Ảnh hưởng của điện áp cảm ứng và giải pháp giảm tổn thất trên dây chống sét đường dây truyền tải mạch kép trên lưới điện truyền tải miền Bắc Việt Nam

ách đến 
tâm cột 
220 kV 
Dây chống sét 59,2 57 4,7 
Pha A 53,2 49,6 4,7 
Pha B 47,2 43,6 4,7 
Pha C 40,7 38,4 4,7 
500 kV 
Dây chống sét 58,2 57,5 7,7 
Pha A 27,5 26,3 8,6 
Pha B 38 36,8 8,1 
Pha C 48,5 47,3 7,7 
Bảng 2. Đặc điểm các tuyến đường dây 
Đường dây 
220 kV 500 kV 
T500 Phố Nối - Phố 
Nối 
Thanh Hóa - Nghi 
Sơn 2 
Rẽ nhánh 220 kV 
Tây Hà Nội 
T500 Phố Nối - 
Thường Tín 
Chiều dài (km) 15,327 65,813 12,7km 34,263 
Số mạch 2 2 4 2 
Dây dẫn 
ACCC 477, ACKП 
400/51 
ACSR 330/43 2xACSR-330/43 ACSR330/42 
Dây CGW PHLOX 116 TK 70 PHLOX116 PHLOX116 
Dây OPGW OPGW 70 OPGW 81 OPGW 90 OPGW 80 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 23 43 
2.2. Mô hình mô phỏng 
Hình 6. Mô hình mô phỏng đường dây 
Hình 7. Mô phỏng đảo pha trên đường dây 
Lưới điện mô phỏng sử dụng mô hình 
Line data [15], hình 6. Việc đảo pha được 
thực hiện bằng cách hoán đổi giữa các 
dây pha với nhau, hình 7. Trrong mô hình, 
các nguồn điện được sử dụng trong chế độ 
xác lập. 
Tổn thất trên DCS tại mỗi khoảng cột 
được tính theo công thức: p = R.i². 
Tổn thất công suất do cảm ứng trên DCS 
được tính bằng tổng tổn thất trên DCS 
tại mỗi khoảng cột và tổn thất trên nối 
đất của mỗi cột, cụ thể theo các phương 
trình sau: 
21 PPP (6) 

N
n
opgwnopgwn
N
n
dcsndcsn RIRIP
1
2
1
2
1 (7) 

N
n
gngnRIP
1
2
2 (8) 
Với: 
P1: tổn thất công suất trên DCS; 
P2: tổn thất công suất đi vào đất; 
Rdcsn: điện trở DCS tại khoảng cột n; 
Ropgwn: điện trở OPGW khoảng cột n; 
Rgn: điện trở hệ thống nối đất tại cột n. 
3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 
3.1. Mô phỏng trường hợp vận hành 
của lưới điện 
Kết quả mô phỏng các đường dây mạch 
kép, 2 dây chống sét nối đất tại mỗi cột 
trên toàn tuyến thể hiện trên hình 8. Sự 
biến thiên ở đầu và cuối trên chiều dài 
đường dây do cảm ứng tương hỗ giữa các 
đoạn đường dây yếu tại các vị trí này, và 
tiến tới giá trị xác lập tại giữa đường dây. 
a) 
0
10
20
30
40
50
60
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
9
0
1
0
0
1
1
0
1
2
0
1
3
0
1
4
0
1
5
0
1
6
0
1
7
0
1
8
0
IOPGW_hien trang
IOPGW_40%
IOPGW_70%
IOPGW_90%
Cột số 
D
ò
n
g
 đ
iệ
n
 c
ả
m
 ứ
n
g
 t
rê
n
 d
â
y
 O
P
G
W
 (
A
) 
0
10
20
30
40
50
60
70
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
9
0
1
0
0
1
1
0
1
2
0
1
3
0
1
4
0
1
5
0
1
6
0
1
7
0
1
8
0
ITK-70_hien trang
ITK-70_40%
ITK-70_70%
ITK-70_90%
Cột số 
D
ò
n
g
 đ
iệ
n
 c
ả
m
 ứ
n
g
 t
rê
n
 d
â
y
 C
G
W
 (
A
) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
44 Số 23 
b) 
Hình 8. Mô phỏng dòng điện cảm ứng lưới điện 
mạch kép - hiện trạng 
a) Lưới 220 kV Nghi Sơn 2- Thanh Hóa; 
b) Lưới 500 kV T500Phố Nối- Thường Tín 
Trường hợp đường dây có khoảng cách 
giữa các cột, điện trở tiếp địa ít khác biệt 
tại các cột, có sự đảo pha giữa các dây, 
hình 8a, thì dòng điện cảm ứng trên các 
DCS ít biến động. Đây chính là đặc điểm 
khác biệt giữa đường dây qua thành phố, 
hình 8b, với các đường dây đi qua địa bàn 
bằng phẳng, ít thay đổi. Ngoài ra, dòng 
điện cảm ứng trên các DCS tăng khi tăng 
công suất truyền tải trên đường dây. 
Bảng 3 tổng hợp tổn thất công suất trên 
các DCS theo công suất truyền tải trên 
đường dây, trường hợp 2 DCS nối đất trên 
toàn tuyến. 
Bảng 3. Tổn thất trên hệ thống DCS các lộ có 02 
DCS nối đất toàn tuyến - hiện trạng 
Tải so với 
định mức 
Tổn thất công suất dây chống sét 
(kW) 
220 kV 500 kV 
Hiện trạng 
1,62 
(dòng 10% định 
mức) 
551,8 
(dòng 50% định 
mức) 
40 % 50,06 300,3 
70 % 147,13 1064,6 
ΔP (kW/km) 2,23 (70%) 31,05 (70%) 
Mặt khác, xét đường dây 220 kV có nối 
đất DCS đặc biệt: T500 Phố Nối - Phố 
Nối. Với dây OPGW nối đất toàn tuyến; 
dây CGW chỉ có từ trạm đầu nguồn đến 
cột số 19 và 03 cột gần TBA 220 kV Phố 
Nối. Dây CGW nối đất tại mỗi cột. Các 
kết quả mô phỏng được trình bày trên 
hình 9, bảng 4. 
Sự biến thiên dòng điện cảm ứng của dây 
CGW, hình 9a, tương đồng với các trường 
hợp có cả 02 DCS nối đất tại mỗi vị trí 
cột. Đối với DCS cáp quang, OPGW, 
hình 9b, từ cột 19 đến cột 41 ko có sự 
tham gia của dây CGW nên tạo ra sự biến 
thiên của dòng điện tại các vị trí lân cận 
02 cột này. Sự tăng nhanh của dòng trên 
dây OPGW tại vị trí cột 20 là do sự đảo vị 
trí của dây OPGW trên cột, từ bên phải 
chuyển sang bên trái trên các cột từ số 20 
đến 43, hình 10. 
a) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 23 45 
b) 
Hình 9. Mô phỏng lưới 220 kV T500 Phố Nối- 
Phố Nối 
Bảng 4. Tổn thất trên DCS lộ 220 kV T500 Phố 
Nối - Phố Nối - CGW không có trên toàn tuyến 
Tải so với 
định mức 
Tổn thất công suất 
dây chống sét (kW) 
40 % 13,93 
50 % 19,94 
60 % 26,93 
70 % 34,87 
ΔP (kW/km) 2,27 
Tương ứng với dòng điện trên 02 DCS, ta 
có sự biến thiên của dòng điện đi vào dây 
nối đất tại mỗi vị trí cột, hình 9c. 
Kết quả mô phỏng với đường dây 4 mạch, 
220 kV rẽ nhánh TBA 220 kV tây Hà Nội 
cho những kết quả tương tự về phân bố 
dòng điện cảm ứng trên 02 DCS. Điểm 
khác biệt là giá trị dòng cảm ứng cao hơn 
1,8 lần ở cùng dải % công suất truyền tải. 
Hình 9. Sự đảo vị trí từ trái qua phải của dây 
OPGW, 220 kV T500 Phố Nối - Phố Nối 
Kết quả mô phỏng có sự tương đồng khi 
so sánh với tính toán giải tích trong [11]. 
Trong trường hợp DCS nối đất trực tiếp 
toàn tuyến, kết quả mô phỏng tổn thất 
là 1,36 kW/mile (2,23 kW/km) so với 
1,2 kW/mile ở lưới 345 kV trong [11]. 
Tuy nhiên, có sự khác biệt không nhỏ ở 
trường hợp đường dây 500 kV: 18,9 
kW/mile mô phỏng so với 4,4 kW/mile 
[11]. Điều này có thể được giải thích bởi 
hệ thống nối đất tại cột trong mô hình mô 
phỏng thực tế nhỏ hơn nhiều so với mô 
hình tính toán [11], 0,5Ω so với 5÷10 Ω, 
điều này đã làm cho giá trị dòng điện tăng 
trên DCS. 
3.2. Thí nghiệm hiện trường 
Với những đánh giá còn nhiều tranh cãi ở 
3.1, việc đo đạc thực tế là cần thiết để xác 
định kết quả mô phỏng. 
Thí nghiệm đo hiện trường được thực 
hiện với 02 lộ đường dây 220 kV và 500 
kV Phố Nối - Thường Tín, hình 11. 
Thời điểm đo hiện trường ứng với điểm 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
46 Số 23 
công suất truyền tải 35%. Dựa vào bảng 
kết quả so sánh, bảng 5, ta thấy dòng điện 
cảm ứng trên dây chống sét thường 
PHLOX và dây cáp quang OPGW của 
đường dây 500 kV và đường dây 220 kV 
theo mô phỏng máy tính tương đối phù 
hợp với kết quả đo đạc hiện trường 
(chênh lệch khoảng 5%). 
Dây CGW 
Dây OPGW 
a) 
Dây chống sét CGW 500 kV 
b) 
Hình 11. Đo dòng điện cảm ứng trên các dây 
chống sét 
a) 220 kV; b) 500 kV 
Bảng 5. Kết quả dòng điện mô phỏng và đo tại 
hiện trường 
Khoảng 
cột 
Kết quả đo 
đạc hiện 
trường (A) 
Kết quả 
mô phỏng 
(A) 
220 kV T500 Phố Nối – Phố Nối 
CGW 
A) 
16-17 19,9 21,03 
OPGW 
(A) 
16-17 23 25,63 
500 kV T500 Phố Nối – Thường Tín 
CGW 
(A) 
340-341 55,8 53 
OPGW 
(A) 
340-341 - - 
3.3. Mô phỏng thay đổi tách, nối đất 
Sự khác biệt không đáng kể trong 2 
trường hợp lưới 220 kV ở bảng 3 và bảng 
4, so sánh 2,23 kW/km và 2,27 kW/km, 
cho thấy sự thay đổi của 01 DCS có thể 
không đưa lại hiệu quả nhiều trong việc 
giảm tổn thất trên DCS. Đây chính là định 
hướng cho việc phát triển các nghiên cứu 
tách nối đất trong các nội dung tiếp theo. 
Đối với đường dây 220 kV mạch kép 
Thanh Hóa - Nghi Sơn 2, nhiều kịch bản 
thay đổi hệ thống DCS được thực hiện: 
nối đất thưa (giảm số lượng vị trí nối đất 
trên đường dây); đảo vị trí dây chống sét; 
đảo pha trên đường dây, ngắt quãng và 
chỉ nối đất một đầu mỗi đoạn. 
Các kết quả cho thấy, giải pháp giảm số 
lượng điểm nối đất, đảo vị trí dây chống 
sét, đảo pha đường dây, không đưa lại 
hiệu quả rõ rệt trong việc giảm tổn thất 
trên DCS. Kết quả mô phỏng trường hợp 
giảm điểm nối đất của dây CGW được 
trình bày trên bảng 6. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 23 47 
Bảng 6. Tổn thất khi nối đất thưa dây CGW, 
theo độ dài giữa mỗi khoảng nối đất 
Hiện 
trạng 
1 km 2,5 
km 
5 km 10 
km 
ΔP 
(W) 
1623 1622 1624 1592 1589 
Hiệu quả hơn cả là giải pháp phân tách 
DCS ra làm nhiều đoạn rời nhau và nối 
đất một đầu mỗi đoạn. Tuy nhiên, theo 
yêu cầu chống sét lan truyền tại TBA, 
việc nối đất của 02 DCS cần giải được 
đảm bảo tại các cột lân cận TBA. Ngoài 
ra, đối với việc phân tách dây OPGW chỉ 
thuận lợi tại các vị trí có cột néo. Do đó, 
giải pháp tách nối đất của các DCS được 
đề xuất dựa trên 02 kịch bản: 
 Kịch bản 1: chỉ thay đổi nối đất của 
dây CGW, dây OPGW giữ nguyên (nối 
đất tại mỗi vị trí cột). Cụ thể, ở 2 km đầu 
trạm dây CGW giữ nguyên (nối đất tại 
mỗi cột); dây DGW nối liền nhau nhưng 
chỉ nối đất tại 1 đầu ở các đoạn khoảng 
cột giữa đường dây. 
 Kịch bản 2: thay đổi nối đất của cả 2 
dây OPGW và CGW. Cụ thể: 2 km đầu từ 
trạm, các DCS giữ nguyên nối đất tại mỗi 
cột; dây CGW thay đổi giống kịch bản 1; 
dây OPGW nối đất tại 1 đầu trong 1 
khoảng néo, đầu còn lại để hở. 
Kết quả mô phỏng tách nối đất DCS 
đường dây mạch kép theo các kịch bản 
thể hiện, trên hình 12 và bảng 7. 
Các giải pháp được nêu cho thấy hiệu quả 
rõ ràng trong việc giảm tổn thất do dòng 
điện cảm ứng sinh ra trên các DCS, với tỷ 
lệ giảm 22% cho kịch bản 1 và 90% cho 
kịch bản 2 (đối với đường dây 500 kV). 
Bảng 7. Tổn thất công suất khi thay đổi nối đất 
DCS 
Tải so 
với định 
mức 
Tổn thất công suất dây chống sét 
(kW) 
Hiện 
trạng 
Kịch bản 
1 
Kịch bản 
2 
Đường dây 220 kV T500 Phố Nối - Phố Nối 
40 % 13,93 13,6 2 
70 % 34,87 34,21 6,25 
ΔP 
(kW/km) 
2,27 2,22 0,41 
Đường dây 500 kV mạch kép 
40 % 300,3 238,58 47,1 
70 % 1064,6 823,61 91,7 
ΔP 
(kW/km) 
31,05 24,03 2,67 
a) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
48 Số 23 
b) 
Hình 12. Mô phỏng dòng điện cảm ứng lưới điện 
mạch kép Lưới 500 kV T500Phố Nối- Thường 
Tín - thay đổi cách nối đất 
a) Kịch bản 1; b) Kịch bản 2 
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Tại Việt Nam, việc nối đất hệ thống DCS 
đã được thiết kế để đảm bảo an toàn cho 
đường dây trong quá trình vận hành. Tuy 
nhiên, hệ thống này sẽ gây tổn thất không 
nhỏ nếu việc nối đất của cả 02 DCS được 
thực hiện tại mỗi vị trí cột. 
Trong nghiên cứu này, việc mô phỏng chế 
độ vận hành bình thường của các đường 
dây mạch kép, mạch bốn của lưới điện 
truyền tải được thực hiện. Kết quả mô 
phỏng được kiểm nghiệm bằng thí 
nghiệm tại hiện trường cho thấy kết quả 
có độ chính xác cao. Giải pháp đề xuất 
phân tách các DCS và nối đất một đầu đã 
cho thấy khả năng giảm tổn thất đáng kể 
trên hệ thống này. 
Đây là những nghiên cứu ban đầu cho 
thấy tính khả thi của bài toán giảm tổn 
thất trên lưới điện truyền tải bằng việc 
giảm tổn thất trên hệ thống DCS. Việc 
tính toán các yếu tố ảnh hưởng của giải 
pháp đề xuất đến các chỉ tiêu kỹ thuật của 
lưới điện là việc cần được nghiên cứu và 
bổ sung. 
6. LỜI CẢM ƠN 
Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến: 
ông Nguyễn Xuân Phúc, Trưởng Phòng Kỹ 
thuật trung tâm lưới điện, Viện Năng lượng; 
ông Lê Bá Tuấn, Công ty Điện lực Thanh 
Hóa, với sự giúp đỡ quý báu trong tính toán 
và số liệu của bài báo này; đến các thành 
viên Phòng Kỹ thuật Công ty Tư vấn điện 1 
với sự giúp đỡ về sử dụng phần mềm trong 
mô phỏng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] QCVN :2015/BCT, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kỹ thuật điện - Phần 1: Hệ thống lưới điện”. 
[2] Y. Baba and V.A. Rakov, “Voltages induced on an overhead wire by lightning strikes to a nearby 
tall grounded object,” IEEE Trans. Electromagn.Compat., vol. 48, no. 1, pp. 212–224, Feb. 2006. 
[3] W. Xuefeng and L. Yanping,“Research on reducing the energy loss in lightning shield line,” High 
Voltage Eng. Chinese, vol. 31, no. 9, pp. 28–30, 2005. 
[4] P.E. Munhoz Rojas, “The effect of discontinuities in a multi-conductor line on lightning-induced 
voltages,” IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 51, no. 1, pp. 53–66, Feb. 2009. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 23 49 
[5] W. Bo-hua, Z.Xiao-jun,and F.Yu,“Study on the performance of insulated ground wire on EHV 
transmission lines,” Elect. Power Chinese, vol. 30, no. 3, pp. 11–12, 1997. 
[6] L. Kai and H. Yi, “Analysis and research of grounding modes of optical fiber ground composite 
wire,” Proc. IEEE Power Energy Eng. Conf. Asia Pacific, 2010, pp. 1–4. 
[7] S.T. Sobral, E.O. Novaes, and R.A.S. Coelho, “Improvement of transmission line ground circuit 
current carrying limit after system interconnections,” IEEE Trans. Power Del., vol. 8, no. 4, pp. 
2023–2027, Oct. 1993. 
[8] L. Zhenqianget al., “Effect of UHV ground wire disposition on its electric energy loss and second 
arc current,” Power Syst. Technol. Chinese, vol. 34, no. 2, pp. 24–28, 2010. 
[9] Đề tài nghiên cứu “Giảm thiểu sự cố do sét trên các đường dây 110kV”, Công ty Lưới điện Cao 
thế miền Bắc và Viện Điện – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2016. 
[10] Critian Militaru, "Sectionalizationed OPGW on Extra High Voltage Transmision Lines," International 
Wire & Cable Symposium, proceedings of 57th IWCS. 
[11] A.J.F. Keri, A. Nourai, and J.M. Schneider, “The open loop scheme: An effective method of 
ground wires loss- reduction,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-103, no.12, pp.3615–3624, 
Dec.1984. 
[12] H. Xiande and Z. Hao, “Simulation and analysis of induced voltage and induced current on 
overhead ground wire of Jindongnan-Nanyang Jingmen 1000 kV UHV AC transmission line, ”in 
Proc. 4th Int. IEEE Elect. Utility Dereg. Restruct. Power Technol. Conf., pp.622–625. 
[13] L. Benliang et al., “Operation mode of ground wire to reduce ground wire loss of HVAC 
transmission Lines,”PowerSyst. Technol.,vol.35, no. 3, pp. 98–102, 2011. 
[14] J. Wang, Y. Wang, X. Peng, X. Li, X. Xu, X. Mao, “ Induced voltage of overhead ground wires in 
500kV single-circuit transmission lines”, IEEE Trans. Power Del., vol.29, no.3, pp. 1054-1062, 
2014. 
[15] Maria Isabel Silva Lafaia Simões, “Transmission Line Modeling For Real-Time Simulations’’, 
Instituto Superior Técnico. 
Giới thiệu tác giả: 
Tác giả Nguyễn Nhất Tùng tốt nghiệp đại học tại Trường Đại học Bách khoa Hà 
Nội năm 2005, nhận bằng Thạc sĩ năm 2006 và Tiến sĩ 2009 ngành kỹ thuật 
điện tại Đại học bách khoa Grenoble, cộng hòa Pháp. Hiện nay tác giả là 
Trưởng Bộ môn Nhà máy điện và Trạm biến áp, Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại 
học Điện lực. 
Lĩnh vực nghiên cứu: nhà máy điện và đường dây truyền tải, thiết bị hạn chế 
dòng ngắn mạch, thiết bị điện, năng lượng bền vững và tiết kiệm năng lượng. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
50 Số 23