
 I21 = I11 
 I22 = I12; 
 I23 = I13; 
 I24 = I14; 
 I25 = I15; 
 U02 = U0(2); 
 I02 = I0(2); 
 Z02 = U02(2)/I02(2) 
else 
 if rion1 > r1 
 ro1 = 0.07*ro; 
 model.param.set('rion1',rion1); 
 model.param.set('ro1',ro1); 
 else 
 ro1 = ro; 
 rion1 = 0.1; 
 model.param.set('rion1',rion1); 
 model.param.set('ro1',ro1); 
 end 
 if rion2 > r1 
 ro2 = 0.07*ro; 
 model.param.set('rion2',rion2); 
 model.param.set('ro2',ro2); 
131 
 else 
 ro2 = ro; 
 rion2 = 0.1; 
 model.param.set('rion2',rion2); 
 model.param.set('ro2',ro2); 
 end 
 if rion3 > r1 
 ro3 = 0.07*ro; 
 model.param.set('rion3',rion3); 
 model.param.set('ro3',ro3); 
 else 
 ro3 = ro; 
 rion3 = 0.1; 
 model.param.set('rion3',rion3); 
 model.param.set('ro3',ro3); 
 end 
 if rion4 > r1 
 ro4 = 0.07*ro; 
 model.param.set('rion4',rion4); 
 model.param.set('ro4',ro4); 
 else 
 ro4 = ro; 
 rion4 = 0.1; 
 model.param.set('rion4',rion4); 
 model.param.set('ro4',ro4); 
 end 
 if rion5 > r1 
 ro5 = 0.07*ro; 
 model.param.set('rion5',rion5); 
 model.param.set('ro5',ro5); 
132 
 else 
 ro5 = ro; 
 rion5 = 0.1; 
 model.param.set('rion5',rion5); 
 model.param.set('ro5',ro5); 
 end 
 model.sol('sol1').run; 
I21 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
694,695,699,702,708,709,713,716,723,724,728,731,738,739,743,746,753,754,758,761,768,76
9,773,776,779,780,784,787,798,801,808,809,813,816,823,824,828,831,838,839,843,846,853,
854,858,861]) 
I22 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
524,525,529,532,538,539,543,546,553,554,558,561,568,569,573,576,583,584,588,591,598,59
9,603,606,609,610,614,617,623,624,628,631,638,639,643,646,653,654,658,661,668,669,673,
676,683,684,688,691]) 
I23 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
354,355,359,362,368,369,373,376,383,384,388,391,398,399,403,406,413,414,418,421,428,42
9,433,436,439,440,444,447,453,454,458,461,468,469,473,476,483,484,488,491,498,499,503,
506,513,514,518,521]) 
I24 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
184,185,189,192,198,199,203,206,213,214,218,221,228,229,233,236,243,244,248,251,258,25
9,263,266,269,270,274,277,283,284,288,291,298,299,303,306,313,314,318,321,328,329,333,
336,343,344,348,351]) 
I25 = mphint2(model,'(temw.Jx*nx+temw.Jy*ny+temw.Jz*nz)','surface','selection',[ 
10,11,16,21,27,29,33,36,43,44,48,51,58,59,63,66,73,74,78,81,88,89,93,96,99,100,104,107,11
3,114,118,121,128,129,133,136,143,144,148,151,158,159,163,166,173,174,178,181]) 
 U02 = mphglobal(model,'temw.Vport_1') 
 I02 = mphglobal(model,'temw.Iport_1') 
133 
 Z02 = U02(2)/I02(2) 
end 
end 
134 
PHỤ LỤC CHƯƠNG 5 
PL 5.1. Sơ đồ cột 500 kV, Tỷ lệ 1/300 
135 
PL 5.2. Sơ đồ cột 220 kV, Tỷ lệ 1/200