Nghiên cứu điện trường đường dây cao áp 220 Kv với các dạng kết cấu khác nhau

ược xác định theo các công thức tổng quát 
sau: 
i
i
ii r
h.2ln
2
1
0πεα = ; ik
ik
ik d
D ,
0
ln
2
1
πεα = 
Trong trường hợp biết trước các giá trị 
điện thế U1, U2, U3 giải hệ phương trình 3 ẩn 
ta có thể xác định được đại lượng điện tích 
trên các dây dẫn. 
 2
1
h 1
1 '
2
3
3 '
q 1, r1
D 12'
q 2, r2
q 3, r3
h 2
h 3
h 1
d 12
2 ' 
Hình 1: Điện dung của hệ “3 dây - đất” có 
dây pha bố trí bất kỳ (thứ tự 1, 2, 3 tương 
ứng với thứ tự pha A, B, C) 
Trong chế độ ba pha đối xứng hệ 
phương trình (1) có thể viết dưới dạng ký 
hiệu, trong đó tỷ lệ dạng số phức giữa điện 
tích và điện áp mỗi pha ( )3,1; =i
U
q
i
i , chính là 
điện dung làm việc của mỗi pha tương ứng. 
ikiiA
A
U
qC αα −==
1
0
, thay thế các giá trị của 
αii , αik vào ta có: 



=
3
312312
332211
312312
0
0
,,,
,,,
..
..
.1ln
.2
DDD
DDD
ddd
r
C επ ; 
Từ công thức trên ta có điện dung thứ 
tự thuận của ĐD phân pha là: 
;
..
..
lnln
.2
..
...1ln
.2
3
332211
312312
3
312312
0
3
312312
332211
312312
0
0
,,,
,,, DDD
DDD
r
ddd
DDD
DDDddd
r
C
dtdt
−
=



=
επεπ
 (2) 
III - TÍNH TOÁN & XÁC ĐỊNH SỰ 
PHÂN BỐ ĐIỆN TRƯỜNG Ở MỘT ĐỘ 
CAO BẤT KỲ BÊN DƯỚI ĐƯỜNG 
DÂY 220KV VỚI CÁC DẠNG KẾT CẤU 
KHÁC NHAU. 
1. Tính toán phân bố điện thế bên 
dưới đường dây cao áp 1 mạch. 
Xét ĐD 1 mạch trường hợp khi dây 
dẫn các pha được bố trí như trên hình 2. 
Trên các pha này có các điện tích qA, 
qB, qC (ứng với đơn vị chiều dài) và trên ảnh 
của chúng sẽ có các điện tích -qA, -qB, -qC. 
Ở những điểm khác nhau tương ứng với vị 
trí làm việc của công nhân thế tác động lên 
người sẽ khác nhau.Vì vậy, đường đặc tính 
phân bố ĐT trong hành lang dưới ĐD cũng 
như đường bao ĐT dọc theo khoảng cột 
được xác định tại các điểm khác nhau và ở 
các độ cao khác nhau tương đương với độ 
cao người đứng làm việc. Các điện tích qA, 
qB, qC được xác định từ điện áp tức thời ở 
các pha có xét đến khi điện áp lưới tăng 
10%: 
( )000 120sin..321,1. −== tUCuCq CC ω
( )000 120sin..321,1. +== tUCuCq AA ω ; 
Xét sơ đồ hình 2. Thế ở một điểm P 
bất kỳ do dây dẫn mang điện của ba pha gây 
nên bằng tổng hình học của thế do từng pha 
gây nên. 
H2 PH1
A'
B'
C' D'B
x
D'A
Dx
D
D'C
hP
D
A
DA C
B
DC
DB
D
Hình 2: Sơ đồ tính thế tác động lên người 
tại độ cao hp theo mặt cắt vuông góc với 
ĐDK 220kV một mạch 
Cụ thể thế do các pha A, B, C gây nên là: 
A
AA
A D
Dq '
0
ln
2πεϕ = ; B
BB
B D
Dq '
0
ln
2πεϕ = ; 
C
CC
C D
Dq '
0
ln
2πεϕ = . Kết quả chúng ta nhận được 
biểu thức tính thế tác động lên người tại 
điểm ở độ cao đầu người hP là: 
tsin.U.C
3
2
1,1u.Cq 0B0B ω==
 3
( ) ( ) 



−+++=
CD
CDt
BD
BDt
AD
ADt
o
fUC
P
'
ln.120sin
'
ln.sin
'
ln.120sin
32
.02.1,1 ωωωπεϕ
Vì điện thế tại mặt đất bằng zêro, do đó ta 
có giá trị E tại điểm người đứng ở độ cao hP 
là: EP=ϕP / hP 
Nhận xét, đánh giá kết quả 
Kết quả nghiên cứu tính toán đã minh 
hoạ và làm sáng tỏ những nội dung đã nêu ở 
trên đối với ĐD 220kV. Việc xác định phạm 
vi ảnh hưởng của ĐT (E) được thực hiện 
trên cơ sở tính toán và thiết lập những 
đường đặc tính của E. Phạm vi ảnh hưởng 
của E là phạm vi trong đó E > 5kV/m. Phạm 
vi ảnh hưởng của ĐT được xác định cho 
toàn bộ chiều dài tuyến truyền tải là khoảng 
cách từ tâm ra 2 phía. Qua kết quả tính toán 
ở trên đã xây dựng được những cơ sở số liệu 
ban đầu về phạm vi ảnh hưởng của ĐT. Đây 
là một bộ cơ sở dữ liệu khoa học để tham 
khảo áp dụng cho HTĐ cao áp của Quốc gia 
và bổ sung cho Nghị định 54/1999 ngày 
08/07/1999 của chính phủ về bảo vệ an toàn 
lưới điện cao áp. 
Kết quả tính toán lý thuyết được thực 
hiện với những sơ đồ cột điển hình và giả 
thiết mặt đất phía dưới ĐD là mặt phẳng lý 
tưởng, ε0 của không khí gần bằng với chân 
không, trên đó không có các đối tượng làm 
méo các đường phân bố ĐT. Đối với ĐD 
220kV phạm vi ảnh hưởng của ĐT phụ 
thuộc vào rất nhiều yếu tố như : độ cao của 
dây dẫn so với mặt đất, khoảng cách pha, 
địa hình, điều kiện thời tiết môi trường v.v 
hp
DB2
DA2DA1
A2
DB1 xA2
DC2
B2
C2
xB2
xC2
D'C2 xB1
C'1 C'2
xC1
DC1
D1
H
B'1 D'C1
D'B1
A'1
0
D'A1
A1
Dx
D2
Dx
B1
D3
C1
P
B'2
D'B2
A'2
xA1
D'A2
Hình 3: Sơ đồ tính thế tác động lên người 
tại độ cao hp theo mặt cắt vuông góc với ĐD 
220kV hai mạch hình tháp. 
Từ số liệu trong hình 3.1a, ta thấy với 
khoảng cách pha 4,0m, khi dây dẫn có độ 
treo cao trung bình giảm dần từ 11,5 m đến 
7m. Giá trị E giảm dần và luôn <5kV/m. 
Điều này có nghĩa, hành lang an toàn kể từ 
pha biên của ĐD 220kV 1 mạch đối với ĐT 
là hoàn toàn đảm bảo. Ngoài ra, để đảm bảo 
trong hành lang bảo vệ an toàn lưới điện cấp 
điện áp 220kV là 6m kể từ mặt cắt đứng 
chứa dây ngoài cùng, mà E < 5kV/m, độ 
treo cao dây dẫn thấp nhất so với mặt đất 
phải có giá trị là 7m. Điều này hoàn toàn 
phù hợp với quy định ngành (TCN-03-92) 
khi ĐD 220kV đi qua các vùng dân cư. 
Tuy nhiên để tăng công suất truyền tải của 
các ĐDK220kV, hiện nay đã vận hành và 
đang xây dựng các ĐD220kV 2 mạch phân 
pha. Có thể tiến tới sử dụng 4 sợi trong mỗi 
pha. 
2. Tính toán phân bố điện thế bên 
dưới ĐD cao áp 2 mạch 
Trong trường hợp ĐD 2 mạch, ta phải 
xác định thế do từng mạch gây nên tại điểm 
người đứng, sau đó tính thế tổng do 2 mạch 
gây nên theo phép cộng vectơ: 
21 ϕϕϕ +=P ; với 1ϕ , 2ϕ lần lượt là vectơ 
điện thế do mạch 1 và 2 gây nên tại điểm 
người đứng. 
Xét một ĐD 2 mạch với sơ đồ cột có 3 tầng 
xà. Dây dẫn các pha của mỗi mạch được bố 
trí thẳng hình tháp, dọc ở 2 bên của cột, như 
trên hình 3. 1111 CBA ϕϕϕϕ rrrr ++= ; 
2222 CBA ϕϕϕϕ rrrr ++= . Thế tại điểm P là: ( ) ( ) ( )212121 CCBBAAP ϕϕϕϕϕϕϕ rrrrrrr +++++=
Kết quả chúng ta nhận được biểu thức tính 
thế tác động lên người tại điểm P ở độ cao 
đầu người hP là: 







+


+


=
2
'
2
1
'
1
2
'
2
1
'
12
2
'
2
1
'
10 .ln.ln.ln
2
.
C
C
C
C
B
B
B
B
A
A
A
A
o
f
P D
D
D
Da
D
D
D
Da
D
D
D
DUC
πεϕ&
( ) ( ) 






−+


+


+=
2
'
2
1
'
1
2
'
2
1
'
1
2
'
2
1
'
10 ln120sinlnsinln120sin
32
21,1
C
C
C
C
B
B
B
B
A
A
A
A
o
f
P D
D
D
D
t
D
D
D
Dt
D
D
D
Dt
UC ωωωπεϕ
H×nh 3.1a: Ph©n bè ®iÖn tr−êng d−íi §DK 220kV mét m¹ch,
 theo ®é cao d©y vµ kho¶ng c¸ch tõ tim tuyÕn.Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D=4,0m
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
-30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
x[m]
E[kV/m]
Eh=7 Eh=7,5
Eh=8 Eh=8,5
Eh=9 Eh=9,5
Eh=10 Eh=10,5
Eh=11 Eh=11,5
Eh=12 Eh=12,5
Eh=13 Eh=13,5
 4
Kết quả tính toán ta sẽ thu được giá trị các 
thông số ảnh hưởng của ĐT đối với con 
người khi đứng dưới ĐD220kV 2 mạch: 
Từ số liệu trong các hình 3.2a, 3.2b và 
3.2c ta thấy với khoảng cách pha 4,8m 
4,5m và 4,2 m, khi dây dẫn có độ treo cao 
trung bình giảm dần từ 19m đến 7m, để có E 
≤ 5kV/m. Phạm vi ảnh hưởng của ĐT được 
xác định cho toàn bộ chiều dài tuyến ĐD 
truyền tải kể từ tâm ĐD220kV 2 mạch ra 
mỗi phía là 8,0 m. Ngoài ra, để đảm bảo 
trong hành lang bảo vệ an toàn lưới điện 
220kV là 6m kể từ mặt cắt đứng chứa dây 
ngoài cùng E < 5kV/m, độ treo cao dây dẫn 
thấp nhất so với mặt đất phải có giá trị là 
10m (đối với ĐD 220kV 2 mạch phân pha 
2x300mm2) và 12m (đối với ĐD220kV 2 
mạch phân pha 4x300mm2). Điều này hoàn 
toàn phù hợp với quy định ngành TCN-03-
H×nh 3.2a: Ph©n bè ®iÖn tr−êng d−íi §DK 220kV 2 m¹ch, kh«ng ph©n pha 
theo ®é cao d©y vµ kho¶ng c¸ch tõ tim tuyÕn. Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
x[m]
E[kV/m]
Ehmin=7 Ehmin=8 Ehmin=9 Ehmin=10
Ehmin=11 Ehmin=12 Ehmin=13 Ehmin=14
Ehmin=15 Ehmin=16 Ehmin=17 Ehmin=18
Ehmin=19
H×nh 3..2b: Ph©n bè ®iÖn tr−êng d−íi §DK 220kV 2 m¹ch, ph©n pha 2x300mm2,
theo ®é cao d©y vµ kho¶ng c¸ch tõ tim tuyÕn. Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30x[m]
E[kV/m]
Ehmin=7 Ehmin=8 Ehmin=9 Ehmin=10
Ehmin=11 Ehmin=12 Ehmin=13 Ehmin=14
Ehmin=15 Ehmin=16 Ehmin=17 Ehmin=18
Ehmin=19
C1
B1
A1
C2
B2
A2
H×nh 3..2c: Ph©n bè ®iÖn tr−êng d−íi §DK 220kV 2 m¹ch, ph©n pha 4x300mm2, theo ®é cao d©y vµ kho¶ng c¸ch 
tõ tim tuyÕn. Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30x[m]
E[kV/m]
Ehmin=7 Ehmin=8 Ehmin=9
Ehmin=10 Ehmin=11 Ehmin=12
Ehmin=13 Ehmin=14 Ehmin=15
Ehmin=16 Ehmin=17 Ehmin=18
Ehmin=19
C1
B1
A1
C2
B2
A2
15
0
17
0
19
0
21
0
23
0
25
0
27
0
29
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
E[kV/m]
x[m] y[m]
H×nh 3.2d: Ph©n bè ®iÖn tr−êng trong nöa kho¶ng cét d−íi §DK 220kV 2 m¹ch, n=0
Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m. 
0-0,5 0,5-1
1-1,5 1,5-2
2-2,5 2,5-3
3-3,5 3,5-4
4-4,5 4,5-5
C1
B1
A1
C2
B2
A2
H×nh 3..2b1: Ph©n bè ®iÖn tr−êng d−íi §DK 220kV 2 m¹ch, ph©n pha 2x300mm2, theo ®é cao d©y vµ kho¶ng c¸ch 
tõ tim tuyÕn. Ph−¬ng ¸n khi Hmin=9,7m; Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
x[m]
E[kV/m]
Ehp=1.63 Ehp=2.73 Ehp=3.23
Ehp=4.03 Ehp=4.23 Ehp=4.43
Ehp=4.73
2723
1915
117
3-1
-5-9
-13-17
-21-25
-29
150
180
210
240
270
300
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5E[kV/m]
x[m]
y[m]
H×nh 3.2e: Ph©n bè ®iÖn tr−êng trong nöa kho¶ng cét d−íi §DK 220kV 2 m¹ch, 
(n=2) ph©n pha 2x300mm2.Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m 
0-0,5 0,5-1
1-1,5 1,5-2
2-2,5 2,5-3
3-3,5 3,5-4
4-4,5 4,5-5
5-5,5 5,5-6
6-6,5
302
7242
1181
512
9630-
3-6-9-1
2
-1
5
-1
8
-2
1
-2
4
-2
7
-3
0
15
0
18
5
22
0
25
5
29
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8E[kV/m]
x[m] y[m]
H×nh 3.2f: Ph©n bè ®iÖn tr−êng trong nöa kho¶ng cét d−íi §DK 220kV 2 m¹ch,
 (n=4) ph©n pha 4x300mm2.Ph−¬ng ¸n Dx=6,5m; D1=4,8m; D2=4,5m; D3=4,2m
7-8
6-7
5-6
4-5
3-4
2-3
1-2
0-1
3025
2015
105
0-5
-10-15
-20-25
-30
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5E[kV/m]
x[m] y[m]
H×nh 3.2g: Ph©n bè ®iÖn tr−êng trong nöa kho¶ng cét d−íi §DK 220kV 2 m¹ch,
(n=2) ph©n pha 2x300mm2. Ph−¬ng ¸n, (tr−êng hîp thø tù pha 2 m¹ch ng−îc nhau). 
5-5,5
4,5-5
4-4,5
3,5-4
3-3,5
2,5-3
2-2,5
1,5-2
1-1,5
0,5-1
0-0,5
C1
B1
A1 C2
B2
A2
H×nh 4.1b: C−êng ®é ®iÖn tr−êng bªn ph¶i §DK-220kV-1m¹ch, kho¶ng cét 2-3 v−ît ®−êng. XM-
ST- kho¶ng cét 51-52
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14x[m]
E[kV/m]
E®o[kV/m]
Ett [kV/m]
H×nh 4.2a: C−êng ®é ®iÖn tr−êng bªn tr¸i d−íi §DK-220kV-2m¹ch,ph©n pha 2x300mm2-
HB-NB kho¶ng cét 76-77
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13x[m]
E[kV/m] E®o[kV/m]
Ett [kV/m]
H×nh 4.2b: C−êng ®é ®iÖn tr−êng bªn tr¸i d−íi §DK-220kV-2m¹ch,kh«ng ph©n pha-
Hµ §«ng-Ph¶ L¹i
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12x[m]
E[kV/m] E®o[kV/m]
Ett [kV/m]
 5
92 và Nghị định 81/2009/NĐ-CP ngày 
12/10/2009 của Chính phủ (sửa đổi, bổ sung 
một số điều của Nghị định số 106/2005/NĐ-
CP ngày 17 tháng 8 năm 2005) quy định chi 
tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của 
Luật Điện lực về bảo vệ an toàn công trình 
lưới điện cao áp khi ĐD220kV 2 mạch đi 
qua các vùng dân cư. 
3. Kết quả đo E bên dưới ĐD220 kV 
tại một số khu vực, điểm điển hình. 
+ Dưới một số đoạn ĐD đi qua khu đất 
bằng phẳng, trống trải 
+ Tại một số vị trí đặc biệt có độ cao 
dây dẫn cực thấp so với mặt đất. 
+ Dưới một số đoạn ĐD cắt qua đường 
giao thông và đường đê. 
III- KẾT LUẬN 
1. Về điện dung của ĐD: khi độ treo 
cao trung bình của dây dẫn không lớn hơn 
nhiều so với khoảng cách giữa các pha thì 
điện dung của ĐD tăng lên, điều đó chứng 
tỏ rằng chiều cao của ĐD làm thay đổi điện 
dung của ĐD khi có dây chống sét thì điện 
dung của ĐD tăng lên từ 5 ÷10%. 
2. Về phương pháp tính toán ĐT: áp 
dụng các định luật cơ bản trong lý thuyết 
trường điện từ, đặc biệt là định luật Gauss, 
đã đưa ra hai phương pháp tính ĐT: PP tính 
trực tiếp và PP tính gián tiếp qua hàm thế ϕ. 
Chúng tôi đã phân tích và lựa chọn PP tính 
gián tiếp cường độ ĐT qua hàm thế ϕ cho 
ĐD 220kV 1 mạch và 2 mạch có kết cấu 
khác nhau và có xét đến ảnh hưởng của dây 
chống sét. Đây là một phương pháp đơn 
giản nhưng có độ tin cậy cao và đã được 
kiểm chứng qua các kết quả đo đạc thực tế. 
3. Trên cơ sở các thông số đặc trưng 
của ĐD220kV đã xây dựng và đang vận 
hành, tính toán điện dung, đường phân bố E 
và dòng điện qua người cho các trường hợp 
điển hình đối với ĐD 1 mạch, 2 mạch, 2 dây 
chống sét với các thông số khác nhau theo 
mặt phẳng vuông góc với trục của ĐD khi 
khoảng cách thay đổi từ 0 (tâm của ĐD) ra 2 
phía ± 30m. Đường phân bố E và đường bao 
là họ các đường phân bố dọc theo khoảng 
cột (Lkc) cho 1 số trường hợp điển hình. 
4. Về sự phân bố ĐT bên dưới ĐD 
220kV. 
Kết quả tính toán lý thuyết được thực 
hiện với những sơ đồ cột điển hình và giả 
thiết mặt đất phía dưới ĐD là mặt phẳng lý 
tưởng, không có các đối tượng làm méo các 
đường phân bố ĐT. Trong thực tế, do việc 
bố trí cột trên tuyến khá phức tạp phụ thuộc 
vào rất nhiều yếu tố như : độ cao của dây 
dẫn so với mặt đất, khoảng cách pha khác 
nhau, địa hình gồ ghề v.v nên khi cần 
thiết phải kiểm tra chi tiết bản vẽ cắt dọc có 
bố trí cột để có những số liệu tính toán chính 
xác và cụ thể hơn. 
5. Với địa hình mặt đất bằng phẳng, để 
đạt được giá trị E < 5kV/m dưới các ĐD 
220kV 2 mạch phân pha (2x 300mm2 ) ở độ 
cao an toàn trong hành lang bảo vệ lưới điện 
thì độ cao thấp nhất của các dây dẫn so với 
mặt đất phải có giá trị 10m trở lên, và 12m 
trở lên khi dây dẫn phân pha có tổng tiết 
diện 4x300mm2. 
Các kết quả nghiên cứu và tính toán trên đây 
có thể áp dụng để kiểm tra E theo độ cao, 
theo khoảng cách từ tâm tuyến ĐD ra 2 phía 
cũng như ở trong khoảng cột và từ đó xác 
định được hành lang bảo vệ an toàn cho lưới 
điện cao áp. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Field effects of overhead Transmission 
Lines and stations. (Transmission Line 
Reference Book .Edison electric institute 
New Yrok). 
2. Electric and magnetic fields produced by 
transmission systems. Description of 
phenomena and practical guide for 
calculation, 1980. CIGRE WG 36-2001 
(interference and fields) 
3. World Health Organisation handbook on 
‘‘Establishing a Dialogue on Risks from 
Electromagnetic Fields’’. 2003 
4. Cơ sở lý thuyết trường điện từ. Nguyễn 
Bình Thành, Nguyễn Trần Quân , Lê Văn 
Bảng. (NXB ĐH và THCN - Hà Nội 1970). 
Địa chỉ liên hệ: Nguyễn Hữu Kiên – Phòng 
thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Điện cao áp 
– Viện Năng lượng – Bộ Công Thương. 
Số 6- phố Tôn Thất Tùng – quận Đống Đa - 
Hà Nội; Email: kiennh@hvlab.gov.vn