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

0 kHz. Đặc điểm này dễ dàng nhận biết do hình dạng của 
điện cực dẫn đến dòng điện điện chạy vòng trong đất, khi đó điện cảm (tự cảm) tương đương 
của điện cực sẽ tỉ lệ với số vòng dây theo công thức: 
l
AN
L
2.
 (3.2) 
Trong =0 do độ từ thẩm của đất lấy bằng 1, N là số vòng, A là diện tích một vòng dây còn l 
là chiều dài của mạch từ. 
Chú ý rằng công thức (3.2) được thiết lập cho trường hợp dòng điện đi vào đầu vòng 
dây bằng dòng điện đi ra ở cuối vòng dây. Mặc dù trong trường hợp điện cực quấn vòng của 
hệ thống nối đất, dòng điện sét lúc đi ra khỏi điện cực ở cuối vòng dây chỉ còn một phần rất 
48 
nhỏ so với dòng điện đi vào đầu điện cực (xem tính toán trong chương 4, phần 4.4.3) nhưng 
công thức (3.2) vẫn đúng đối với một phần nhỏ dòng điện đi ra ở cuối điện cực. Trong trường 
hợp này do hình dạng của điện cực làm cho đóng góp của điện cảm bản thân điện cực có giá 
trị lớn nhiều so với đóng góp của thành phần điện dung dẫn tới tổng trở ở tần số 10 kHz trở 
lên chủ yếu mang tính điện cảm. Do vậy, ngay ở tần số từ 10 kHz trở đi, sự chênh lệch về 
tổng trở giữa các hình dạng đã được thể hiện rõ. Với cùng giá trị điện trở một chiều, tại tần số 
1 MHz thì hệ thống quấn nhiều nhiều vòng có tổng trở cao hơn so với kiểu quấn 1 vòng là 
~5%. Sự gia tăng của tổng trở này đã được giảm nhẹ do diện tích của vòng dây bị đã bị thu 
hẹp lại ở những vòng đầu để đảm bảo cho điện trở một chiều không đổi. Điều đó cũng gợi ý 
rằng diện tích của vòng dây cũng đóng vai trò quyết định trong việc tăng tổng trở của hệ 
thống nối đất ở tần số cao. 
3.3.5. Ảnh hưởng hình dạng hệ thống nối đất 
 Ảnh hưởng của hình dạng điện cực đến tổng trở của hệ thống nối đất trên toàn miền 
tần số được tính toán mô phỏng với 4 loại điện cực tiêu biểu của hệ thống nối đất trên đường 
dây truyền tải Việt Nam (Bảng 3.1) bao gồm điện cực cọc, điện cực tia, điện cực cọc tia hỗn 
hợp và điện cực quấn 4 vòng. Các hệ điện cực này có kích thước được chọn sao cho chúng có 
cùng giá trị điện trở một chiều là 33 Ω. Dòng điện có cường độ 1A tản ra từ các điện cực có 
hình dáng khác nhau gây nên phân bố điện trường trong đất khác nhau (từ hình 3.14 đến hình 
3.17). 
(a) Phân bố điện trường trong mặt phẳng vuông với mặt đất và đi qua tâm điện cực 
(b) Phân bố điện trường trong mặt phẳng song song với mặt đất và đi qua điện cực 
Hình 3.14. Phân bố điện trường xung quanh điện cực quấn vòng tại tần số 1 MHz 
49 
(a) Phân bố điện trường trong mặt phẳng vuông với mặt đất và đi qua điện cực 
(b) Phân bố điện trường trong mặt phẳng vuông góc với mặt đất và đi qua điện cực 
Hình 3.15. Phân bố điện trường xung quanh điện cực cọc - tia tại tần số 1 MHz 
(a) Phân bố điện trường trong mặt phẳng vuông với mặt đất và đi qua điện cực 
(b) Phân bố điện trường trong mặt phẳng vuông góc với mặt đất và đi qua điện cực 
Hình 3.16. Phân bố điện trường xung quanh điện cực tia tại tần số 1 MHz 
50 
Hình 3.17. Phân bố điện trường trong mặt phẳng vuông góc và đi qua điện cực cọc tại tần số 1 MHz 
0
40
80
120
160
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06
T
ổ
n
g
 t
rở
 (
Ω
)
Tần số (Hz)
Quấn vòng
Tia
Cọc - tia
Cọc
Hình 3.18. Ảnh hưởng của dạng điện cực nối đất đến đáp ứng trong miền tần số 
Ta nhận thấy các dạng nối đất khác nhau có đáp ứng trong miền tần số tương đối 
giống nhau (Hình 3.18) trong đó điện cực dạng cọc thể hiện tổng trở nhỏ nhất trên toàn miền 
tần số. Cụ thể, trong miền tần số thấp từ 1 Hz – 10 kHz, tổng trở của hệ thống nối đất tương 
đương giá trị điện trở tản 1 chiều. Trong dải tần từ 10 kHz đến 50 kHz, do ảnh hưởng của điện 
dung, tổng trở hệ thống nối đất nhỏ hơn giá trị điện trở tản 1 chiều. Tuy nhiên, quan sát này 
không đúng đối với điện cực dạng quấn vòng do đối với loại điện cực này dòng điện đi vòng 
trong điện cực gây ra từ trường tại vùng đất xung quanh lớn. Điều này dẫn đến giá trị điện 
cảm tương đương của điện cực lớn và làm suy giảm ảnh hưởng của điện dung. Từ tần số 50 
kHz trở đi, tổng trở của hệ thống bắt đầu tăng mạnh do ở dải tần số này, đóng góp của thành 
phần điện cảm vào tổng trở của toàn hệ thống bắt đầu rõ nét. Riêng hệ thống nối đất kiểu quấn 
vòng, giá trị tổng trở bắt đầu tăng từ tần số 10 kHz. Kết quả này cho thấy hình dạng quấn 
51 
vòng gây ra điện cảm lớn khiến tổng trở tăng ngay từ tần số thấp hơn so với các dạng điện cực 
khác. Như đã đề cập trong hình 3.1, với một dạng sóng sét cơ bản đã có khoảng 50% thành 
phần là dòng điện lớn hơn 1 kHz. Cấu trúc nối đất kiểu quấn vòng rõ ràng gây bất lợi lớn trên 
phương diện chống sét với tổng trở có thể cao hơn các dạng điện cực khác, ví dụ cao hơn điện 
cực cọc 1,5 lần ở 100 kHz và 1,3 lần ở 1 MHz (Hình 3.19). 
0
1
2
3
4
5
C
ọ
c
C
ọ
c
 -
T
ia
T
ia
1
 v
ò
n
g
N
h
iề
u
 v
ò
n
g
lZ
l/
R
o
1 MHz
100 kHz
Hình 3.19. Ảnh hưởng của hình dạng điện cực đến tổng trở của hệ thống nối đất ở tần số 100 
kHz và 1 MHz 
 Kết quả mô phỏng cho thấy đánh giá hiệu quả của hệ thống nối đất chỉ qua điện trở 
một chiều là hoàn toàn không thỏa đáng. Một hệ thống nối đất kiểu quấn vòng có thể làm tăng 
tổng trở ở tần số cao lên tới 1,5 lần so với cấu hình tốt nhất là dạng cọc. Chú ý rằng trong tính 
toán này số vòng chỉ dừng lại ở 4 vòng và các vòng có kích thước tăng dần, nếu số vòng lớn 
hơn và có cùng kích thước lớn thì tỉ số này còn lớn hơn nữa. Như vậy, việc chỉ dựa vào giá trị 
điện trở một chiều sẽ tạo ra một ước lượng sai lầm về khả năng tản sét của một hệ thống nối 
đất. Một hệ thống nối đất thể tản dòng điện một chiều tương đối tốt có thể bị mất phần lớn tác 
dụng khi làm việc ở tần số cao. Đồng thời do điện áp trên cách điện phụ thuộc vào điện thế 
dâng trên hệ thống nối đất nên việc tính toán phân tích suất cắt do sét của đường dây chỉ dựa 
trên giá trị điện trở một chiều mà bỏ qua yếu tố hình dạng sẽ dẫn đến kết quả thiếu tin cậy.
3.3.6. Ảnh hưởng của điện trở suất của đất 
Điện trở suất của đất chỉ ảnh hưởng đến trị số điện trở tương đương của hệ thống nối 
đất. Mặc dầu vậy, do sự phụ thuộc phức tạp của tổng trở của hệ thống nối đất vào các thành 
phần điện cảm và điện dung, ảnh hưởng của điện trở suất đến tổng trở của toàn hệ thống nối 
đất trên toàn miền tần số cũng cần được làm rõ. 
110 ῼ 119 ῼ 
136 ῼ 142 ῼ 
131 ῼ 
36ῼ 
40ῼ 42ῼ 
52ῼ 
40ῼ 
52 
0
1
2
3
4
0 1000 2000 3000 4000 5000
lZ
l/
R
o
Điện trở suất (.m)
f = 1000kHz
f = 10kHz
f =100kHz
Hình 3.20. Ảnh hưởng của điện trở suất 
Hình 3.20 cho thấy, tại tần số 10 kHz, tổng trở điện cực nối đất có giá trị tương đương 
điện trở một chiều ứng với các giá trị điện trở suất đất khác nhau. Tại tần số 10 kHz, điện trở 
suất đất bắt đầu ảnh hưởng dến xu thế thay đổi của tổng trở, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng 
chưa lớn. Tại tần số 1 MHz, ảnh hưởng của điện trở suất đến tổng trở điện cực nối đất rất rõ 
nét. Với điện trở suất đất tăng gấp 2 lần từ 1000 Ω.m đến 2000 Ω.m, tổng trở hệ thống nối đất 
tăng 1,24 lần. Tuy nhiên, tại giá trị điện trở suất là 5000 Ω.m, tổng trở hệ thống nối đất giảm 
1,12 lần so với giá trị tổng trở ở tần số thấp. Như vậy, khi điện trở suất tăng đến 5000 Ω.m, 
điện trở tản 1 chiều tăng theo nhưng tổng trở tại tần số cao lại suy giảm. Kết quả này dễ hiểu 
do tại khu vực điện trở suất đất rất cao (từ 5000 Ω.m), phần dòng điện sét tản qua điện dẫn 
của vùng đất gần như không đáng kể. Dòng điện sét sẽ được tản chủ yếu qua điện dung của hệ 
thống nối đất. Kết quả này gợi ý một nguyên tắc cải tạo hệ thống nối đất ở vùng đất có điện 
trở suất đất rất cao cho mục đích chống sét bằng cách tăng cường trị số điện dung của hệ 
thống nối đất. 
3.3.7. Ảnh hưởng của hằng số điện môi của đất 
Các tính toán ở phần trên đã chứng tỏ rằng thành phần điện dung có thể làm giảm 
đáng kể tổng trở của hệ thống nối đất ở tần số cao, đặc biệt chúng có thể làm tổng trở của hệ 
thống nối đất nhỏ hơn điện trở một chiều trong một dải tần số nhất định trước khi bị ảnh 
hưởng của thành phần điện cảm của điện cực vô hiệu hóa. Trong phần này ảnh hưởng của 
điện dung của vùng đất thông qua trị số hằng số điện môi được tính toán nhằm mục đích khai 
thác ưu điểm này trong thiết kế một hệ thống nối đất chống sét. 
Hằng số điện môi của đất không cố định mà thay đổi từ 1 đến 80, phụ thuộc vào loại 
đất và hàm lượng nước trong đất [88]. Mặc dù hằng số điện môi và điện trở suất của đất có 
thể có quan hệ với nhau, nhưng trong tính toán này điện trở suất của đất được giữ cố định ở trị 
số 1 000 Ω.m trong khi hằng số điện môi thay đổi từ 5 (loại đất sét phổ biến) đến 80 (than bùn 
hoặc nước). Mô phỏng được tiến hành cho hệ thống nối đất dạng cọc có chiều dài 35 m. 
53 
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80
lZ
l 
(
)
Hằng số điện môi
f = 1 MHz
f = 100kHz
f = 10kHz
Hình 3.21. Ảnh hưởng của hằng số điện môi đến tổng trở của cọc nối đất 35 m ở tần số cao 
Hình 3.21 cho thấy hằng số điện môi ít ảnh hưởng đến tổng trở ở tần số thấp dưới 100 
kHz. Ở dải tần số thấp này, thành phần dòng điện điện dung vẫn quá nhỏ so với thành phần 
dòng điện chạy qua điện trở tản của hệ thống nối đất trong quá trình tản dòng điện sét. Chính 
vì vậy tổng trở hệ thống nối đất ở tần số thấp chủ yếu do đóng góp của thành phần điện trở tản 
của vùng đất xung quanh điện cực và không phụ thuộc vào hằng số điện môi. Tại tần số lớn 
hơn 100Hz, dòng tản vào đất qua thành phần điện dung bắt đầu đáng kể so với dòng tản vào 
đất qua điện trở tản. Giá trị điện dung càng lớn thì khả năng tản dòng qua điện dung càng cao 
góp phần làm giảm tổng trở hệ thống nối đất. Do vậy, tại tần số cao, khi hằng số điện môi 
tăng từ 5 lên 80, tổng trở của hệ thống nối đất giảm 20% tại tần số 100 kHz và giảm 45% tại 
tần số 1 MHz. Đặc biệt, ở tần số 1 MHz, tổng trở hệ thống nối đất chỉ giảm khi hằng số điện 
môi tăng đến 40. Vượt quá giá trị này, tổng trở hệ thống nối đất bắt đầu đạt tới trị số bão hòa. 
Kết quả này là do ở tần số và hằng số điện môi này, sự gia tăng về tổng trở do điện cảm của 
điện cực được cân bằng với sự suy giảm tổng trở do điện dung làm cho tổng trở trở nên bão 
hòa. 
3.3.8. Tính toán cho đất phân tầng 
(a) Khu vực Đình Cả, Thái Nguyên [98] 
(b) Khu vực Dakrong, Quảng Trị [99] 
Hình 3.22. Mặt cắt địa điện khu vực miền núi trung du 
Điện trở suất 
Ohm.m 
mét 
54 
Các nghiên cứu trên đều giả thiết môi trường đất là đồng nhất. Trong thực tế, tính chất 
đất thay đổi theo độ sâu. Hình 3.22 minh họa mặt cắt địa điện tại khu vực miền núi trung du, 
nơi có các đường dây truyền tải (220 kV, 500 kV) đi qua và có trị số điện trở suất rất lớn, hơn 
3000 Ω.m. Trong đó, tới độ sâu 70 m có thể có 7 lớp đất với điện trở suất mỗi lớp đất khác 
nhau. Trong điều kiện địa hình này, cọc nối đất dài 35 m có thể đi qua ít nhất 2 lớp đất khác 
nhau. Tia nối đất đặt song song với mặt đất ở độ sâu 0,8 m thường nằm trọn trong 1 lớp đất 
nhưng phía dưới sẽ có có địa chất khác với lớp bên trên. Để nghiên cứu ảnh hưởng của đất 
phân tầng đến đáp ứng trong của hệ thống nối đất trong miền tần số, mô hình bao gồm cọc nối 
đất dài 35 m đi qua 2 lớp đất như được mô tả trên hình 3.23a, b và tia nối đất đặt trong đất 
phân tầng được mô tả trên hình 3.23c đã được sử dụng với các trị số điện trở suất của đất thể 
hiện trong bảng 3.3. 
Hình 3.23. Các trường hợp nghiên cứu: (a) 5 m đầu cọc nằm trong lớp 1 và 30 m dưới nằm trong lớp 
2; (b) 30 m đầu cọc nằm trong lớp 1 và 5 m dưới nằm trong lớp 2; (c) tia dài 50 m đặt trong lớp 1 
Lớp 1: 1 
Lớp 2: 2 
Lớp 1: 1 
Lớp 2: 2 
Lớp 1: 1 
Lớp 2: 2 
(a) (b) 
(c) 
55 
Bảng 3.3. Các trường hợp điện trở suất đất 
TT 1 (Ω.m) 2 (Ω.m) Ký hiệu 
Trường hợp 1 1000 5000 1000-5000 
Trường hợp 2 1000 2000 1000-2000 
Trường hợp 3 2000 1000 2000-1000 
0
50
100
150
200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06
lZ
l 
(Ω
)
Tần số (Hz)
1000-5000
1000-2000
2000-1000
Hình 3.24. Ảnh hưởng của lớp đất phân tầng đến đáp ứng quá độ của cọc nối đất dài 35 m, 
độ sâu tầng 1 là 5 m 
Trong trường hợp cọc dài 35 m đặt trong đất phân tầng với độ sâu tầng 1 là 5 m thì 
phần lớn chiều dài cọc nằm ở lớp đất thứ 2. Trong trường hợp này, điện trở suất của lớp đất 2 
quyết định chủ yếu đến tổng trở của hệ thống nối đất (Hình 3.24). Ở tần số thấp 1 Hz đến 10 
kHz, tổng trở hệ thống nối đất tương đương giá trị điện trở một chiều và có giá trị cao nhất là 
100 Ω ứng với điện trở suất lớp 2 là 5000 Ω.m. Trường hợp 1 và 2 có cùng giá trị điện trở 
suất đất của lớp 1 là 1000 Ω.m, nhưng điện trở một chiều ở trường hợp 2 thấp hơn 1,8 lần nhờ 
điện suất đất lớp 2 thấp hơn 2,5 lần. Khi điện trở suất của lớp 1 tăng từ 1000 Ω.m lên 2000 
Ω.m và điện trở suất lớp 2 giảm từ 5000 Ω.m xuống 1000 Ω, giá trị điện trở một chiều của hệ 
thống nối đất giảm xuống còn 36,6 Ω. So sánh giữa trường hợp 2 và trường hợp 3 thì trường 
hợp 2 có điện trở suất đất lớp 2 cao gấp 2 lần và dẫn đến điện trở một chiều cao hơn trường 
hợp 3 là 1,5 lần. Như vậy, ở tần số thấp điện trở một chiều chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi lớp 
đất 2. Chênh lệch về điện trở suất của đất giữa hai lớp đất cũng thể hiện rõ ở trị số tổng trở ở 
tần số cao, khi điện trở lớp đất 2 lớn hơn điện trở lớp 1, sự gia tăng của tổng trở của hệ thống 
nối đất theo tần số giảm dần nếu điện trở lớp 2 càng lớn. Đặc biệt, ở trường hợp 1 tổng trở của 
hệ thống nối đất gần như không thay đổi trên toàn miền tần số, thậm chí còn giảm nhẹ ở tần 
số lớn hơn 100 kHz. 
56 
0
50
100
150
200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06
lZ
l 
(Ω
)
Tần số (Hz)
2000-1000
1000-5000
1000-2000
Hình 3.25. Ảnh hưởng của lớp đất phân tầng đến đáp ứng quá độ của cọc nối đất dài 35 m, 
độ sâu tầng 1 là 30 m 
Khi độ sâu của lớp đất tầng 1 là 30 m thì phần lớn chiều dài cọc nằm ở lớp đất thứ 
nhất. Với cùng giá trị điện trở suất đất của lớp 1 là 1000 Ω.m, trường hợp 1 và 2 có điện trở 
một chiều và tổng trở tần số 1 MHz chênh lệch không đáng kể mặc dù điện trở suất của lớp 
đất 2 chênh lệch 2,5 lần (Hình 3.25). Ngược lại, với điện trở suất đất của lớp 2 nhỏ nhất là 
1000 Ω.m nhưng trường hợp 3 có điện trở một chiều và tổng trở tần số cao lớn nhất do điện 
suất đất lớp 2 cao gấp 2 lần so với các trường hợp còn lại. Như vậy, khi phần lớn cọc nằm 
trong lớp đất 1 thì cả giá trị điện trở một chiều và tổng trở tần số cao chịu ảnh hưởng chính 
bới lớp đất này. 
0
50
100
150
200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06
lZ
l 
(Ω
)
Tần số (Hz)
2000-1000
1000-5000
1000-2000
Hình 3.26. Ảnh hưởng của lớp đất phân tầng đến đáp ứng quá độ của tia nối đất dài 50 m, độ 
sâu tầng 1 là 5 m 
Đối với tia nối đất nằm toàn bộ trong lớp đất trên cùng. Hình 3.26 cho thấy khi so 
sánh giữa trường hợp 2 (1000-2000) và trường hợp 3 (2000-1000), trường hợp 2 có điện trở 
một chiều thấp hơn 1,57 lần và tổng trở ở tần số 1 MHz thấp hơn 1,28 lần. So sánh giữa 
trường hợp 1 (1000-5000) và trường hợp 2 (1000-2000), trường hợp trường hợp 1 có điện trở 
một chiều cao hơn chỉ 1,2 lần và tổng trở ở tần số 1 MHz tương đương nhau. Như vậy, điện 
57 
trở suất của lớp đất trên cùng quyết định chủ yếu đến giá trị tổng trở hệ thống nối đất. Kết quả 
này tương tự với trường hợp phần lớn cọc nằm trong lớp đất 1. 
3.4. KẾT LUẬN 
Dòng điện sét có đặc điểm về độ dốc rất lớn, đặc biệt với dòng sét kế tục và thời gian 
ổn định tương đối dài so với thời gian đầu sóng. Kết quả phân tích trong miền tần số cho 
thấyy dòng xung sét tạo thành từ các thành phần tần số khác nhau trong đó thành phần tần số 
cao từ 1 kHz trở lên có thể chiếm tới hơn 55% đối với một số loại sóng sét tiêu chuẩn. Do vậy 
để hiểu rõ đáp ứng của hệ thống nối đất đối với dòng điện sét, cần phải hiểu cách phản ứng 
của hệ thống nối đất ở từng thành phần tần số. 
Kết quả nghiên cứu mô hình các hệ thống nối đất tiêu biểu trong đường dây truyền tải 
Việt Nam cho thấy, đáp ứng của chúng trong miền tần số thường được chia làm 3 dải tần số: 
1-Dải tần số thấp có giá trị tổng trở bằng với giá trị tổng trở đo được ở điện áp một chiều; 2- 
Dải tần số trung bình có tổng trở giảm theo tần số do đóng góp của thành phần điện dung 
tương đương trở nên áp đảo so với đóng góp của các thành phần khác; và 3- Dải tần số cao 
trong đó tổng trở tăng cùng với tần số do ảnh hưởng của thành phần điện cảm của điện cực trở 
nên rõ ràng ở dải tần số này. 
Đối với điện cực dạng cọc, điện cực càng dài thì biến thiên tổng trở trong 3 miền tần 
số càng rõ ràng như trình bày ở trên. Đối với điện cực cọc ngắn, đáp ứng trên miền tần số ổn 
định và không thay đổi theo tần số dẫn tới giá trị điện trở đo được ở điện áp một chiều có thể 
được sử dụng để đặc trưng cho khả năng tản dòng điện sét. Trong các dạng điện cực tiêu biểu 
được nghiên cứu trong luận án này, hệ điện cực kiểu cọc tốt hơn hẳn so với tất cả các hệ điện 
cực khác trên phương diện tổng trở trên toàn miền tần số. 
Điện cực dạng tia chịu ảnh hưởng của lớp không khí phía trên mặt đất nên khả năng 
tản dòng kém hơn so với trường hợp điện cực cọc có cùng chiều dài. Tính chất này làm ảnh 
hưởng đến tổng trở của tia ở tần số cao do đóng góp của thành phần điện cảm vào tổng trở của 
hệ thống nối đất rõ ràng hơn so với các điện cực cọc có cùng chiều dài dẫn đến tổng trở ở tần 
số cao của tia cũng có trị số lớn hơn. Chính vì vậy, để đạt được giá trị điện trở một chiều theo 
quy định một hệ thống nối đất thường bao gồm nhiều tia nối song song với nhau. Khoảng 
cách giữa các thanh không ảnh hưởng nhiều đến trị số tổng trở ở tần số cao. Chính vì vậy các 
tia có thể được đặt gần nhau mà ít làm giảm khả năng tản dòng điện sét của toàn hệ thống nối 
đất. 
Đối với hệ thống nối đất hỗn hợp kiểu cọc-tia, do ảnh hưởng qua lại của điện trường 
giữa tia và các cọc xung quanh, khoảng cách giữa các cọc và chiều dài cọc cần được chọn phù 
hợp để có mục đích tản dòng điện sét tốt nhất. Với trường hợp đất có điện trở suất 1000 Ω.m, 
một hệ thống nối đất hỗn hợp sẽ có khả năng tản sét tốt nhất nếu tỉ số giữa chiều dài cọc và 
chiều dài tia lớn hơn 0,67. 
Hệ điện cực tia quấn vòng trong đất có ưu điểm là sử dụng chiều dài tối đa của tia mà 
không mất quá nhiều thời gian để thực hiện. Tuy nhiên hình dạng hệ điện cực này đã tạo ra 
58 
điện cảm tương đương rất lớn so với trường hợp tia thẳng dẫn tới tổng trở của tia quấn vòng 
cao hơn hẳn so với tất cả các loại điện cực còn lại ở tần số cao. Tính toán ở vùng đất có điện 
trở suất của đất 1000 Ω.m cho thấy tổng trở của hệ thống quấn vòng còn tăng cao ít nhất là 
5% nếu số vòng tăng từ 1 vòng lên 4 vòng. Đặc điểm này cho phép kết luận rằng hệ điện cực 
tia kiểu quấn vòng hoàn toàn không phù hợp cho mục đích chống sét. 
Ảnh hưởng của điện cảm của bản thân điện cực đến tổng trở của hệ thống nối đất được 
thể hiện rõ nét ở tần số cao từ 50 kHz trở lên, tần số càng tăng tổng trở do đóng góp của thành 
phần điện cảm càng tăng. Mặc dù vậy, tổng trở của hệ thống nối đất ở tần số cao có thể được 
cải thiện bằng cách tăng trị số hằng số điện môi của đất, điều này tương đương với việc tăng 
điện dung của hệ thống nối đất. Tính toán trong luận án đã chỉ ra rằng tổng trở của hệ thống 
nối đất dạng cọc ở điện trở suất của đất 1000 .m có thể giảm tới 45% khi hằng số điện môi 
của đất tăng từ 5 lên 40. Ngoài ra, ý nghĩa của việc tăng hằng số điện môi còn thể hiện rất rõ ở 
những vùng đất có điện trở suất lớn. Ở những vùng đất này, giảm tổng trở xung của hệ thống 
nối đất có thể thực hiện bằng cách giảm điện trở một chiều hoặc tăng hằng số điện môi của 
đất, tương đương với tăng điện dung của hệ thống nối đất. 
59 
Chương 4 
ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 
TRONG MIỀN THỜI GIAN 
4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Trên thực tế bản chất của các hiện tượng vật lý của sự cố trên đường dây truyền tải 
xảy ra trong miền thời gian: sét đánh vào đường dây là một xung biến thiên theo thời gian, 
hiện tượng truyền sóng sét từ đỉnh cột xuống hệ thống nối đất diễn ra tuần tự trong theo thời 
gian, dòng điện sét tản ra hệ thống nối đất sẽ tắt dần theo thời gian, các hiện tượng phóng điện 
trong đất, phóng điện trên cách điện đều diễn ra trong miền thời gian. Mức độ nguy h